Farbwechsel durch Trockeneis

Nach dem durchaus erfolgreichen Tropfsteinprojekt, von dem sogar die Presse beeindruckt war, saßen wir eines Tages im Chemieraum und wussten mit unserer kostbaren Zeit nichts anzufangen.

Ich machte einen Vorschlag über ein einfaches, jedoch spektakuläres Experiment, das ich zuvor „für alle Fälle“ im Internet gefunden hatte.

"Farbwechsel durch Trockeneis"

Jetzt stellt sich zunächst die Frage, was überhaupt Trockeneis ist.

Trockeneis ist eine feste Form des Kohlenstoffdioxids und ist ca. -78C° kalt. In und mit Wasser bildet sich aus der Reaktion des Kohlenstoffdioxids die Kohlensäure.

Um Säuren bzw. Laugen im Wasser nachweisen zu können gibt es in der Chemie einige Stoffe, die sich in Anwesenheit von Säure oder Lauge in der Farbe ändern. Die sogenannten Indikatoren.

Nun stellt sich die nächste Frage, wo bekommt man solches Trockeneis her? Man kann es entweder im Onlineshop kaufen. Da dies aber ziemlich teuer ist, griffen wir auf eine andere Methode zurück: Wir stellten es selbst her.

Herr Schad besorgte aus der Chemiesammlung die große CO₂ Flasche. Das Manometer wurde abgeschraubt und die sog. „Trockeneisbombe“ fest montiert. Dies ist nichts weiter als ein Leinensack mit einem Sechskantverschluss zum anbringen an die Flasche und ein offenes Ende, das man jedoch fest verschnüren kann und muss.

Jetzt wurde der restliche Versuch aufgebaut. In 6 Bechergläser wurde zu ¾ heißes Wasser eingefüllt (je höher der Temperaturunterschied, desto heftiger die Reaktion) und nun folgende Indikatoren jeweils in die Gläser gefüllt: Bromthylmolblau, Phenolphthalein, Lackmus, Bromphenolblaulösung, Thymolblau und einen Allesreiniger. Zu jeder Lösung nun noch einen kleinen Schuss Natriumhydroxidlösung und es kann losgehen.

Bevor wir den Gashahn aufdrehen konnten, mussten wir noch einige Sicherheitsvorkehrungen treffen.

Zunächst musste für eine ausreichende Belüftung gesorgt werden und da Kohlenstoffdioxid bekanntlich ein erstickendes Gas ist, stellten wir einige Teelichter und Kerzen auf.

Nun drehten wir den Hahn auf und der Sack füllte sich, ein Teil des Gases, sank auf den Boden und erstickte dort die ersten Kerzen. Nach ca. 30 Sekunden CO₂ Durchfluss hatten wir nun genug Trockeneis.

Jetzt wurde dieses in die Bechergläser gegeben. Zu beobachten war ein starkes Brodeln und eine sehr starke Nebelentwicklung. Dieser löschte die Kerzen, die auf dem Pult standen  und nicht zu vergessen die Indikatoren änderten ihre Farbe. Bei der Seife war eine extreme Schaumbildung zu erkennen.

Trockeneis hat die Eigenschaft gleich in den gasförmigen Aggregatzustand überzugehen. In Wasser lösen sich große Mengen an Kohlenstoffdioxid. Bei entsprechender Sättigung reagiert ein kleiner Teil davon in folgender Weise:

H₂O + CO₂ → H₂CO₃

Die Oxoniumionen sorgen für einen Farbumschlag bei den Indikatoren. Da vorhergehend etwas Lauge in die Lösungen gegeben wurde muss der Genauigkeit halber gesagt werden, dass diese zuerst durch die Kohlensäure neutralisiert wird, wobei sich in geringem Maße Carbonate und Hydrogencarbonate bilden. Die Seifenlösung im ersten Becherglas wird durch das aufsteigende Kohlenstoffdioxid aufgeschäumt.

Folgende Farbveränderung waren zu erkennen:

• Lackmus: von rot zu blau
• Phenolphthalein: von farblos zu pink
• Bromthymolblau: von gelb zu blau
• Thymolblau: von hellrot zu dunkelblau
• Bromphenolblaulösung :von helllila zu hellblau
• Allesreiniger: keine Farbveränderung

(Philipp Trabert 10 L1 und Netexperimente.com)