„Das verschwundene Gas“
Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser
Prinzip des Versuches: Die Löslichkeit des
Kohlendioxidgases wird durch bereits gelöstes Gas vermindert.
| Geräte |
Chemikalien |
Pneumatische Wanne,
2 Messzylinder (250 ml),
2 Stative, 2 Muffen,
2 Klammern
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Brausetabletten, z.B. ProLife Magnesium von Netto-Markt
Destilliertes Wasser
Methylenblaulösung (w = 0,5%)
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Versuchsvorbereitung :
Die pneumatische Wanne wird zur Hälfte mit destilliertem Wasser
gefüllt. Durch Zugabe der Methylenblaulösung färbt man das Wasser
tiefblau. Die beiden Messzylinder werden mit dem blauen Wasser gefüllt
und mit der Öffnung nach unten auf den Boden der Wanne gestellt. Zur
lockeren Fixierung benutzt man Stativ, Muffe und Klammer.
Versuchsdurchführung:
Unter den ersten Messzylinder wird unter leichtem Anheben eine
Brausetablette gelegt. Nach dem Ende der Gasentwicklung platziert man
unter denselben Messzylinder eine zweite Brausetablette. Zur Kontrolle
des Ergebnisses legt man unter den zweiten Messzylinder eine
Brausetablette.
Beobachtungen:
Innerhalb von zwei Minuten löst sich die erste Tablette unter
Gasentwicklung auf, wobei ein Gasvolumen von annähernd 80 ml
entsteht. Die zweite Tablette unter demselben Messzylinder liefert
mehr als 170 ml Gas, sodass der Wasserspiegel unter die
0 ml-Markierung des 250 ml-Messzylinders sinkt.
Das Kontrollergebnis im zweiten Messzylinder liegt wieder bei
annähernd 80 ml.
Erklärung:
In der verwendeten Brausetablette befinden sich laut
Herstellerangabe Zitronensäure, vereinfacht HA,
Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 und Magnesiumcarbonat
MgCO3, neben weiteren Inhaltsstoffen, die bei der
Gasentwicklung keine Rolle spielen.
Bei Wasserkontakt laufen folgende Reaktionen ab:
NaHCO3(s) + HA
CO2(g) + Na+(aq) + A-(aq) + H2O;
MgCO3(s) + 2 HA
CO2(g) + Mg2+(aq) + 2 A-(aq) + H2O;
Auf dem Weg durch die Wassersäule löst sich das Gas Kohlendioxid
physikalisch in Wasser, reagiert aber auch mit diesem:
CO2(g) + H2O(l)
< H2CO3 >
H3O+(aq) + HCO3-(aq);
+H2O
In einem Liter Wasser lösen sich bei 20°C und einem
Kohlendioxiddruck von 1013 hPa 880 ml
Kohlenstoffdioxid, wobei die Inhaltstoffe der Brausetablette bei
diesem Versuch die Löslichkeit des Kohlendioxids vermindern.
Je stärker die Lösung mit Kohlendioxidgas gesättigt ist, desto
weniger Gas löst sich. So erklärt sich, dass beim Auflösen der
ersten Tablette mehr als 170 ml Gas „verschwinden“ und beim
Auflösen der zweiten Tablette mehr als das doppelte Gasvolumen
entsteht.
Entsorgung:
Das Reaktionsgemisch kann in das Abwasser gegeben werden.
Quelle (verändert):
Dr. Willem van der Veer und Piet de Rijke, Fortbildungsskript 2000,
Rijksuniversiteit Groningen
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