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Wenn Sie ein kohlensäurehaltiges Getränk öffnen, hören Sie ein zufriedenstellendes Brutzeln und sehen, wie ein Sprudel auf die Flasche steigt. Die Blasen, die diesen Effekt erzeugen, sind Moleküle von Kohlendioxidgas, die in Wasser gelöst sind. Es mag schwer vorstellbar sein, aber CO2 ist wasserlöslich, da Wasser Kohlendioxidmoleküle umgibt und als Käfig um sie herum fungiert.
Molekülladung
Ein Grund, warum sich ein Gas wie Kohlendioxid in Wasser löst, ist seine Ladung. CO2 besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Die Atome teilen Elektronen, aber sie teilen diese Elektronen nicht gleichmäßig - die Sauerstoffenden eines CO2-Moleküls sind leicht negativ geladen. Wassermoleküle werden von diesen polaren Bereichen angezogen, sodass sich CO2 in Wasser auflösen kann.
Der Auflösungsprozess
Kohlendioxidmoleküle müssen zuerst die Luft- und Wassersperre passieren, um sich in Wasser aufzulösen. Sobald CO2 die Wasseroberfläche passiert, bilden die Moleküle eine Hülle aus Wassermolekülen und wandeln sich von Kohlendioxidgas oder CO2 (g) zu Kohlendioxid in einer wässrigen Lösung oder CO2 (aq). Dieser Prozess ist sehr langsam.
Gleichgewicht
Nicht alle CO2-Moleküle bleiben in Wasser gelöst - ein Teil von ihnen reagiert mit Wasser unter Bildung von Kohlensäure oder H2CO3. Diese Reaktion ist auch sehr langsam. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen CO2, H2O und H2CO3 ein. Kohlensäure ist schwach und kann zu Bicarbonat oder Carbonat dissoziieren; Bei diesen Reaktionen entsteht Wasserstoff, der dem kohlensäurehaltigen Wasser einen leicht sauren pH-Wert verleiht.
Karbonisierungsprozess
Wenn Sie eine Flasche Soda oder Sprudelwasser öffnen, bemerken Sie, dass sich winzige Blasen bilden und oben auf der Flüssigkeit aufsteigen. Wenn in Fabriken kohlensäurehaltige Getränke hergestellt werden, wird Wasser unter hohem Druck mit CO2 versetzt, damit sich mehr CO2-Gas auflöst als auf natürliche Weise. Kohlendioxid wird typischerweise kaltem Wasser zugesetzt, da seine Löslichkeit in Wasser mit steigender Temperatur abnimmt. Möglicherweise stellen Sie fest, dass ein Soda „platt“ wird oder seine Kohlensäure verliert. Da die Anziehungskraft zwischen Wasser und Kohlendioxid beispielsweise nicht so groß ist wie zwischen Wasser und Zucker, werden CO2-Moleküle aus der Lösung freigesetzt.