Die Säure der Cola
von Thore Schulz
Ziel des Versuchs In diesem Versuch wird gezeigt, dass es sich bei der in Cola enthaltenen Säure um Phosphorsäure handelt.
Vorbemerkung
In diesem Versuch wird kontrolliert, ob es sich bei der Säure in Cola um Phosphorsäure handelt. Die SuS benötigen kein spezielles Vorwissen und die Auswertung kann die SuS im Aufstellen von Reaktionsgleichungen schulen.
Materialien
250 mL Erlenmeyerkolben, Spatel, 250 mL Becherglas, Gasbrenner, Dreifuß, Siedesteine
Chemikalien
Wasser, Eisen(III)-sulfat-Lösung (10 %), Cola, Hirschhornsalz (oder Ammoniumhydrogencarbonat)
Gefahrstoffe
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS-Piktogramme |
|---|---|---|---|
| Ammoniumhydrogencarbonat | H302 | P301+P312 |
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Durchführung
In ein Becherglas werden 100 mL Cola und Siedesteine gegeben und über einem Gasbrenner ausgekocht (mindestens 5 Minuten). Nachdem die Cola abgekühlt ist, wird überprüft, ob sich noch Kohlensäure in der Cola befindet. Hierfür wird die Cola mit einem Glasstab umgerührt und beobachtet, ob noch Gasbläschen aufsteigen. Ist das nicht der Fall, werden 40 mL der Cola in einen Erlenmeyerkolben überführt. Zusätzlich werden 20 mL Eisen(III)-sulfat Lösung und ein Spatel Hirschhornsalz hinzugefügt.
Beobachtung
Nachdem Cola und Eisen(III)-sulfat in den Erlenmeyerkolben gegeben werden, ist keine Reaktion zu beobachten. Wird ein Spatel des Hirschhornsalzes hinzugegeben, kommt es zu einer starken Schaumbildung. Zusätzlich färbt sich die Cola-Lösung braun-orange und ein Niederschlag ist zu erkennen.
Abbildungen
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Abb. 1: Links: Cola mit Eisen(III)-sulfat. Rechts: Lösung nach der Zugabe von Hirschhornsalz, es fällt Eisen(III)-phosphat aus.
Deutung
In der hier ablaufenden chemischen Reaktion reagiert Eisen(III)-Sulfat mit der Phosphorsäure der Cola zu Eisen(III)-phosphat und Schwefelsäure. Das Hirschhornsalz puffert die saure Cola-Lösung ab, sodass kein Eisen(III)-hydroxid ausfällt und das Eisen(III)-phosphat stattdessen ausfallen kann. Eisen(III)-phosphat ist ein weißer Feststoff, der sich am Boden des Erlenmeyerkolbens sammelt.
| Reaktionsgleichung allgemein: | Fe2(SO4)3 (aq) + 2 H3PO4 (aq) → 3 H2SO4 (aq) + 2 FePO4 (s) ↓ |
| Reaktionsgleichung in Ionenschreibweise: | 2 Fe2+(aq) + 3 SO42-(aq) + 6 H+(aq) + 2 PO43-(aq) → 6 H+(aq) +3 SO42-(aq) + FePO4 (s) ↓ |
Entsorgung
Die Lösungen werden im Abfallbehälter für Schwermetalle gegeben.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse
Dieser Versuch eignet sich in Kombination mit einem Schülerversuch zur Titration mit Cola. Nachdem die SuS die Cola titriert haben und über die ermittelten pKs-Werte auf Phosphorsäure als Säure der Cola schließen, eignet sich dieser Versuch, um die Hypothese der SuS zu bestätigen. Zurzeit führt REACH eine Untersuchung durch, in der die Auswirkungen von Eisen(III)-sulfat auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt untersucht werden. Daher sollte dieser Versuch vom Lehrer demonstriert werden und auch die Eisen(III)-sulfat-Lösung sollte von der Lehrkraft angesetzt werden.
Literatur
G. Schwedt, Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten: Das Periodensystem als Wegweiser, Wiley-VCH Verlag, 2. Auflage, 2010, S. 180.