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Zucker-Nachweis in Cola und Cola light/zero

von Moritz Pemberneck

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Ziel des Versuchs Nachweis von Zucker in Cola.

Vorbemerkung

Dieser Versuch dient dem Nachweis von Zucker in verschiedenen Cola-Sorten. Die SuS könnten den Zuckernachweis aus Klasse 5 und 6 im Kontext Ernährung bereits kennen und so eigenständig den Versuch planen und anwenden, um den Zucker nachzuweisen.

Materialien

beheizbarer Magnetrührer, Rührfisch, Pipetten, Bechergläser, Faltenfilter, Trichter

Chemikalien

Fehling I-Lösung, Fehling II-Lösung, Cola, Cola zero/light, Aktivkohle

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Fehlingsche Lösung I H411 P273 GHS09
Fehlingsche Lösung II H314 P280, P301+P330+P331, P305+P351+P338, P309+P310 GHS05
Aktivkohle gekörnt – – –

Durchführung

Ansetzen der Fehling-Lösung I+II, falls keine zur Verfügung steht (von der Lehrkraft in Vorbereitung durchzuführen):

  • Fehling I: In 100 mL destilliertem Wasser werden 3,5 g Kupfersulfat-Pentahydrat gelöst.
  • Fehling II: In 50 mL werden 10 g Natriumhydroxid gelöst. Die Lösung wird mit 34 g Kalium-Natrium-Tartrat versetzt und auf ein Volumen von 100 mL aufgefüllt.

Die Cola sollte vor der Durchführung des Zuckernachweises entfärbt werden, damit der Nachweis eindeutig zu sehen ist. Es werden je 100 mL der verschiedenen Cola-Sorten in je ein Becherglas gegeben. Danach werden in jedes Becherglas zusätzlich 4 g Aktivkohle gegeben und das Gemisch anschließend 15 Minuten gekocht. Anschließend wird das Gemisch über einen Faltenfilter filtriert. Eventuell muss dieser Schritt ein zweites Mal wiederholt werden, falls die Lösung noch zu dunkel ist.

Für den Zuckernachweis werden je 2 mL der Fehling-Lösung I+II in die Bechergläser gegeben und anschließend wird die Lösung circa fünf Minuten erwärmt.

Beobachtung

Nach der Filtration bleibt ein schwarzer Feststoff im Filter zurück. Das Filtrat ist annähernd farblos. Bei der Zugabe der Fehling-Lösung I+II entsteht eine tiefblaue Lösung. Nach dem Erhitzen fällt nur bei der Cola (original) ein ziegelroter Niederschlag aus. Bei der anderen Cola-Sorte ist die Lösung weiterhin blau.

Abbildungen

  • Abb. 1: Nachweis Zucker mittels Fehling I und II, Glucose (v.l.n.r.), Cola, Zero, Light, Cola unbehandelt

Deutung

Die Farbstoffe in der Cola werden durch die Aktivkohle adsorbiert, sodass die Cola farblos wird. Anschließend zeigt ein ziegelroter Niederschlag das Vorhandensein eines reduzierenden Zuckers an. Tritt dieser Niederschlag nicht auf, ist das ein Beleg dafür, dass kein Zucker enthalten ist.

Durch die Fehling-Lösungen entsteht ein tiefblauer Kupfer(II)-tartrat-Komplex. Durch die hohe Komplexstabilität wird das Löslichkeitsprodukt von Kupfer(II)-hydroxid (Cu(OH)2) nicht mehr erreicht. Andernfalls könnte die Reaktion als Nachweis nicht mehr stattfinden, da die Kupfer-Ionen als Kupfer(I)-Ionen bereits vorliegen würden. In einer Redoxreaktion werden die Cu2+-Ionen zunächst zu Kupfer(I)-hydroxid (CuOH, gelb) reduziert und danach zu Kupfer(I)-oxid (Cu2O) dehydratisiert. Die Aldehyd-Gruppe des Zuckers wird zur Carboxylgruppe oxidiert und danach zur Carboxylatgruppe deprotoniert. Das Ganze findet im alkalischen Milieu statt und es entsteht zusätzlich Wasser.

Entsorgung

Die Lösungen müssen zunächst filtriert werden. Das Filtrat wird in den Schwermetallbehälter gegeben, der Rückstand wird in den Feststoffabfall gegeben.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Bei diesem Versuch können die SuS ihr Wissen aus den Klassen 5 und 6 anwenden, indem sie die verschiedenen Colasorten auf das Vorhandensein von Zucker testen. Alternativ kann dieser Versuch auch als Übungsexperiment durchgeführt werden, bei dem die SuS den Versuch selbstständig planen und durchführen.

Literatur

Didaktik der Chemie, Uni Würzburg, http://www.didaktik.chemie.uni-wuerzburg.de/fileadmin/08010034/user_upload/Egg_Races/Nachweis_Zucker_in_Cola.pdf, S. 1 f., 2013, (Zuletzt abgerufen am 25.07.2016 um 15:17Uhr).

M. Just, E. Just, O. Kownatzki, H. Keune, Eds., Organische Chemie, Volk Und Wissen, Berlin, 2009. S. 206/207.