Versuch 61: Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid - Einleitung

Tiere, die im Wasser leben, brauchen Sauerstoff zum Atmen. Das die meisten Tiere dazu ihre Kiemen benutzen ist wohl kein Geheimnis. Doch woher nehmen die Fische den Sauerstoff? Stammt er aus dem Wassermolekül selber und wird es in den Kiemen chemisch zersetzt? Nein, die Chemie ist hier nicht gefragt!

Machen wir uns das mit einem anderen Beispiel klar. Beobachtet man Wasser beim Sieden auf dem Herd kann man auf die Lösung (Anm.: „Welch ein herrliches Wortspiel!“) kommen. Die ersten, im Topf aufsteigenden Blasen sind nicht etwa Wasserdampf. Die Temperatur ist dafür noch zu gering.

Es sind vielmehr im Wasser gelöste Gase! In Mineralwasser und Brause ist hinnehmbar zu erkennen, wie viel Gas in Wasser lösbar ist. (Zum Beweis einen Ballon auf eine Brauseflasche stecken und leicht schütteln.) Ebenso, wie in der Brause verhält es sich auch in reinem Quellwasser, oder im Wasser von Seen und Ozeanen.

Sauerstoff aus der Luft kann im Wasser gelöst werden. Durch die Bewegungen der Wassermoleküle lagert es sich in den Zwischenräumen zwischen den Molekülen ein. Bei 20°C lösen sich maximal 31mL Sauerstoff in einem Liter. Das reicht den Fischen zum Atmen. Es erklärt sich auch der Einsatz von Pumpen in Aquarien, um das stille Gewässer in Bewegung und unter Sauerstoff zu halten.

Das vorliegende Experiment „Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid“ kann nun ganz praktisch, an Hand des Kohlenstoffdioxidgases, zeigen, wie sich Gase in Wasser lösen.

Sicherheitssymbole

Als Schülerversuch geeignet. Schutzbrille tragen! In den Ausguss geben.

Chemikalien

  • Brausetabletten

Materialien

  • pneumatische Wanne
  • Stativ
  • Trichter
  • Messzylinder (100ml)

Durchführung

Die Wanne wird mit Wasser gefüllt und das Stativ neben der Wanne aufgebaut. Ein Messzylinder wird komplett mit Wasser gefüllt und über Kopf in das Stativ eingespannt. Der Zylinder muss dabei in das Becken eintauchen.

Unter den Messzylinder schiebt man einen Trichter. Zu Versuchsbeginn taucht man eine Brausetablette unter den Trichter.

Es ist darauf zu achten, dass die Tablette unter dem Trichter liegen bleibt. Hat die Tablette sich gelöst, gibt man eine zweite Tablette unter den Trichter und beobachtet die Skala des Messzylinders.

Entsorgung

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Ergebnisse

Die Brausetabletten lösen sich unter dem Trichter. Ein Gas entsteht, das im Messzylinder aufgefangen wird. Bei der zweiten Brausetablette wird deutlich mehr Gas im Zylinder aufgefangen als bei der ersten.

Brausetabletten enthalten als grundlegende Zutaten Natriumhydrogencarbonat und eine feste Säure, wie Zitronensäure oder Weinsäure. In Wasser entfalten diese Säuren ihre saure Eigenschaft, sie geben Protonen ab. In saurer Umgebung bildet sich aus Natriumhydrogencarbonat Kohlensäure, die sofort in Kohlenstoffdioxid zerfällt.

NaHCO3 + H3O+ → Na+ + H2CO3

H2CO3 → H2O + CO2

In 1L Wasser lösen sich unter normalen Bedingungen (20°C und 1013mbar Luftdruck) ca. 880mL Kohlenstoffdioxid. Ist diese Sättigung erreicht steigt überschüssiges Gas auf. Somit wurde ein Großteil des Kohlenstoffdioxids der ersten Tablette im Wasser aufgenommen. Ein viel größerer Teil des freiwerdenden Kohlenstoffdioxids der zweiten Tablette landete als ungelöstes Gas im Messzylinder.

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Versuchsbild

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