Kann mir jemand die Vorgänge erklären, was gemäß Le-Chatelier-Prinzip geschieht, wenn ich eine CO2-haltige Flasche schüttel? Frage an Chemie-Experten (!). :D

4 Antworten

Vom Beitragsersteller als hilfreich ausgezeichnet

Du bist mit der Beschreibung des Problems sehr kurz angebunden. Ich nehme an, daß Folgendes gemeint ist:

Gegeben seien zwei supermarktfrische ungeöffnete Mineralwasserflaschen (A und B) bei Raumtemperatur. Flasche A wird heftig geschüttelt, Flasche B bleibt unbehandelt. Nun öffnen wir beide. Bei Flasche A beobachten wir heftige Ausgasung, und das Mineralwasser schmeckt lasch, weil kaum noch CO₂ drin ist. Bei Flasche B gast viel weniger aus, dafür bleibt mehr im Wasser. Wie kann man das mit dem Le-Châtelier-Prinzip erklären?

Wenn das die Frage war, dann lautet die Antwort Gar nicht. Denn dieses Prinzip bezieht sich auf Störungen weg vom Gleichgewicht; die beiden Flaschen standen aber bereits vor Beginn des Experiments nicht im Gleichgewicht.

Um Mineralwasser herzustellen, wird CO₂ bei hohem Druck (fünf bis zehnmal Atmosphärendruck) in gekühltem Wasser gelöst und dann in Flaschen abgefüllt. Die CO₂-Lösung ist gesättigt für die entsprechende Temperatur (z.B. 5°C) und den entsprechenden Druck (z.B. 5 bar).

Bis die Flasche bei Dir angekommen ist, hat sie sich auf 20°C erwärmt, und außerdem leckt das CO₂-Gas ständig durch den Verschluß. Die CO₂-Lösung steht nicht mehr im Gleichgewicht mit dem Gasdruck in der Flasche. Eigentlich müßte CO₂ ausgasen, um das Gleichgewicht wieder herzustellen; das geschieht aber nicht, weil das CO₂ faul ist und sich nur sehr langsam bewegen will.

Wenn Du jetzt die Flasche (B in meinem Beispiel) öffnest, dann pfeift Direin bißchen CO₂ raus. Je nachdem, wieviel bis zu diesem Zeitpunkt bereits ausgegast ist. Je Elender die Flasche behandelt wurde (Temperatur, Erschütterung), umso mehr wird es sein.

Die geschüttelte Flasche A ist dann der allerelendste Fall: Das Schütteln beschleunigt die Gleichgewichtseinstellung enorm, und im Extremfall wird wirklich das echte Gleichgewicht erreicht. Da sich CO₂ bei 20°C viel schlechter in Wasser löst als bei den Produktionsbedingungen, gast ein Großteil des CO₂ aus, bis sich ein neues Gleichgewicht, jetzt mit sehr hohem CO₂-Druck in der Flasche, einstellt. Und beim Öffnen hast Du das ganze dann im Gesicht.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Das Prinzip von Le-Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht in die Richtung verschoben wird, bei der die Auswirkung der einwirkenden Kraft minimal ist.

Schüttelt man die Flasche entsteht Reibung zwischen den Wassermolekülen -> die endotherme Reaktion läuft ab.

Da die Gleichgewichtsverschiebung bei Gasen nur auftritt wenn sich die Anzahl der Gasteilchen ändert, nicht das Wasser wenn man es länger wieder stehen lässt das CO2 wieder auf.

H2O + H2CO3 <-> CO2 + 2H2O


Daniela333 
Beitragsersteller
 01.06.2015, 21:07

Super, antwort. Aber könntest Du mir vielleicht noch mal den Vorgang erklären, den Du vorher in folgenden Worten erklärtest:

" Da die Gleichgewichtsverschiebung bei Gasen nur auftritt wenn sich die Anzahl der Gasteilchen ändert, nicht das Wasser wenn man es länger wieder stehen lässt das CO2 wieder auf.

H2O + H2CO3 <-> CO2 + 2H2O"

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Benno2015  01.06.2015, 21:09
@Daniela333

Naja links vom Gleichgewichtspfeil in wasser (flüssig) und Kohlensäure(flüssig), auf der anderen Seite ist CO2(gasförmig) und Wasser (flüssig).

Das heißt recht wäre Gas vorhanden, dieses würde mehr Platz benötigen in der Flasche deren Volumen sich im geschlossenen Zustand nicht vergrößert. Folglich würde der Druck steigen. Da die Verschiebung die geringste Auswirkung erreichen will wird das Gleichgewicht auf die linke Seite verschoben, wo es kein Gas gibt.

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Daniela333 
Beitragsersteller
 01.06.2015, 21:12
@Benno2015

Aber hieße das nicht, dass CO2 gelöst werden müsste, man kann ja auch folgende Gleichung anwenden

CO2 (aq)  <->  CO2 (g)

Eine Druckerhöhung (bedingt durch das Schütteln) löst aus, dass die volumenmindernde Reaktion bevorzugt wird, also verstärkt CO2 gelöst wird.

Das widerspricht aber der Erfahrung, die mir sagt, dass extrem viel CO2 ausperlt

Wie ist da szu verstehen?

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Benno2015  01.06.2015, 21:15
@Daniela333

Also durch das Schüttel wird Energie zugeführt und die endotherm Reaktion (Die nicht freiwillig abläuft) begünstigt -> Gas wird frei

Wenn jetzt die Flasche öffnest wird es extrem sprudeln, wartest du hingegen einige Stunde nimmt das Wasser wieder das Gas auf, der Druck wird kleiner (exotherme Reaktion, Gleichgewicht liegt auf dieser seite).

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ThomasJNewton  01.06.2015, 21:32

Wozu das Wasser inks gut sein soll, ist mir unklar. Nach meinem Verständnis zerfällt Kohlensäure in Kohlendioxid und Wasser, ohne dass da ein zusätzliches Wasser erforderlich ist. Rein formal kürzt es sich ohnehin weg

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Eine Grundregel ist es, immer die Übersicht zu behalten.

Beim Schütteln von Getränken in einer geschlossenen Flasche ist mir noch nie was großartiges aufgefallen. Beim Öffnen schon.

Wovon handelt denn Le-Chatelier, und was ist in einer Flasche und was ändert sich beim Öffnen?


TomRichter  02.06.2015, 01:25

> Beim Schütteln von Getränken in einer geschlossenen Flasche ist mir noch nie was großartiges aufgefallen

Auch beim Schütteln eines CO2-Feuerlöschers (für mich entspricht der am ehesten einer "CO2-haltigen Flasche") passiert nichts. Das Schütteln führt auch nicht dazu, dass nach dem Öffnen des Ventils mehr CO2 entweicht.

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Es fängt an zu sprudeln, kannst es mit einer ColaFlasche vergleichen.


Daniela333 
Beitragsersteller
 01.06.2015, 20:49

Aus Deiner Beobachtung resultiert meine Frage.

Nochmals an alle: chemische Begründungen! :D

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