- Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser
Öffnet man eine Flasche Sprudel, so entweicht Kohlenstoffdioxid. In der Umgangssprache
wird es häufig ungenau als Kohlensäure bezeichnet. Zur Herstellung von Sprudel wird
umgekehrt Kohlenstoffdioxid in natürliches Mineralwasser eingepreßt und gelöst. Die
Löslichkeit des Gases ist vom Druck und von der Temperatur abhängig. Je höher die
Temperatur des Mineralwassers ist, desto weniger Kohlenstoffdioxid ist darin lösbar.
Abb. 11: Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser in
Abhängigkeit von der Temperatur
So schmeckt zum Beispiel im Sommer warmer Sprudel fad,
da nur noch wenig Kohlenstoffdioxid darin gelöst ist.
Im Gegensatz dazu gilt: Je höher der Druck ist, desto mehr
Kohlenstoffdioxid ist im Wasser löslich. In Sprudelflaschen wird Kohlenstoffdioxid unter
Druck eingefüllt, anschließend werden diese verschlossen. So wird gewährleistet, daß
kein Gas entweicht. Erst wenn der Verbraucher die Flasche öffnet, wird der Druck
erniedrigt, Kohlenstoffdioxid entweicht. Man merkt dies am zischenden Geräusch und an den
Gasblasen, die entstehen. Sprudel, der über längere Zeit offen stand, schmeckt fad. Es
ist kaum noch gelöstes Kohlenstoffdioxid vorhanden.
Herstellung
und Eigenschaften der Kohlensäure
Kohlenstoffdioxid ist ein Oxid des Nichtmetalls Kohlenstoff. Wie alle Nichtmetalloxide
bildet auch Kohlenstoffdioxid beim Einleiten in Wasser eine Säure, die Kohlensäure:
Von den Molekülen des gelösten Kohlenstoffdioxids
reagieren allerdings nur etwa 0,2% mit den Wassermolekülen zur Kohlensäure. 99,8% der
Kohlenstoffdioxidmoleküle sind einfach nur im Wasser gelöst. Die Bildung von
Kohlensäure ist also eine unvollständig ablaufende Reaktion. Eine
Kohlenstoffdioxidlösung ist gleichzeitig eine Kohlensäurelösung und umgekehrt.
Kohlensäure ist daher nur schwach sauer, der PH-Wert liegt bei 3,7.
Erhitzt man kohlenstoffdioxidhaltiges Wasser, so
entweicht wegen der geringer werdenden Aufnahmefähigkeit Kohlenstoffdioxid. Dadurch wird
auch die Konzentration der Kohlensäure immer geringer, bis die Lösung schließlich keine
sauren Eigenschaften mehr besitzt. Kohlensäure hat sich in Kohlenstoffdioxid und Wasser
zersetzt:
Die Bildung von Kohlensäure ist somit auch eine umkehrbare
Reaktion. Insgesamt ergibt sich:
Reine wasserfreie Säure ist als Substanz nicht faßbar. Kohlensäure
ist eine instabile Säure.
Kohlensäure in der Umwelt
Kohlensäure im Regen:
In der Luft befindet sich ständig Kohlenstoffdioxid. Schon in der Luftfeuchtigkeit, erst
recht aber in Regentropfen, löst sich ein Teil des Gases, Kohlensäure entsteht. Früher
wurde Regenwasser als besonders sauber angesehen und gerne mit destilliertem Wasser
verglichen. Aber selbst reinstes Regenwasser ist - auch ohne die vom Menschen erzeugten
Luftschadstoffe - leicht sauer. Wegen dem Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft liegt der
PH-Wert von "reinstem Regenwasser" bei ca. 5,5. Der PH-Wert von "saurem
Regen" liegt bei 4 bis 4,5.
Durch den kohlensauren Regen wird zum Beispiel das Rosten von Eisen beschleunigt. Auch die
Patina, der blaugrüne Überzug von Kupferdächern, entsteht durch die Einwirkung der
Kohlensäure.
Sauerbrunnen:
An manchen Orten kommt Kohlenstoffdioxid vulkanischen Ursprungs vor. Dort führen die
Quellen kohlenstoffdioxidreiches Wasser. Enthalten diese Quellen mindestens 1g
Kohlenstoffdioxid pro Liter, so werden sie auch als Sauerbrunnen und deren Wasser als
Säuerling bezeichnet.
Das Wasser von solchen Mineralquellen wird zu Trink- und Badekuren verwendet.
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- Salze der Kohlensäure
Da Kohlensäure zwei Wasserstoffatome besitzt, kann sie zwei verschiedene Arten
von Salzen bilden. Werden beide Wasserstoffatome durch eine Metallkomponente ersetzt, so
spricht man von Carbonaten (z.B.: Natriumcarbonat Na2CO3);
wird nur ein Wasserstoffatom durch eine Metallkomponente ersetzt, so spricht man von Hydrogencarbonaten
(z.B.: Natriumhydrogencarbonat NaHCO3).Besonders bekannte
Vertreter der Carbonate sind das Natriumcarbonat (Soda), das zur Herstellung von Glas,
Seife und Waschmitteln verwendet wird, sowie das Calciumcarbonat (Kalk), das als Baustein
oder Schotter dient und zur Herstellung von Zement, Brannt- und Löschkalk verwendet
werden kann.
Von den Hydrogencarbonaten ist vor allem das Natriumhydrogencarbonat
(Natron) zu erwähnen. Es wird zur Herstellung von Brause- und Backpulver, als Mittel
gegen Sodbrennen und auch in Feuerlöschern verwendet.
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