Ein Leistungskurs des Beruflichen Gymnasiums Umwelttechnik der Beruflichen Schulen Groß-Gerau experimentierte im August 2019 im Merck- Juniorlabor der Technischen Universität Darmstadt. Untersucht wurden Bestandteile der Luft, die Löslichkeit von Gasen in Abhängigkeit der Temperatur und auch die Eigenschaften von Trockeneis (festes Kohlenstoffdioxid) sowie das Verhalten von flüssigem Stickstoff.

Chemikerin Dr. Andrea- Katharina Schmidt leitet das Merck- Juniorlabor. Für die Vorbereitungsarbeiten und die Betreuung beim Experimentieren gab es Unterstützung durch Studenten der TU und Laborfachkräfte.

Zu Beginn wurde uns eine Einführung in die Regeln des Labors und in die Sicherheitsbestimmungen gegeben. Im Anschluss daran, gab es einen Einstieg zum Thema „Bestandteile der Luft“, bevor wir selbst experimentieren durften.

Im Demonstrationsversuch befüllte Frau Dr. Schmidt einen sogenannten Stuttgarter Trichter mit flüssigem Stickstoff. Der Trichter besteht aus Kupfer und hat allerdings keine Öffnung an seinem Ende. Das Thermometer zeigte beim Eintauchen in die Flüssigkeit -196°C! Weiße Nebel stiegen auf, was wir mit kondensiertem Wasser in der Luft durch die Abkühlung deuteten. An der kupfernen Außenwand des Trichters bildete sich eine weiße Schicht, dies musste Trockeneis sein. Unterhalb des Trichters tropfte schließlich eine bläulich schimmernde Flüssigkeit in ein Becherglas. Durch die Glimmspanprobe konnten wir nachweisen, dass es sich um Sauerstoff handelte.

In Partnerarbeit konnten wir dann eigenständig experimentieren. Brausetabletten mit Natriumhydrogencarbonat nutzten wir, um Kohlenstoffdioxid freisetzen zu können. So haben wir einen Standzylinder mit Wasser befüllt und in einer Wasserwanne umgedreht. Nun sollten wir erst eine und dann eine zweite Brausetablette unter den Standzylinder schieben. Diesen Versuch wiederholten wir bei verschiedenen Wassertemperarturen. Oben im Zylinder sammelte sich Kohlenstoffdioxid, wobei wir mit der 2. Tablette stets nochmal mehr Kohlenstoffdioxid auffingen. Allgemein haben wir herausgefunden, je wärmer das Wasser ist, desto weniger Gas kann sich im Wasser lösen. Bereits im Fach Umwelttechnik haben wir darüber diskutiert, dass eine Erwärmung der Ozeane zur Freisetzung von Kohlenstoffdioxid führt. Das wird den Treibhauseffekt verstärken.

Bei unserem letzten Versuch experimentierten wir mit Trockeneis. Im Unterricht hatten wir bereits, das Phasendiagramm besprochen und wussten, dass CO₂ bei Normaldruck sublimiert, daher von der festen in die gasförmige Phase übergeht. Wir haben Trockeneis in warmes Wasser gegeben, wobei wir Nebelbildung beobachten konnten. Der weiße Nebel entstand dadurch, dass Wasserdampf aus der Luft durch die Abkühlung kondensierte. Wurde nun noch Spülmittel hinzugegeben, so bildeten sich große Schäume, die über die Bechergläser quellten. Trockeneis ist festes Kohlenstoffdioxid und wechselt den Aggregatzustand von fest zu gasförmig. Da sich nun aber noch Spülmittel im Wasser befand, sammelte sich das CO₂ in Blasen, weshalb große Schäume entstanden. Mit verschiedenen Lebensmittelfarbstoffen wurden unsere Schäume auch noch rot, blau und gelb gefärbt.

Für diesen interessanten Tag bedanken wir uns ganz herzlich beim Team des MERCK-Juniorlabors der Technischen Universität Darmstadt. Es hat uns sehr viel Spaß gemacht.

September 2019, für den Kurs 12 BGU: Marko Kovac, Tiana Wagner