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Wie sauer ist Kohlensäure

von Tobias Piotrowski

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Ziel des Versuchs Dieser Versuch zeigt die Löslichkeit von CO2 in Wasser und die darauf folgende saure Reaktion. Die saure Lösung wird anschließend erhitzt, woraufhin das CO2 aus vertrieben wird und die Lösung anschließend wieder den ursprünglichen pH-Wert erreicht.

Vorbemerkung

Dieser Versuch zeig die Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser und die darauf folgende Reaktion mit Wasser. Destilliertes Wasser wird mit Universalindikator versetzt, CO2 eingeleitet und anschließend erhitzt. Die SuS sollten eine Säure-Base Reaktion aufstellen können.

Materialien

Becherglas, Universalindikator, Dreifuß mit Keramiknetz, Bunsenbrenner, alternativ auch Heizplatte

Chemikalien

CO2 (Gasflasche), destilliertes Wasser

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Kohlenstoffdioxid H280 P410+P403 GHS04
Wasser – – –

Durchführung

Das Becherglas wird bis zur Hälfte mit dest. Wasser gefüllt und mit einigen Tropfen Universalindikator versetzt.

Anschließend wird für ca. zwei Minuten CO2 in das Wasser eingeleitet. Die Lösung wird danach erhitzt.

Beobachtung

Der pH-Wert des Wassers liegt bei ca. 6 und ändert sich bei einleiten des Gases auf ca. 4. Erhitzt man die Lösung nun steigt der pH-Wert wieder auf den ursprünglichen Wert zurück.

Abbildungen

  • Abb. 1: Links: dest. Wasser, Mitte: Einleiten der Kohlensäure, Rechts: Lösung nach erhitzen.

Deutung

Die leicht saure Reaktion des Wasser lässt sich auf das bereits gelöste CO2 aus der Luft zurückführen. Leitet man das CO2 in das Wasser löst sich ein großer Teil davon.

CO2(aq) + H2O(l) → H2CO3(aq)

Die Kohlensäure protolysiert dabei.

H2CO3(aq) + H2O(l) → HCO3-(aq) + H3O+(aq)

Der pH-Wert wird dadurch in den sauren Bereich verschoben. Beim Erwärmen verschiebt sich das Gleichgewicht der Gleichung (2) nach links, der pH-Wert erreicht wieder den ursprünglichen Wert.

Erhitzt man die Lösung noch stärker verschiebt sich auch das Gleichgewicht der Gleichgung (1) nach links. Das CO2 entweicht aus dem Wasser.

Entsorgung

Die Lösung kann in den Abfluss gegeben werden.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieses Experiment eignet sich als Erarbeitungsexperiment, da man bekannte Sachverhalte, wie die Löslichkeit von CO2 in Wasser, mit einem neuen Aspekt verbindet. Hier wird die Entstehung von Kohlensäure über die pH-Änderung gezeigt und anschließend, wie diese wieder Ausgetrieben wird, wodurch der pH-Wert wieder den Ausgangswert erreicht.

Literatur

Chemische Freihandversuche Band 1, H. Schmidkunz, W. Rentzsch, Aulis Verlag,2011, Seite: 247