Willibald-Gluck-Gymnasium

„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
Brausetabletten, z.B. ProLife Magnesium von Netto-Markt
Destilliertes Wasser
Methylenblaulösung (w = 0,5%)

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 longarrow CO2(g) + Na+(aq) + A-(aq) + H2O;

MgCO3(s) + 2 HA longarrow 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) mediumarrow < H2CO3 > mediumarrow 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