Wieso entweicht Kohlensäure beim Schütteln einer Flasche?
Hallo Community,
Ich habe mich schon immer gefragt wieso sich der Druck einer Flasche beim Schütteln erhöht, also die gelöste Kohlensäure entweicht.
MfG FlatronEZ
2 Antworten
Man muss zwischen Kohlensäure (H2CO3) und Kohlendioxid unterscheiden- im Sprachgebrauch wird das oft durcheinander gebracht.
CO2 löst sich in Wasser überwiegend physikalisch; d.h. >99% des CO2 sind bei Normaltemperatur als Gas gelöst und nur ein sehr kleiner Teil reagiert zu Kohlensäure und liegt dann als Carbonat-Anion vor.
Gase lösen sich generell besser je tiefer die Temperatur der Flüssigkeit und je höhere der Druck.
Mineralwasser wird unter Druck abgefüllt und wenn der Druck abfällt (bei offener Flasche) entweicht ein großer Teil des CO2. Dito wenn das Wasser erwärmt wird.
Beim Schütteln entstehen kurzfristige Druckschwankungen (Druckungleichgewichte) und ein Teil des CO2 entweicht aus der Lösung und sammelt sich in der Gasphase.
Wenn man die Flasche geschlossen hält, wird sich das CO2 nach einiger Zeit wieder in der Flüssigkeit lösen und die Flasche kann problemlos geöffnet werden.
Derselbe Effekt wenn eine Flasche warm wird - der Druck steigt weil das CO2 bei höheren Temperaturen weniger löslich ist. Öffnet man die Flasche entweicht das Gas und eine schaale warme Brühe bleibt zurück. Lässt man die Flasche geschlossen und kühlt sie wieder ab wird sich das Gas wieder lösen und die Brühe ist trinkbar.
Diese Vorgänge sind also weit überwiegend physikalische Gaslösevorgänge und haben kaum etwas mit dem chemisch "gelösten" Carbonatgehalt zu tun.
Manchmal wird auch vermutet, dass der Energieeintrag durch das Schütteln direkt das Gas vertreibt, aber das wäre nur der Fall wenn sich die Flüssigkeit durch das Schütteln signifikant erwärmt.
Deine Reaktionsgleichung ist der erste Teil des Prozesses, wo Regenwasser/Oberflächenwasser CO2 aufnimmt und die dadurch gebildete Kohlensäure beim Durchdringen kalkhaltigen Gesteins Calciumcarbonat löst. Carbonat liegt dann in dissoziierter Form (Ca2+ 2 HCO3− ) vor und bleibt in Lösung bis es irgendwo in einer Tropfsteinhöhle austritt und Tropfen bildet. Die Tropfen haben eine relativ große Oberfläche über die CO2 entweichen kann was dann die Dissoziationsgleichung
Ca2+ + 2 HCO3− ⇌ CaCO3 + H2O + CO2
immer mehr nach rechts in Richtung Calciumcarbonat verschiebt bis der Sättigungspunkt erreicht wird und das Carbonat auskristallisiert und den Stalaktit vergrößert.
Wenn sich der Tropfen löst kommt es, genau wie Du beschrieben hast, zu einer zusätzlichen CO2 Freisetzung und damit Carbonatausfällung (der Stalagmit wächst).
Die Verdunstung von Wasser am Tropfen hätte einen ähnlichen Effekt, aber das scheint im Mikroklima von Tropfsteinhöhlen weniger eine Rolle zu spielen.
Vielleicht hätte n-tv besser einen Chemiker gefragt, aber die Aussagen sind größtenteils falsch. Die ~0.2% des gelösten CO2 die zu "Kohlensäure" = Carbonat reagiert haben spielen keine Rolle im vergleich zu der großen Menge physikalisch gelöstem CO2.
Die Aussage zum Aussalzen ist so auch nicht richtig. Der Effekt basiert eher darauf, dass Sprudel oder Sekt der frisch geöffnet wurde eine übersättigte CO2 Lösung ist. D.h. es ist etwas mehr Gas gelöst als normalerweise dem Sättigungspunkt (bei gegebener Temp & Druck) entspricht. Das normale Gleichgewicht stellt sich nach einiger Zeit von selbst ein, aber durch Zugabe von Salzkristallen bilden sich Kristallisationskeime an denen sich das überschüssige CO2 schneller abscheidet.
Derselbe Effekt tritt auch mit Zucker ein; wohingegen die Zugabe von Kochsalzlösung keine Auswirkung hat (obwohl auch dann die Ionenkonzentration steigt).
entweicht auf gleicher Weise auch Kohlenstoffdioxid aus der Kalciumhydrogencarbonat lösung an den Decken und Böden von Tropfsteinhöhlen?
Bei Tropfsteinhöhlen entfällt kalk durch Verdunstung von wasser und entweichen von Kohlenstoffdioxid .
H20+CO2+CaCO3 <--> Ca(HCO3)2
wenn nun die tropfen auf den Bodenfallen kann es doch auch zu Gas entweichen kommen oder?
Ich recherchiere schon seit Ewigkeiten und erhoffe mir eine Antwort:)