Coca-Cola-Projekt

Doreen Heow

Versuche mit dem Kultgetränk Cola

Das erste , was wir an diesem Tag lernten, war, dass man für Experimente doch oft länger braucht, als man denkt.

Wir versuchten zunächst, drei verschiedene Cola-Sorten (Coca Cola, Cola light, Cherry Coke) zu entfärben. Wir gingen dabei nach drei verschiedenen Methoden vor:

Die erste Variante, um Cola farblos zu machen, war, Aktivkohle in das Getränk zu geben und das Gemisch aufzukochen. Dann sollte die Flüssigkeit, die nun noch schwärzer war als vorher, durch Watte und feinporiges Filterpapier filtriert werden. Dieser Vorgang war recht zeitraubend und brachte kaum ein Ergebnis.

Bei Cherry Coke und Coca Cola gab es kaum Filterrückstände, was vielleicht auch mit darauf zurückzuführen ist, dass ein solches Cola-Aktivkohle-Gemisch umgekippt ist und plötzlich der ganze Tisch kurzzeitig schwarz wurde.

Das Resultat dieses Versuches war jedenfalls ein Schälchen voll wirklich klarer Coca Cola light. Leider waren sich die beiden Experimentierenden sich nicht ganz sicher, ob das, was sie produziert hatten nicht nur größtenteils aus Wasser bestand, da sie ihre Cola sehr stark verdünnt hatten.

Zwei weitere Mitglieder unserer Gruppe versuchten ihr Glück damit, Cola einzudampfen, wobei als Reste Zuckerkohle entstehen sollte. Diese musste dann noch mit einem Teelöffel Kaliumnitrat geglüht werden, um den Kohlenstoff zu Kohlendioxid zu verbrennen.

C + 2 KNO₃ 2 KNO₂ + CO₂_

Wenn dieser Rückstand dann mit etwa 10 ml Wasser erwärmt wird, hat man farblose Cola!

Wie gesagt, wenn...

Nachdem etwa drei Schmelztiegel und ein Porzellanschälchen daran glauben mussten, welche der Hitze des Bunsenbrenners wohl nicht ganz gewachsen waren, hatten wir einen festen Rückstand - das, was von 20 ml Coca Cola noch übrig war. Wir freuten uns riesig darüber, dass dieser Versuch geklappt hat. Um so verwunderter waren wir, als von Cola light nach dem selben Verfahren so gut wie gar nichts mehr übrig blieb. Doch das war eigentlich nicht weiter verwunderlich, denn der Rückstand, der bei Coca Cola entstand, war Zuckerkohle und in Cola light ist bekanntlich kein Zucker enthalten!

Wir hatten mit diesem Versuch zwar nicht das erreicht, was wir eigentlich wollten, aber dafür bewiesen, dass in Cola light tatsächlich kein Zucker ist.

Als mir die beiden, die das Experiment durchführten, stolz einige ml klare Cherry Coke präsentierten, stellte ich erst einmal verwundert fest, dass sie nach Essig roch.

Ja, das lag daran, wurde mir gesagt, dass den beiden für das Eindampfen der Cherry Coke eine Eisentiegel gegeben wurde mit dem Kommentar ,,der zerspringt nicht so leicht!". Das stimmte zwar, aber leider hat sich das Phosphat der Cola mit dem Eisen verbunden, so dass die Rückstände also mit Eisenphosphat verunreinigt waren.. ,,Macht nichts", meinte Frau Gaß, ,,ihr könnt das Eisenphosphat mit Essigsäure zersetzen".

Danach war diese Lösung nur leider für den Säurenachweis unbrauchbar.

Nun zu der dritten Methode, um Cola farblos zu machen.

Dazu sollte Cola ohne Kohlensäure (nach erwärmen und viel rühren war die Kohlensäure draußen) mehrmals durch einen Kolbenprober gepresst werden, der mit je einer Schicht Watte und Aktivkohle gefüllt ist.

Nun haben wir mangels Kolbenprober die Cola einfach durch Watte und Aktivkohle gefiltert, was sich als ziemlich langwieriges Unternehmen herausstellte. Und als langweiliges, da danebensitzen und der Cola beim durch den Filter tropfen zusehen nicht besonders aufregend war.

Als schon eine halbwegs klare Flüssigkeit durch den Filter tropfte, wurde sie plötzlich wieder schwarz und wir leicht genervt. Die schwarze Farbe war aber auf ein wenig Aktivkohle zurückzuführen, die irgendwie in unsere Cola gekommen sein musste. Wir filtrierten die verunreinigte Cola durch Filterpapier und hatten - la voilà - farblose Cherry Coke!

Mit Coca Cola funktionierte es fast genau so gut, aber die Cola light wollte einfach nicht farblos werden. Nach dem X-ten Mal umfüllen und wieder filtrieren kapitulierten wir. (,,Vielleicht kann man Cola light auch gar nicht entfärben...?")

Als nächstes wollten wir die Phosphorsäure in unserer entfärbten Cola nachweisen. Dazu gaben wir einige Tropfen Phosphat-Reagenz in die entfärbte Cola und...NICHTS passierte! Die Verwirrung war groß, bis Herr Adams dann feststellte, dass unser Phosphat-Reagenz selbst bei konzentrierter Phosphorsäure keine Reaktion zeigte. ,,Es liegt am Ammoniummolybdat (Bestandteil unseres Phosphat-Reagenzes), das ist bestimmt schon zu alt!"

Mit einem anderen Nachweisversuch hat es dann auch funktioniert. Die Zutatenliste auf den Coca Cola -Flaschen ist korrekt: Cola enthält Phosphorsäure! Und zwar genau 20 mg/l.

Unser nächster Versuch war derjenige, den wir am öftesten durchgeführt haben.

Dieser Versuch hat mit Cola direkt nichts zu tun. Es geht um das Problem beim Recycling von Coladosen.

Denn man kann Aluminium und Weißblechdosen nicht einfach umschmelzen, um neue Produkte daraus zu gewinnen.

Aluminium schmilzt bei bereits 660°C, einer Temperatur, die problemlos mit dem Gasbrenner erreicht werden kann. Das Einschmelzen ist trotzdem sehr schwer, weil sich das Metall beim Erhitzen an der Luft mit einer schützenden Oxidschicht überzieht, die erst bei über 2000°C schmilzt. Selbst die Verwendung von Stickstoff als Schutzgas scheidet aus, weil es sich mit dem reaktiven Aluminium zu Aluminiumnitrat verbinden würde.

Wir haben also ein sogenanntes Flussmittel hergestellt, das zusammen mit Hitze das Metall zum Schmelzen bringen sollte. Dazu mischten wir 10 g Natriumchlorid, 10 g Kaliumchlorid mit 2,5 g Natriumfluorid und erhitzten das dann in einem Porzellanschälchen auf einem Drahtnetz über dem Bunsenbrenner.

Nach einer Viertelstunde sollte die Mischung flüssig geworden sein und wir hätten 2g Aluminiumkügelchen darin schmelzen können. Nur wurde unser Flussmittel nicht flüssig, sondern hart. Wir entschlossen uns, es doch lieber in einen Porzellantiegel umzufüllen und einen Deckel darauf zu setzen, in der Hoffnung, das Gemisch so schneller zum Schmelzen zu bringen.

Mit einer Zange nahmen wir das Schälchen vom Drahtnetz und stellten dabei das Porzellanschälchen kurz (wirklich nur ganz kurz!) auf dem Tisch ab. Nun ja. Der Tisch zeigt jetzt ein schönes Ringmuster. Wir begannen also, die Salzmischung mit einem Spartel in den Tiegel umzufüllen. ,,Nimm doch den roten Plastikspartel, der ist größer, das geht schneller mit dem." Dies sollte sich als keine besonders gute Idee herausstellen, denn der Plastikspatel war anfangs wirklich größer. Nun ist er teilweise geschmolzen.

Die Erkenntnis, dass ein paar Krümelchen heißes Salz ausreichen, um sich daran die Finger zu verbrennen, kam auch etwas zu spät.

Wir stellten also den Schmelztiegel mit dem Flussmittel auf ein Tondreieck und erhitzen ihn mit dem Bunsenbrenner. Als dieser Tiegel dann wieder auf Grund der Hitze zerbrach, füllten wir nur noch die Hälfte der Substanz in einen neuen Porzellantiegel um (,,Wird dann bestimmt schneller flüssig!").

Wir hatten zwar schon nicht mehr daran geglaubt, aber diesmal klappte es wirklich! Unser Flussmittel wurde flüssig! Anleitungsgemäß entfernten wir den Bunsenbrenner und gaben etwas weniger als die Hälfte der zusammengeknüllten Aluminiumkügelchen in die Schmelze (kleine Kügelchen aus Alufolie drehen ist eine hervorragende Beschäftigungstherapie!).

In der Anleitung hieß es dann weiter ,,mit einem großen Eisennagel oder einem Spartel gelegentlich umrühren". Gelegentlich? Das Zeug wurde kurz nachdem wir den Bunsenbrenner entfernt und die Aluminiumkügelchen dazugegeben hatten fest. Da blieb nicht viel Zeit, um zu rühren, was nicht heißen soll, dass wir nicht gerührt haben, so lange es flüssig war.

,,Nach zehn Minuten können Sie die erstarrte Schmelze mit einem Hammer zerschlagen. Es hat sich ein kompaktes Stück Aluminium gebildet."
Stand jedenfalls in der Anleitung.

Gut, es hat weniger als zehn Minuten gedauert, aber die Schmelze war eindeutig erstarrt. Aber ein kompaktes Stück Aluminium? -Fehlanzeige. Die Kügelchen waren noch so kugelig und verteilt wie vorher. ,,Wahrscheinlich war es nicht lange genug flüssig."
Also: noch mal!

Alles noch einmal abwiegen und wieder in den Tiegel. Wir warteten also darauf, dass die Mischung schmilzt und schauten alle 10 min. in den Tiegel. (Gewisse Leute kamen sich schon vor wie Würstchenverkäufer, mit der Zange in der Hand ab und zu den Deckel des Tiegels auf dem Bunsenbrenner abheben und nachsehen, ob die Mischung schon ,,gar" ist...). Diesmal wolle die Masse aber nicht mehr schmelzen. Dafür aber - der Tiegel! Nun hatte das Wort ,,Schmelztiegel" eine ganz neue Bedeutung bekommen.

Wir waren aber immer noch nicht bereit, aufzugeben. Es gab ja noch den Eisentiegel. Die Hälfte unserer Mischung wurde darin auch flüssig, der Teil oben drüber nur leider fest. Da wir den Eisentiegel nicht auch verflüssigen wollten, haben wir dann doch beschlossen, den Versuch als nicht erfolgreich beendet zu erklären.

Wir nahmen den Eisentiegel vom Tondreieck, da wir es für den nächsten Versuch benötigten. ,,Ich stell den mal kurz aufs Waschbecken." - ,,Was stinkt denn hier so?" - ,,Du kannst doch keinen heißen Tiegel auf Plastik stellen!" - ,,Ich dachte, das wär′ aus Keramik....!". Naja, wieder was gelernt!

Zwischendurch hatten zwei Mitglieder unserer Gruppe schon einmal angefangen, durch Dichte- und Temperaturbestimmung anhand einer Tabelle den Saccharosegehalt der drei Cola-Sorten zu bestimmen. Dazu musste zunächst einmal die Cola erwärmt werden, um die Kohlensäure zu entfernen, was unser ,,Chefkoch" dann auch wunderbar hin bekam. Da die Tabelle aber nur bis 40°C ging, mussten wir die Cola danach noch kurz im Wasserbad abkühlen lassen.

Das einzig problematische an diesem Versuch war, ein geeignetes Gefäß für die Cola zu finden, in dem man die Dichte messen kann, d.h. eines, das groß genug ist, um das Aräometer in seiner vollen Länge darin aufzunehmen.

Coca Cola hat bei einer Temperatur eine Dichte von 1,05 g/cm^3, ebenso Cherry Coke, was einem Saccharosegehalt von 15% gleich kommt (das sind immerhin etwa 14 Zuckerwürfel in einer kleinen 0,2l Flasche! Cola schmeckt allerdings nicht so extrem süß, da die Phosphorsäure teilweise den süßen Geschmack überdeckt).

Cola light hat bei 30°C eine Dichte von 1,00 g/cm³ , das sind laut Tabelle 2% Saccharose.
Cola enthält außer Zucker auch noch andere gelöste Stoffe, dies aber in so geringem Maße, dass sie sich kaum auf die Dichte der Flüssigkeit auswirken. Die Meßfehler können vernachlässigt werden.

Natürlich haben wir auch Cola selbst gemacht!

Dazu haben wir zunächst einmal Zucker erhitzt bis er braun wurde (im Chemiesaal roch es dann schön nach Karamel, was sich mit dem Geruch von Zitronen (von einem Gebräu einer anderen Gruppe), Kaffee (um einen Vergleich für die Koffeinkristalle, die sich bei einem anderen Versuch bilden sollten zu haben) und verbranntem Plastik vermischt hat).

Den Karamelisierten Zucker lösten wir in Wasser (das ergab die schwarze Farbe), gaben Citronensäure und Natron hinzu und vermischten es mit viel Zucker. Außerdem gaben wir ein paar Tropfen Zitronen-, Orangen- und Vanillearoma (das mehr nach Alkohol als nach Vanille roch) hinein.

Dieses Gebräu hatte mit Cola außer der Farbe (die nach nochmaligem Verdünnen mit Wasser doch zu hell war) rein gar nichts gemeinsam.

Es roch milde ausgedrückt nicht unbedingt sehr appetitlich, aber es war genießbar. Unser erstes ,,Versuchskaninchen" war Herr Adams. Kommentar: ,,Besser als die vorhin!" (wir waren ja nicht die einzige Gruppe, die Cola gemixt hat. Wir hatten insgesamt etwa 5 verschiedene Cola-Copys, wahlweise mit Zimtgeschmack, zuckersüß oder auch furchtbar sauer) .

Alle, denen wir von unserem Getränk anboten, waren erst skeptisch, einige zeigten auch gar kein Vertrauen in unsere Künste und probierten erst gar nicht, die die es taten mussten aber zugeben, dass es besser schmeckte als es roch. Herr Venema meinte sogar, es wäre besser als Cola, was vielleicht daran lag, dass es nicht ganz so süß sei. Wir hörten aber auch, dass wir noch viel mehr Zucker hätten verwenden sollen - die Meinungen waren also sehr unterschiedlich.

Am Ende der Woche war unser Tisch etwas bunter, der Chemiesaal um ein paar Tiegel, Porzellanschälchen etc. ärmer (obwohl ich mir bei dem Versuch, ein glühend heißes Mörserschälchen aufzufangen, die Finger verbrannt habe), was nicht nur von unserer Gruppe verursacht wurde, und wir um ein paar Erfahrungen reicher (heiße Schälchen sollte man nicht auffangen, Plastik schmilzt bei Hitze, Cola ist absolut ungesund und macht dick, ein Bunsenbrenner ist ein schönes Spielzeug und Wüstchenverkäufer ist gar kein so schlechter Beruf, falls das mit dem Abi doch nicht so klappen sollte...).

Nein, aber im Ernst. Diese Woche war sehr interessant; wir haben viel über Cola gelernt, nicht nur im Bereich der Chemie. Und wir hatten in dieser Woche viel Spaß!