Hans hat ja gefragt, warum man Kohlensäure Erfrischungsgetränken zusetzt. In der Literatur findet man nur, warum man Kohlensäure in Sekt oder Bier einsetzt. Bei Sekt bewirkt es eine anregende und spritzige Wirkung. Die Geschmacksstoffe und der Alkohol gehen zum Teil in die Gasphase über und werden so intensiver aufgenommen. das könnte auch so bei Erfrischungstränken sein. Bei reinem Wasser, das eigentlich nach fast nichts schmeckt, kann man das wohl kaum als Argument nehmen. Bei Bier ist die Haltbarkeit vom Kohlensäuregehalt abhängig. Biersorten die viel Kohlensäure einschließen sind länger haltbar.<\/p>\n
Aber die Kohlensäure ist interessant genug um sie und ihre Salze mal genauer anzusehen.<\/p>\n
Die Kohlensäure entsteht wie einige andere Säuren durch einleiten ihres Anhydrids (das ist das Säuremolekül, wenn man das Wasser entzieht) in Wasser. So stellt man auch Salpetersäure, schwefelige Säure und Schwefelsäure her. Ein Unterschied ist, dass bei der Kohlensäure nicht wie bei anderen so hergestellten Säuren das Gleichgewicht rechts liegt, es also wieder zum Zerfall kommt:<\/p>\n
H2<\/sub>O + CO2<\/sub> \u2194 H2<\/sub>CO3<\/sub><\/p>\n Bei der Herstellung von Schwefelsäure über dieselbe Reaktion gibt es keine Rückreaktion, die wieder Schwefeltrioxid freisetzt:<\/p>\n H2<\/sub>O + SO3<\/sub> \u2192 H2<\/sub>SO4<\/sub><\/p>\n Der Grund dafür ist das die Kohlensäure eine sehr schwache Säure ist, Eine Säure gibt im Wasser Protonen ab:<\/p>\n H2<\/sub>CO3<\/sub> \u2192 H+<\/sup> +HCO3<\/sub>–<\/sup><\/p>\n HCO3<\/sub>–<\/sup> \u2192 H+<\/sup> + CO3<\/sub>2-<\/sup><\/p>\n Wäre die Kohlensäure die Schwefelsäure, die auch zwei Protonen abgeben kann, dann würden fast 100% aller Moleküle das erste Proton abgeben und 1,3% auch das zweite. Doch die Kohlensäure ist eine sehr schwache Säure, Hier liegt weniger als 1 Promille als HCO3<\/sub>–<\/sup> vor und nur 10-9<\/sup>% als CO3<\/sub>2-<\/sup>. Daher sind Getränke mit zu gesetzter Kohlensäure auch nicht besonders sauer. Der Druck beträgt etwa 5-7 Bar. Durch den Überdruck verliert das Getränk auch Kohlensäure, wenn man es öffnet.<\/p>\n Der Ausdruck Kohlensäure ist zwar gängig, aber chemisch total falsch. Denn die Säure ist in reiner Form nicht beständig. Zugesetzt wird Kohlendioxid und es entwicht auch wieder Kohlendioxid, das zum größten Teil als Gas gelöst, so wie Wasser auch Sauerstoff oder Stickstoff löst. Außerhalb des Wassers zerfällt die Kohlensäure in Kohlendioxid und Wasser.<\/p>\n Die wenige gelöste Säure kann aber mit gelösten Ionen reagieren oder mit Basen. Sie bildet Salze und zwar zwei Sorten: Hydrogencarbonate mit dem Anion HCO3<\/sub> und Carbonate mit dem Anion CO3<\/sub>. Beide Formen gehen ineinander über: Beim erhitzen gehen Hydrogencarbonate in Carbonate über:<\/p>\n 2 MHCO3<\/sub> \u2192 H2<\/sub>O + M2<\/sub>CO3<\/sub> + CO2<\/sub><\/p>\n M ist ein beliebiges einwertiges Metall oder ein Ammoniumion. Umgekehrt kann man durch Einleiten von Kohlendioxid in Carbonatlösung Hydrogenkarbonate erhalten:<\/p>\n In der Natur findet man fast nur Carbonate, da die meisten Hydrogenkarbonate (mit Ausnahme des Natriumhydrogencarbonats) leicht wasserlöslich und die Carbonate schwer löslich sind. So fallen in einer eindampfenden Wasserlösung immer Karbonate aus, die aus dem Gleichgewicht entzogen werden. Nur in saurem Milieu wo die Säure die Carbonate protoniert sind Hydrogencarbonate stabil:<\/p>\n H+<\/sup> + CO3<\/sub>2-<\/sup> \u2192 HCO3<\/sub>–<\/sup>–<\/p>\n Dieses Gleichgewicht spielt eine rolle sowohl im Haushalt wie auch in der Natur. Im Haushalt, weil wenn man karbonathaltiges Wasser erhitzt die Karbonate ausfallen, das passiert auch mit den Hydrogencarbonaten, da diese sich mit diesen im Gleichgewicht befinden, hier am Beispiel des Calciumcarbonates:<\/p>\n CaCO3<\/sub> + H2<\/sub>O \u2192 CaHCO3<\/sub> + OH–<\/sup><\/p>\n so bilden sich Überzüge aus Calciumcarbonat an Heißwasserleitungen oder Heizwendeln. Mit Seife oder Fettsäuren aus dem Hautfett reagiert das Calcium zu den noch unangenehmeren Calciumsalzen von Fettsäuren sie als schmieriger Belag sich an Waschbecken und Badewannen ablagern.<\/p>\n Da die Uratmosphäre viel Kohlendioxid enthält und auch Organismen durch die Atmung Kohlendioxid bilden wurden im Laufe de Erdgeschickte enorme Mengen von Carbonaten ausgefällt. Dazu trugen auch Organismen bei, die aus gelöstem Calcium und Kohlendioxyd Kalkskelette bauten wie Korallen aber vor allem auch bestimmte Algen. Die Schwäbische Alb und die Kreidefelsen von Dover sind so entstanden, doch die im Archaikum entstandenen gebänderten Eisenerze entstanden nur durch Karbonatausfällung aus dem Wasser.<\/p>\n Alle Hydrogenkarbonate und Carbonate sind als Salze schwacher Säuren, wenn sie in Waser gelöst werden selbst basisch, da sie die H+ Ionen aufnehmen und so Hydrogencarbonate (Carbonate) oder Kohlensäure (Hydrogencarbonate) zurückbilden. Diese Eigenschaft nutzt unser Körper aus, um den pH Wert des Blutes auf 7,4 einzustellen. Hier ist es ein Puffer aus Hydrogencarbonaten und Kohlendioxyd das bei den Stoffwechselvorgängen anfällt.<\/p>\n Bekannter ist im Alltag sicherlich eine andere Eigenschaft. Alle Karbonate geben sowohl in Lösung wie auch als Salz Kohlendioxyd ab, wenn sie mit Säure in Kontakt kommen. Da die Kohlensäure eine schwache Säure ist, wird sie von starken Säuren aus ihren Salzen vertrieben. Dazu braucht man keine Mineralsäuren auch organische Säuren wie Zitronensäure, Apfelsäure oder Weinsäure reichen dazu vollkommen aus. Gibt man also Salzsäure auf Marmor, so sprudelt es und es entsteht Kaliumchlorid. Es entsteht zwar Kohlensäure, doch da diese instabil ist zerfällt sie in Kohlendioxid und Wasser. Karbonate sind daher Bestandteil von Backpulver oder Hirschhornsalz. Dazu kommt meist noch eine ogranische Säue oder ein sauer reagierendes Salz, da Säure die Reaktion auch ohne Hitze ermöglicht.<\/p>\n Auf demselben Mechanismus beruht auch das Aufschäumen wenn man kohlensäurereiches Wasser in einen sauren Saft oder Wein gießt. Umgekehrt kann Wasser einen massiven Kalkstein auflösen, wenn es nur lange Zeit hat und Kohlendioxyd (z.b. von den aeroben Abbauvorgängen im Erdboden) enthält, dann bildet sich lösliches Hydrogencarbonat, das im Wasser gelöst wird:<\/p>\n CaCO3<\/sub> + H2<\/sub>O + CO2<\/sub>\u2192 2 CaHCO3<\/sub><\/p>\n Kommt das Wasser zur ruhe oder kann sogar verdampfen, so findet die Umkehrreaktion statt und es wird erneut Kalkstein abgeschieden:<\/p>\n 2 CaHCO3<\/sub> \u2192 CaCO3<\/sub> + H2<\/sub>O + CO2<\/sub><\/p>\n Da beide Reaktionen in räumlicher Nähe ablaufen können kann man so relativ leicht die Entstehung von Karsten und Höhlen (Kalkauflösung) oder Tropfsteinhöhlen (Kalkausscheidung) auf der schwäbischen Alb erklären.<\/p>\n Praktisch genutzt wird das in Backpulver wo Carbonate durch Wärme oder Säuren die Kohlensäure freisetzen. analog wirken Brausepulver.<\/p>\n Bei hohen Temperaturen geben alle Karbonatgesteine Kohlendioxid ab. Praktisch wird das beim Kalkbrennen ausgenützt, erhitzt man Calciumcarbonatm wie man es in Marmor oder Kalk findet, auf 800 Grad, so erhält man Calciumoxid „gebrannter Kalk“. Manche Wissenschaftler meinen, dass die dickte Kohlendioxidatmosphäre der Venus auf einem Treibhauseffekt beruht, der die Oberfläche bis auf 800 Grad Celsius erhitzte, also nochmals 320 Grad Celsius heißer als heute. Dann würden die Oberflächengesteine der Venus auch zu Kohlendioxyd und gebranntem Kalk zerfallen (Calciumcarbonat ist das häufigste Karbonat, danach kommt Magnesiumcarbonat (Magnesit) und Dolomit (eine Mischung aus Calcium und Magnesium mit der Formel MgCA(CO3<\/sub>)2<\/sub>)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Hans hat ja gefragt, warum man Kohlensäure Erfrischungsgetränken zusetzt. In der Literatur findet man nur, warum man Kohlensäure in Sekt oder Bier einsetzt. Bei Sekt bewirkt es eine anregende und spritzige Wirkung. 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