7.3 Kohlendioxid. Aufgabe. Wie kann Kohlendioxid nachgewiesen werden? Naturwissenschaften - Chemie - Lebensmittelchemie - 7 Wasser

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Lebensmittelchemie - 7 Wasser (P78800) 7.3 Kohlendioxid Experiment von: Anouch Gedruckt: :4:54 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Wie kann Kohlendioxid nachgewiesen werden? Untersuche verschiedene Reaktionen von Kohlendioxid. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusätzliche Informationen Erfrischungsgetränke werden überwiegend mit Kohlendioxid versetzt. Inhalte und Lernziele Kohlendioxid reagiert mit Calciumhydroxid unter Bildung eines weißen Niederschlags von Calciumcarbonat. Mineralwasser enthält häufig natürliches oder zugesetztes Kohlendioxid. Kohlendioxid bildet mit Wasser eine schwache Säure, die Kohlensäure. Kohlendioxid wird deshalb als da Anhydrid der Kohlensäure bezeichnet. Methodische Anmerkungen Die Entstehung von Kohlendioxid kann an verschiedenen Beispielen erarbeitet werden. Die Molekülstruktur von Kohlendioxid und die daraus resultierende chemische Stabilität sollten im Unterrichtsgespräch diskutiert werden. Die Bedeutung der Reaktionen von Kohlendioxid mit Kalkstein für die Bildung von "hartem Wasser" und die Neubildung von Gesteinen kann ein weiteres Thema sein. Grundlagen und Hinweise Kohlendioxid it ein farbloses nicht brennbares Gas, das etwa,5 mal schwerer als Luft ist. Es gelangt aus Atmungs-, Verbrennungs-, und Gärzprozessen in die Atmosphäre. Kohlendioxid ist eine chemisch sehr beständige Verbindung, die in der Lebensmitteltechnologie als Zusatz für verschiedene Getränke wie Mineralwasser und Limonaden sowie als Schutzgas Verwendung findet. In wässriger Lösung wird aus Kohlendioxid nur zu 0, % Kohlensäure gebildet, der Rest liegt als unverändertes Kohlendioxid vor. Hinweise zur Vertiefung Im Unterrichtsgespräch sollte diskutiert werden, warum Erfrischungsgetränke mit Kohlensäure versetzt werden. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitung Calciumhydroxidlösung kann auch folgendermaßen hergestellt werden: - 2 -

3 In 20 ml destillierten Wasser werden drei Spatelspitzen Calciumhydroxid (fest) gegeben. Die Lösung wird unter Rühren erwärmt. Anschließend wird die abgekühlte Lösung filtriert. Calciumhydroxidlösung wird auch als "Kalkwasser" bezeichnet. Anmerkung zu den Schülerversuchen Zur Freisetzung von Kohlendioxid können an Stelle von Haushaltszucker auch andere kristalline Verbindungen wie Traubenzucker oder Kochsalz verwendet werden. Der ph-wert des Mineralwassers vor und nach dem Erwärmen kann auch mit Universalindikatorpapier oder einem ph-meter bestimmt werden. Kohlendioxid kann ebenso durch Einleiten in Bariumhydroxidlösung (Barytwasser) nachgewiesen werden. H- und P-Sätze Calciumhydroxid H35: Verursacht Hautreizungen. H38: Verursacht schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen. P26: Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P35+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Ethanol: H225:Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. P20: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen

4 Gefahren Ethanol im Mischindikator ist leicht entzündlich. Während des Abfüllens alle offenen Flammen löschen! Calciumhydroxid ist ätzend. Jeglichen Kontakt der Chemikalie mit dem menschlichen Körper meiden. Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen! Entsorgung Die Lösungen können in den Abfluss

5 Material Material Material aus "TESS advanced Chemie Set Lebensmittelchemie, FCH" (Bestellnr ) Position Material Stativfuß, variabel Bestellnr Menge 2 Stativstange Edelstahl 8/8, l = 370 mm, d = 0 mm Ring mit Muffe, verzinkt, Innendurchmesser 00 mm Drahtnetz mit Keramik, 60 x 60 mm Becherglas DURAN, niedrige Form, 400 ml Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen, d = 22 mm, Holz Reagenzglas, d = 8 mm, l = 80 mm, Laborglas, 00 Stück (3) 8 Reagenzglashalter bis d = 22 mm Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm Pipette mit Gummikappe Laborschreiber, wasserfest Schutzbrille, farblose Scheiben Gummihandschuhe, Größe S (7) Chemikalien, Zusätzliches Material Position Material Bunsenbrenner mit Hahn, für Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlau, DVGW, lfd. Meter Calciumhydroxidlösung, 000 ml Siedesteinchen, 200 g Universalindikator, flüssig, ph Mineralwasser Würfelzucker - 5 -

6 Für das Experiment benötigte Materialien - 6 -

7 Aufbau Aufbau Gefahren Ethanol im Mischindikator ist leicht entzündlich. Während des Abfüllens alle offenen Flammen löschen! Calciumhydroxid ist ätzend. Jeglichen Kontakt der Chemikalie mit dem menschlichen Körper meiden. Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen! Aufbau Nummeriere drei Reagenzgläser von bis 3 und stelle sie in ein Reagenzglasgestell (Abb. ). Abb. Baue das Stativ mit Brenner entsprechend der Abbildungen 2-6 auf. Befestige an der Stativstange den Stativring und lege darauf das Drahtnetz. Verschiebe den Stativring in der Höhe so, dass die Brennerflamme gerade das Drahtnetz erreicht. Abb. 2 Abb

8 Abb. 4 Abb. 5 Abb. 6 Fülle ein 400 ml Becherglas bis zur Hälfte mit Wasser und gib einige Siedesteine dazu (Abb. 7). Erhitze es bis zum Sieden und stelle es zur Seite. Lösche die Bunsenbrennerflamme aus! Abb

9 Durchführung Durchführung Ablauf Gib in Reagenzglas bis zu einer Höhe von 4 cm Mineralwasser. Füge ein Stück Würfelzucker oder zwei Spatelspitzen Zucker dazu (Abb. 8). Abb. 8 Gib in Reagenzglas 2 bis zu einer Höhe von 4 cm Mineralwasser. Pipettiere einige Tropfen Universalindikator dazu (Abb. 9). Stelle dann das Reagenzglas 2 circa 5 Minuten in das vorbereitete heiße Wasserbad. Abb. 9 Pipettiere in Reagenzglas 3 ca. 2 ml Calciumhydroxidlösung. Gib mit einer Pipette tropfenweise Mineralwasser dazu (Abb. 0). Wenn sich eine Trübung gebildet hat, gib soviel Mineralwasser in das Reagenzglas bis die Mischung wieder klar ist

10 Abb. 0 Stelle nun das Reagenzglas 3 in das heiße Wasserbad. Entsorgung Die Lösungen können in den Abfluss

11 Ergebnisse Ergebnisse Notiere deine Beobachtungen. Mineralwasser mit Zucker Erwärmen von Mineralwasser Mineralwasser mit Calciumhydroxidlösung Mineralwasser mit Zucker Das Mineralwasser schäumt nach Zugabe von Zucker, es entweicht ein Gas. - -

12 Erwärmen von Mineralwasser Beim Erwärmen von Mineralwasser steigen Gasbläschen auf. Das Mineralwasser reagiert vor dem Erwärmen sauer. Nach dem Erwärmen ist das Mineralwasser neutral, bzw. schwach alkalisch. Mineralwasser mit Calciumhydroxidlösung Nach Zugabe von Calciumhydroxidlösung fällt ein weißer Niederschlag aus. Der Niederschlag löst sich auf, wenn Mineralwasser im Überschuß zugesetzt wird. Beim Erhitzen der Lösung entsteht wieder ein weißer Niederschlag

13 Auswertung Auswertung Frage Ziehe Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen. Mineralwasser mit Zucker Erwärmen von Mineralwasser Mineralwasser mit Calciumhydroxidlösung - 3 -

14 Mineralwasser mit Zucker Werden kohlensäurehaltigen Getränken Kristalle in Form von Zucker oder Salz zugesetzt, so entweicht Kohlendioxid. Erwärmen von Mineralwasser Durch Erhitzen kohlensäurehaltiger Getränke wird Kohlendioxid ausgetrieben. Mit steigender Temperatur sinkt also die Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser. Kohlendioxid reagiert mit Wasser teilweise unter Bildung einer schwachen Säure, der Kohlensäure. Es wird deshalb als das Anhydrid der Kohlensäure bezeichnet. Der ph-wert eines Mineralwassers mit Kohlensäure liegt im schwach sauren Bereich. Nach Austreiben der Kohlensäure hat das Wasser einen ph-wert in der Nähe des Neutralpunktes. Mineralwasser mit Calciumhydroxidlösung Kohlendioxid reagiert mit Calciumhydroxid unter Bildung von Calciumcarbonat, das als weiße Trübung ausfällt. Schwerlösliches Calciumcarbonat kann durch überschüssige Kohlensäure zu wasserlöslichem Calciumhydrogencarbonat umgewandelt werden. Beim Erhitzen zerfällt das Hydrogencarbonat wieder

15 CO 2 +Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O CaCO 3 +CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 Frage 2 Wo kommt Kohlendioxid in der Natur vor? Kohlendioxid kommt in der Natur sowohl frei als auch gebunden vor. In freier Form ist es in der Luft (0,03 %), im Meerwasser (0,0005 %) und in vielen Materialien zu finden. In gebundener Form findet man Kohlendioxid in großen Mengen als Carbonate wie Kalkstein, Marmor oder Kreide (CaCO 3 ) oder Dolomit (CaCO 3 MgCO 3 ) - 5 -

16 Frage 3 Was ist ein "stilles" Wasser? Ein "stilles" Waser ist in der Regel ein Mineral- oder Tafelwasser mit wenig oder keiner Kohlensäure. Besonders in Südeuropa, wo Leitungswasser keine Trinkwasserqualität hat, werden "stille" Wässer in großen Mengen vermarktet. Häufig werden deratige Wässer in Plastikflaschen angeboten. "Stille" Wässer haben oft eine höhere Keimbelastung als Wässer mit Kohlendioxid. Frage 4 Vervollständige die folgenden Aussagen:. Werden kohlensäurehaltigen Getränken Zucker bzw. Salz zugesetzt oder werden sie erwärmt, wird nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Kohlendioxid ausgetrieben. Die Löslichkeit von Kohlendioxid ist stark nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn temperaturabhängig. 2. Kohlendioxid reagiert mit Wasser teilweise unter Bildung einer schwachen nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Säure, der nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Kohlensäure. 3. Der ph-wert eines Mineralwassers mit Kohlensäure liegt im schwach nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn sauren Bereich. 4. Kohlendioxid reagiert mit Calciumhydroxid unter Bildung von nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Calciumcarbonat, das als weiße Trübung ausfällt

17 . Werden kohlensäurehaltigen Getränken Zucker bzw. Salz zugesetzt oder werden sie erwärmt, wird Kohlendioxid ausgetrieben. Die Löslichkeit von Kohlendioxid ist stark temperaturabhängig. 2. Kohlendioxid reagiert mit Wasser teilweise unter Bildung einer schwachen Säure, der Kohlensäure. 3. Der ph-wert eines Mineralwassers mit Kohlensäure liegt im schwach sauren Bereich. 4. Kohlendioxid reagiert mit Calciumhydroxid unter Bildung von Calciumcarbonat, das als weiße Trübung ausfällt