Wie kommt die „Kohlensäure“ ins Wasser?

Eine allseits bekannte Frage, wenn es darum geht welches Wasser man denn gerne hätte lautet: „Mit oder ohne Kohlensäure?“ Aber hast du dich schon einmal gefragt wie die „Kohlensäure“ überhaupt in das Wasser kommt?

Der Begriff „Kohlensäure“ ist hier tatsächlich etwas irreführend. Die feinen Bläschen, die in einem Sprudelwasser, einer Limonade oder in Sekt nach oben steigen und das Prickeln im Mund verursachen sind nämlich eigentlich nichts anderes als Kohlenstoffdioxid (CO₂). Richtige Kohlensäure hingegen hat die chemische Formel H₂CO₃ und wird auch Dihydrogencarbonat genannt. Diese Säure entsteht durch die Reaktion von CO₂ mit Wasser (H₂O). Um ein Mineralwasser spritzig zu machen wird Kohlendioxid mit Druck in die Wasserflasche gepresst. Ein kleiner Teil davon reagiert zu Kohlensäure, der Großteil löst sich allerdings einfach in dem Wasser. Das heißt das CO₂ ist in dem Wasser gebunden, ist aber keine chemische Reaktion eingegangen. Dieses „freie“ CO₂ kann dann beim öffnen der Flasche in kleinen Bläschen wieder entweichen und das Wasser sprudelt.

Eine korrekte Angabe der Spritzigkeit von Wasser wäre somit nicht der Kohlensäuregehalt, sondern der Gehalt an Kohlendioxid. Wobei der Kohlensäuregehalt mit der Menge an CO₂ im Wasser natürlich auch ansteigt.

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Was ist der Treibhauseffekt und wie beeinflusst er unsere Erde?

Zu Zeiten eines amerikanischen Präsidenten, der den vom Menschen verursachten Klimawandel dementiert wird wieder viel über den so genannten Treibhauseffekt diskutiert. Doch was genau ist eigentlich dieser Treibhauseffekt und was bewirkt er?

Zuerst sollte man dazu sagen, dass der Treibhauseffekt nichts grundsätzlich schlechtes ist. Im Gegenteil: Ohne den Treibhauseffekt wäre ein Leben auf der Erde undenkbar.

Aber nun dazu, was dieser Effekt überhaupt ist. Die Atmosphäre, die unsere Erde umschließt besteht aus vielen verschiedenen Gasen. In Bodennähe ist das Hauptsächlich Stickstoff (ca. 78%), Sauerstoff (ca. 21%) und das Edelgas Argon (ca. 1%). Dazu kommen sehr geringe Anteile von Kohlendioxid (ca. 0,04%), Methan und Ozon. Natürlich gibt es noch viele andere Gase, die in Spuren in unserer Atmosphäre vorhanden sind, die Anteile sind allerdings verschwindend gering. Zusätzlich zu den Gasen befindet sich aber auch noch Wasserdampf in der Atmosphäre. Dieser entsteht durch Verdunstung in Meeren, Seen und Flüssen. Die für den Treibhauseffekt ausschlaggebenden Anteile sind genau dieser Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Ozon, wobei der Wasserdampf den größten Anteil trägt. Diese Gase haben nämlich die Eigenschaft, das sie für kurzwellige Strahlung, also Strahlung mit einer geringen Wellenlänge, durchlässig sind. Langwellige Strahlung wird von ihnen hingegen absorbiert. Doch was hat das jetzt mit dem Treibhauseffekt zu tun?

Die Strahlung, die von der Sonne bei uns ankommt liegt zum größten Teil im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (ca. 400-800 Nanometer). Diese recht kurzwellige Strahlung kann mehr oder weniger ungehindert durch die Atmosphäre auf die Erdoberfläche gelangen. Durch das Auftreffen dieser Strahlung erwärmt sich die Erdoberfläche. Die Erde kann dann wiederum Strahlung in Richtung Weltall abgeben. Da die Wellenlänge der abgegebenen Strahlung von der Temperatur des „Strahlers“ abhängt und die Erde ja deutlich kälter ist als die Sonne, entsteht hier eine andere Strahlung. Nämlich sehr langwellige Infrarotstrahlung (ca. 10.000 Nanometer). Für eine Strahlung dieser Wellenlänge sind die oben genannten Treibhausgase nur sehr bedingt durchlässig. Die Strahlung wird von ihnen absorbiert und bleibt damit in der Atmosphäre der Erde. Durch diese Mechanismen stellt sich auf der Erde eine Gleichgewichtstemperatur ein.

Ohne den Treibhauseffekt wäre es deutlich kälter auf der Erde, da die ganze Wärme der Sonne von der Erde wieder an das Weltall abgegeben würde. Leben auf der Erde wäre dann kaum vorstellbar. Allerdings nimmt die Konzentration der Treibhausgase in unserer Atmosphäre vor allem durch den vom Menschen verursachten Ausstoß von Kohlendioxid zu. Durch diesen Anstieg der Konzentration sinkt der Anteil der Strahlung, die von der Erde wieder an das Weltall abgegeben werden kann. Dadurch steigt folglich auch die (Gleichgewichts-) Temperatur auf der Erde. Diesen Effekt des zusätzlichen Treibhauseffektes nennt man auch „anthropogener Treibhauseffekt„, also vom Mensch hervorgerufen.

Wenn jetzt demnächst mal wieder über den Treibhauseffekt diskutiert wird, weißt du um was es genau geht und dass dieser Effekt nicht grundsätzlich schlecht ist.

Was ist eigentlich Trockeneis und wofür wird es verwendet?

Trockeneis, das überwiegend für Kühlzwecke verwendet wird, ist festes Kohlenstoffdioxid (CO₂). CO₂ hat die Eigenschaft, dass es bei normalem Umgebungsdruck (etwa 1bar Luftdruck)  bei  -78,5°C sublimiert. Das bedeutet, dass es vom festen direkt in den gasförmigen Zustand übergeht, ohne dabei zwischendurch flüssig zu werden. Das ist auch der Grund, warum Trockeneis immer raucht. Gasförmiges CO₂ selber ist allerdings farblos und somit nicht sichtbar. Was wir dann als Rauch sehen, ist die Feuchtigkeit (Wasser) aus der Luft, die an dem immer noch sehr kalten CO₂ kondensiert und somit eine Art Nebel bildet. Es entstehen also ganz viele kleine Wassertröpfchen, die es so aussehen lassen, als würde das Trockeneis rauchen. Auf Grund dieser Eigenschaft wird es auch oft für Show-Zwecke verwendet. So gibt es zum Beispiel Nebelmaschinen auf Basis von Trockeneis. Der Nebel dieser Maschinen hat den Vorteil, dass er auf Grund seiner Kälte lange in Bodennähe bleibt und nicht den ganzen Raum „einnebelt“. Es kann auch den Effekt des rauchenden Cocktails erzeugen. Meistens wird Trockeneis allerdings zur Kühlung von allem Möglichen verwendet. Es ermöglicht beispielsweise den gekühlten Transport von Organen oder empfindlichen Chemikalien. In der Natur kommt Trockeneis übrigens nicht vor. Es muss immer technisch erzeugt werden. Da Trockeneis mit unter -75°C sehr kalt ist sollte längerer Kontakt mit der Haut vermieden werden, da es sonst zu schweren Kälteverbrennungen führen kann. Bei sehr kurzem Kontakt ist es allerdings harmlos, da das dauernd entstehende Gas eine dünne Schutzschicht zwischen Eis und Haut bildet. Diese Schicht Schützt aber eben nur für wenige Sekunden. Man nennt diesen Effekt auch Leidenfrost-Effekt, wobei der Name auf den Entdecker zurückgeht und weder mit Leiden noch mit Frost etwas zu tun hat.