Einleitung
In eine mit dest. Wasser befüllte Colaflasche werden nacheinander die Stärke-, Kaliumiodat- und die Natriumsulfit-Lösung gegeben. Die Flasche wird verschlossen und ca. 5–10 Sekunden kräftig geschüttelt und auf den Tisch gestellt.
Verwendete Chemikalien
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Gefahr |
3.04 g Kaliumiodat, KIO3 – 214.00 g/mol Kaliumjodat CAS-Nr.: 7758-05-6 – EG-Nr.: 231-831-9 Ox. Sol. 2, Acute Tox. 4 (oral), Eye Dam. 1, WGK 3 H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H318 Verursacht schwere Augenschäden. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P220 Von Kleidung und anderen brennbaren Materialien fernhalten. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P301 + P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Merck, 105051, SDB vom 04.07.2021 |
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1.03 g Natriumsulfit, Na2SO3 – 126.04 g/mol Dinatriumsulfit (IUPAC), Schwefligsaures Natrium, E 221 CAS-Nr.: 7757-83-7 – EG-Nr.: 231-821-4 WGK 1 EUH031 Entwickelt bei Berührung mit Säure giftige Gase. Sigma-Aldrich, 31454, SDB vom 27.09.2020 |
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Gefahr |
1.14 g Schwefelsäure 95–97 %, H2SO4 – 98.08 g/mol Schwefel(VI)-säure, Dihydrogensulfat, Monothionsäure, E 513, Vitriolöl (veraltet) CAS-Nr.: 7664-93-9 – EG-Nr.: 231-639-5 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304 + P340 + P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. Sigma-Aldrich, 258105, SDB vom 12.08.2021 |
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0.50 g Stärke (löslich), (C6H10O5)n (n = 100–1400) 4-O-α-d-Glucopyranosyl-α-d-glucopyranose (IUPAC), Amylodextrin, α-Maltose CAS-Nr.: 9005-84-9 – EG-Nr.: 232-679-6 Sigma-Aldrich, 18727, SDB vom 29.01.2020 |
Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
Magnetrührer mit Heizung, Magnetrührfisch, 3 × 100-ml-Becherglas, 100-ml-Becherglas, 3 × 100-ml-Messzylinder, 1000-ml-Colaflasche
Versuchsdurchführung
In einem 100-ml-Becherglas werden 3.04 g Kaliumiodat in 50 mL dest. Wasser gelöst. In einem weiteren 100-ml-Becherglas werden 1.03 g Natriumsulfit in 45 mL dest. Wasser gelöst, 1.14 g konz. Schwefelsäure zugegeben und anschließend mit dest. Wasser auf 50 mL aufgefüllt. Im dritten 100-ml-Becherglas werden 0.50 g Stärke in 50 mL dest. Wasser unter Siedehitze gelöst. In eine 1000-ml-Colaflasche werden 950 mL dest. Wasser, 10 mL Stärke- und 20 mL Kaliumiodatlösung vorgelegt. Jetzt einmal gut durchmischen! Nun wird 20 mL der Natriumsulfit-Lösung zugegeben, die Flasche verschlossen, ca. 5–10 Sekunden kräftig geschüttelt und auf den Tisch gestellt. Die »Cola«-Farbe wird durch den gebildeten Iod-Stärke-Komplex hervorgerufen.
Reaktionsgleichung
Stufe 1 (langsam)
9 H2O + 3 HSO3− → 3 HSO4− + 6 H3O+ + 6 e−
IO3− + 6 H3O+ + 6 e− → I − + 9 H2O
Gesamt: 3 HSO3− + IO3− → 3 HSO4− + I −
Stufe 2 (schnell)
10 I − → 5 I2 + 10 e−
2 IO3− + 12 H3O+ + 10 e− → I2 + 18 H2O
Gesamt: 10 I − + 2 IO3− + 12 H3O+ → 6 I2 + 18 H2O
Noch vorhandenes Sulfit reduziert Iod sofort wieder zu Iodid. Erst wenn alles Sulfit verbraucht ist, wird elementares Iod gebildet.
HSO3− + I2 + 3 H2O → HSO4− + 2 I − + 2 H3O+
Bei dieser Reaktion handelt es sich um die landoltsche Zeitreaktion! Kaliumiodat (KIO3) dient als Oxidationsmittel. Die Iodationen werden zu elementarem Iod reduziert. Aus Natriumsulfit wird unter Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure Natriumhydrogensulfit (Reduktionsmittel) gebildet. Das Natriumhydrogensulfit wird zu Natriumhydrogensulfat oxidiert. Da Oxidation und Reduktion ablaufen, handelt es sich um eine Redoxreaktion! Erst wenn der Anteil an Hydrogensulfit-Ionen vollständig zu Hydrogensulfat abreagiert hat, kann die Komproportionierung von Iodat und Iodid zu Iod stattfinden. Diese schnelle Reaktion führt zur Verfärbung der Lösung. Iod bildet mit der Stärke den sogenannten Iod-Stärke-Komplex. Dieser ist für die Blauviolettfärbung verantwortlich, die im Experiment Colafarben (schwarz) erscheint.
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Quellenangaben
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