Versuchsüberblick

Wenn Kohlenstoffdioxidgas (CO2) die gleiche Temperatur wie die Luft hat und es keine Verwirbelungen gibt, dann sinkt es nach unten, da es schwerer als Luft ist. Da das Gas aber unsichtbar ist, können wir es mit bloßem Auge nicht erfassen. Jedoch erkennen wir seine Wirkung als Feuerlöscher: Wir gießen auf verschiedene Weise selbst hergestelltes CO2 über einer Flamme aus und löschen sie damit.

Der Versuch beginnt

Mit Hilfe eines Trichters füllen die Kinder etwa zwei gehäufte Teelöffel Backpulver und mindestens ebenso viel Zitronensaft in eine Flasche. Während ein Kind die Flasche hält, stülpt ein zweites schnell einen Luftballon über den Flaschenhals. Was geschieht in der Flasche, was mit dem Luftballon? Was hören die Kinder, wenn sie ihr Ohr an die Flasche oder den Luftballon halten?

Durch vorsichtiges Schütteln und Schwenken der Flasche können die Kinder den Prozess der Kohlenstoffdioxidbildung vorantreiben, weil so der Zitronensaft und das Backpulver besser miteinander in Kontakt kommen.

So geht es weiter

Helfen Sie den Kindern beim Abnehmen des mit Sprudelgas gefüllten Luftballons vom Flaschenhals. Da dabei möglichst kein Gas aus dem Ballon entweichen soll, empfiehlt es sich, das Luftballonmundstück zu verzwirbeln.

Die Kinder lassen nun den Luftballoninhalt langsam und vorsichtig in das leere Gurkenglas strömen. Strömt das Gas zu schnell aus dem Luftballon heraus, entweicht es über den Glasrand, wie dies auch geschehen würde, wenn man Wasser mit zu großem Schwung eingießt. Das Glas wird mit dem Deckel verschlossen. In den kleinen Schälchen werden Teelichter angezündet. Die Kinder öffnen ihre Gläser und gießen mit deren unsichtbarem CO2-Inhalt die Kerzenflamme aus.

Füllen Sie die Flasche des Sprudelautomaten nur mit Sprudelgas und verschließen Sie die Flasche sofort mit dem Deckel. Mit dem CO2-Inhalt dieser Sprudelautomatenflasche können mehrere Teelichtflammen „ausgegossen" werden.

Dazu werden die Teelichter in den Schälchen aller Kinder angezündet. Das erste Kind öffnet die Flasche und gießt das unsichtbare CO2-Gas in das Schälchen, bis die Kerzenflamme erlischt. Die Flasche wird reihum weitergereicht, wobei die Öffnung mit der Hand geschlossen gehalten wird, um ein Entweichen des Gases zu vermeiden. Wie viele Kerzen können mit der Füllung einer einzigen Flasche gelöscht werden?

Das passiert

Der Luftballon auf dem Flaschenhals dehnt sich aus, weil er sich mit Sprudelgas füllt. Wird das Kohlenstoffdioxid aus dem Gurkenglas über die Flamme geschüttet, erlischt diese. Da das CO2 schwerer ist als Luft (wenn beides die gleiche Temperatur hat), verbleibt es im Glasschälchen, in dem das Teelicht steht, und füllt dieses langsam, so dass die Kerze im CO2-Bad „ertrinkt".

Das Gleiche passiert, wenn das Gas aus der Sprudelflasche ausgegossen wird, in die zuvor CO2 direkt hineingepumpt wurde. Die Menge des CO2 in der Flasche reicht in der Regel aus, um ungefähr zehn Kerzen auszugießen.

Ideen zur Fortsetzung

• Brausepulver
• Natron
• kristallines Zitronensäurepulver
• Leitungswasser
• Sprudelwasser
• Langstieliger Metalllöffel, zum „L" gebogen
• Evtl. Pipetten

Die Kinder können Kohlenstoffdioxid auch herstellen und auffangen, indem sie an Stelle von Backpulver und Zitronensaft entweder a) Brausepulver und Wasser oder b) Natron, Zitronensäurepulver und Wasser in die Glasflasche geben und sie mit dem Luftballon verschließen.

Verschließen die Kinder eine halb volle Flasche frischen Sprudelwassers mit einem Luftballon und schütteln diese etwas, so wird ebenfalls CO2 freigesetzt und der Ballon dehnt sich. Ein zu 1/3 mit frischem Sprudelwasser gefülltes Gurken glas wird verschlossen und leicht geschüttelt. Nach dem Öffnen des Glases halten die Kinder ein brennendes Teelicht auf einem gebogenen Löffel über die Wasseroberfläche. Die Flamme erstickt und verlischt.

Die Kinder stellen eine eigene Pulvermischung aus einem Teil Natron und drei Teilen Zitronensäurepulver her. Davon schütten sie etwa zwei Teelöffel in ein kleines Schälchen und stellen ein Teelicht hinein. Das Teelicht wird angezündet. Mit Hilfe einer Pipette oder löffelweise geben die Kinder vorsichtig Wasser auf die Pulvermischung. Was können sie sehen und hören?

Der Hintergrund

Werden Backpulver und Zitronensaft (bzw. Brausepulver und Wasser oder Natron und Zitronensäurepulver und Wasser) vermengt, entsteht dabei Kohlenstoffdioxid (CO2) als Gas. Die Bestandteile, aus denen das Sprudelgas durch eine Reaktion entsteht, sind in den oben genannten Ausgangsstoffen vorhanden. Sie sind dort aber so eingebunden, dass sie viel weniger Platz als das aus ihnen entstehende Gas brauchen.

Ähnliches kennen wir auch vom Wasser: Wird es gekocht, klappert der Topfdeckel, weil das flüssige Wasser gasförmig wird. Wasser als Dampf braucht aber mehr Platz als flüssiges Wasser und passt nicht mehr in den Topf. Es drückt den Deckel nach oben und quillt aus dem Kochtopf heraus.

Das entstehende CO2 passt nun also nicht mehr in die Flasche, die Flasche kann sich nicht ausdehnen. Das Gas kann die Flasche nur verlassen und dabei den Luftballon füllen. Das Sprudelgas kann aus dem Luftballon in ein Gurkenglas umgefüllt werden, weil es schwerer als Luft der gleichen Temperatur ist. Kippt man das CO2 aus dem Gurkenglas in das Schälchen mit dem brennenden Teelicht, so füllt sich das Schälchen mit dem Gas, als würde man dort Saft oder Wasser hineingießen. Erreicht die Füllhöhe des Gases die Flamme, erstickt diese, weil nun kein Sauerstoff mehr an den Docht gelangen kann. Die Flamme braucht jedoch den Sauerstoff, denn der ist einer der beiden Partner beim Verbrennungsvorgang. Die mit dem CO2-Gas gefüllte Sprudelautomatenflasche kann deutlich mehr Flammen löschen, als die Menge CO2-Gas in dem Gurkenglas. Woran liegt das? - Das Gas wurde unter Druck in die Flasche eingefüllt. Das bedeutet, dass sich dort „zusammengestauchtes" und damit also deutlich mehr Gas befindet, mit dem man mehrere Kerzen löschen kann.

Schlagworte zum Experiment

Wasser, Pipette, Teelicht, Kerze, Backpulver, Brausepulver, Chemie, CO2, Luftballon, Natron, Sprudelgase, Zitronensäure, Sprudelwasser, Feuer