Kohlenstoffdioxid und Wasser

Zeitbedarf:

15 Minuten.

Ziel:

Löslichkeit von Gasen in Wasser, hier Kohlenstoffdioxid.

Material:

	Messzylinder aus Kunststoff, 500ml, möglichst breite Form
	Parafilm o.ä zum Abdecken

	Stativ, Muffe, Klammer
	Kunststoffschüssel (ca. 3-5 Liter) mit Wasser

Chemikalien:

2-3 Brausetabletten aus dem Lebensmittelhandel (Größe ca. 4g)

Vorbereitung:
(Lehrer)

Der Zylinder wird vom Lehrer ganz mit Wasser gefüllt, mit Parafilm verschlossen und kopfüber in die Schüssel gestellt. In der Schale ist nur so viel Wasser, dass der Inhalt des Zylinders noch hineinpassen würde. Standfestigkeit des Zylinders mit Stativmaterial sichern.

Vorbereitung:
(Schülervariante)

Der Zylinder wird in die Wanne gelegt und ganz mit Wasser bedeckt. Dann wird der Fuß so angehoben, dass die Öffnung am anderen Ende nie aus dem Wasser ragt. Zylinder nun mit der Klammer wie in der Skizze befestigen.

Durchführung1:
(Schüler)

Zylinder so weit anheben, dass man die Brausetablette schnell darunter schieben kann, dann schnell wieder bis zum Boden absenken.

Beobachtung 1:

Die Brausetablette entwickelt ein Gas, das aus dem Zylinder Wasser verdrängt.

Auswertung 1:

Das Gas ist Kohlenstoffdioxid. Notiere das Volumen:

V1=.................ml.

Aufgabe:

Wenn man eine zweite Tablette nach der ersten verwendet: welches Gasvolumen ist zu erwarten?

Durchführung2:

Schiebe nach dem Ablesen eine zweite Tablette unter den Zylinder.

Beobachtung 2:

Wie Beobachtung 1.

Auswertung 2:

Notiere das Gasvolumen jetzt:

Vg=.................ml

Berechne den Anteil, der auf die zweite Brausetablette zurückgeht:

V2=Vg-V1=...............ml.

Deutung:

V2>V1, da sich von V1 ein großer Anteil in Wasser löst, bis eine gewisse Sättigung erreicht ist. Deshalb kann fast das gesamte erzeugte V2 frei werden.

Entsorgung:

Ausguss.

Quelle:

van der Weer, W.; de Rijke, P. in ChemKon Nr. 2/1994, 83-84. Mit dieser Zielsetzung: Walter Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth.

Hintergrund:

Löslichkeiten in 100ml Wasser:
T [°C]	V(Sauerstoff)	V(Kohlenstoffdioxid)
0°	4.9 ml	171 ml
20°	3.1 ml	88 ml
100°	1.7 ml

Lit.: Römpp, Chemielexikon, 9. Aufl., Thieme, Stuttgart 1994.

Allg. Hinweise:

Etwas CO₂ wird durch die Zylinderöffnung stets durch die Wasserströmung herausgedrückt, verfälscht das Ergebnis jedoch nicht maßgeblich.
Reaktionsgeschwindigkeit, Löslichkeit und Gasvolumen hängen von der Temperatur ab. V2 wird aber stets größer sein als V1, so dass die Höhe der Wassertemperatur für das Versuchsziel keine entscheidende Rolle spielt.
Der Versuchsaufbau verträgt auch eine dritte Tablette.

Did. Hinweise:

Die Löslichkeit von CO₂ erhält für Schüler erst dann Bedeutung, wenn sie mit der anderer Gase verglichen wird. Bedeutsam für das Leben ist der Luftbestandteil Sauerstoff (siehe das Experiment Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser).
Für die Ziele in N&T sind halbquantitative Aussagen ausreichend.
Bei diesen Experimenten können fachspezifische Arbeitsweisen (Messen von Gasvolumina, Fehlerbetrachtung) eingeübt werden.

WWW:

http://www.espere.net/Germany/water/dewatexpsolde.html Experiment zur Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit von Luft.

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Didaktik der Chemie
Universität Bayreuth