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In Cola sind Ionen
von Phosphorsäure und Citronensäure. (Die Maßanalyse von Cola light ergibt berechnet
für Phosphorsäure etwa 2 g/Dose).
Beim Destillieren
wird das Wasser von diesen Ionen abgetrennt.
Die Spannung
ist die elektrische Energie bezogen auf eine bestimmte Ladungsmenge. Sie
wird gemessen in Volt [V]. Die Spannung drückt die Ladungsträger
durch den Stromkreis. Die Stromstärke ist die Menge der
Ladungsträger, die pro Zeiteinheit durch den Stromkreis fließt.
Man misst sie in Ampere [A].
Messungen sind
quantitative (mengenmäßige) Beobachtungen.
Zu
einer Messung (z.B. für den geleiteten Strom) gehören eine Zahl,
eine Einheit (z.B. Ampere [A])) und
ein
Prefix ("Vorsilbe" der Einheit (z.B. Milli- oder Mikro-)
Verwende niemals Elektrizität aus der Steckdose für Deine
Experimente, LEBENSGEFAHR!
Material
Experimentiertablett,
digitales Multimeter mit den Bereichen von 20 und 200 mA Wechselstrom,
3 Kabel mit Krokodilklemmen, AC/AC Steckernetzgerät (unstabilisiert,
Conrad Bestellnummer 510004-55, Preis 4,59 Euro), Reaktionsplatte (wellplate
6), Deckel mit oben und unten abgeschnittenen Röhrchen, Schere,
sterile Injektionsnadeln Größe 17 (Spitzen abschneiden), Trinkhalmspatel,
3-mL-Plastikpipette, abgestandenen Proben von Cola, Cola light, Cola-Destillat
aus Station 9, Natriumsulfat.
Aufgaben
1. Fülle
mit der sauberen Pipette nacheinander in die Kammern 1 bis 4 der Reaktionsplatte:
Je 3 mL Cola-Destillat (1), Cola (2), Cola light (3 und 4).
2. Verbinde
einen Anschluss des Steckernetzgeräts mit dem "COM"-Anschluss
des digitalen Multimeters und dessen Ausgang mit
einer der Nadeln.
3. Den "Amp"-Anschluss
des Steckernetzgeräts verbinde mit der anderen
Nadel. Stelle das Multimeter auf 20 mA Wechselstrom ein.
4. Photo
1: Schließe den Stromkreis beginnend bei Kammer 1, indem Du die
beiden Elektroden bis zum Boden in die Flüssigkeit taucht.
5. Lies die
Stromstärke ab, notiere sie.
6. In gleicher
Weise miss die Stromstärken in den Kammern mit Cola (Photo 2)
und mit Cola light (Photo 3). Notiere sie.
7. Photo
4: Füge in der Kammer 4 eine Spatelspitze Natriumsulfat zu, löse
den Zusatz durch abwechselndes Aufsaugen in die Pipette und Ausdrücken
in die Kammer.
8. Miss die
Stromstärke wie in 4. Notiere sie.
Beobachtungen
Photo
1: Cola-Destillat Photo 2:
Cola
Photo 3:
Cola light
Photo 4: Cola light+ 1 Spatelspitze Natriumsulfat gelöst
Erklärung
Im Stromkreis
(vom AC/AC Netzgerät über das Messgerät zur einen Elektrode,
dem Elektrolyten, der zweiten Elektrode und zurück zum Netzgerät)
fließt umso mehr Wechselstrom hin und her, je mehr Ionen der Elektrolyt
enthält. In der Cola sind dies vor allem Säurewasserstoff- und
Säurerest-Ionen von Phosphorsäure, in Cola light zuätzlich
Ionen der Citronensäure. Cola-Destillat hat nur wenige Ionen, deshalb
lässt es die geringste Strommenge durch.
Der Zusatz freier
Natrium- und Sulfat-Ionen erhöht die elektrische Leitfähigkeit (LF). Diese
wird (unter standardisierten Bedingungen) mit Wechselspannung gemessen. Gleichspannung
löst nämlich - wie Du erproben kannst - chemische
Reaktionen im Elektrolyten aus.