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Versuche

Schwimmende Cola-Dosen (Teilversuch 1)

Zielsetzung

  • Bei diesen Versuchen lernst du, warum manche Cola-Dosen schwimmen und andere eben nicht.
  • Diesen ersten Teil des Versuches kannst du auch Zuhause sehr gut durchführen.

Hinweise zum Experiment

Damit in Chemie bzw. beim Experimentieren keine Unfälle passieren, musst du auf die Sicherheit achten. Die Sicherheit ist immer wichtig, wenn du in einem Fachraum oder Labor bist. Bitte beachte bei allen Experimenten die Hinweise zur Sicherheit im LaborDie Durchführung des Experiments erfordert eine Gefährdungsbeurteilung durch die Lehrkraft.

Material:

  • Großes, farbloses, rechteckiges Gefäß (ca. \(\ce{2\,L}\) Volumen)
  • \(\ce{1000\,ml}\) Messzylinder (breit)
  • Waage
  • \(\ce{330\,ml}\) Cola-Dosen (zuckerhaltig, light, zero)
  • Wasser
  • Marker

Tipp für Lehrkräfte: Aufgrund des Abfüllprozesses kann es sein, dass die Dosen unterschiedlich gefüllt sind und sich der gewünschte Effekt nicht so deutlich einstellt. Es empfiehlt sich, mehrere Cola-Dosen zukaufen. Eine zuckerhaltige Cola sollte mehr als \(\ce{363\,g}\) wiegen und Cola light sowie Cola zero im besten Fall unter \(\ce{358\,g}\).

Schwimmen Cola-Dosen tatsächlich?

Cola ist doch Cola, oder nicht? Zumindest äußerlich sehen Cola light und Cola zero der zuckerhaltigen Cola sehr ähnlich. Im Geschmack sind die zuckerfreien Cola-Getränke häufig minimal anders als die zuckerhaltige Cola. Cola ist ein Stoffgemisch, genauer gesagt eine Lösung. Die Eigenschaften einer Lösung werden sowohl durch das Lösemittel als auch durch alle im Lösemittel gelösten Stoffe beeinflusst. Den Cola light und Cola zero unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich des Geschmackes, sondern auch in ihrer Stoffeigenschaft der Dichte. Die Eigenschaft der Dichte bestimmt das Schwimm- und Sinkverhalten von Gegenständen. Im folgenden Experiment wird die Stoffeigenschaft Dichte für die Lösungen Cola, Cola light und Cola Zero genauer untersucht.

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Dominique Rosenberg
Abb. 1 Versuchsaufbau 'Schwimmende Cola-Dosen'

Versuchsaufbau/Durchführung

Für diesen Versuch benötigst du also lediglich ein großes, farbloses Gefäß und jeweils eine Dose zuckerhaltige Cola, Cola light und Cola Zero (Abb. 1).

  1. Bevor du mit der Durchführung des Experiments beginnst, stelle eine Vermutung über das Schwimm- und Sinkverhalten der verschiedenen Cola-Dosen auf.
  2. Befülle das große, farblose Gefäß mit ausreichend Wasser. Das Gefäß sollte hoch genug sein, dass in etwa zwei Dosen übereinander hineinpassen würden.
  3. Nun gibst du vorsichtig die Dosen nacheinander ins Wasser. Beginne mit der zuckerhaltigen Cola.
  4. Notiere dir deine Beobachtungen.

Der Versuch

Du kannst den Versuch selber durchführen. Falls du den Versuch nicht selber durchführst, kannst du dir das folgende Video anschauen (Abb. 2).

Aufgabe
Aufgabe

Notiere deine Versuchsbeobachtungen.

Lösung

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Dominique Rosenberg
Abb. 3 Schwimmende Cola-Dosen
Beobachtung:

Bei dem Versuch kannst du erkennen, dass die verschiedenen Cola-Dosen unterschiedlich im Wasser sinken und schwimmen (Abb. 3). Die zuckerhaltige Cola sinkt bei dem Versuch auf dem Boden, während die zuckerfeien Cola-Dosen wie Cola light und Cola zero im Wasser schwimmen.

Erklärung für deine Beobachtung:

Hättest du das Versuchsergebnis erwartet? Wie kannst du das Versuchsergebnis erklären? In den drei gleichgroßen Dosen ist doch die gleiche Menge enthalten?

Ein Blick auf die Inhaltsstoffe auf den Rückseiten der Dosen gibt dir den entscheidenden Hinweis.

Wie du den Inhaltsstoffen auf den Bildern entnehmen kannst, enthält zuckerhaltige Cola einen hohen Zuckeranteil (Abb. 4). In \(\ce{100\,ml}\) einer zuckerhaltigen Cola sind \(\ce{10,6\,g}\) Zucker gelöst. In Cola light und Cola zero ist dagegen kein Zucker enthalten, sondern Zuckerersatzstoffe wie beispielsweise Aspartam. Für einen ähnlichen süßen Geschmack muss in Cola light oder Cola zero weniger Zuckerersatzstoff gelöst werden, als Zucker in der zuckerhaltigen Cola. Dies wirkt sich auf die Masse der in der Dose enthaltenen Cola aus.

Aus dem Artikel ‚Dichte als Stoffeigenschaft‘ ist bekannt, dass das Gewicht die Schwimm- und Sinkfähigkeit eines Gegenstandes nicht beeinflusst. Ein Gegenstand schwimmt, wenn die Dichte des Objektes geringer als die Dichte der Flüssigkeit ist, in der sich der Gegenstand befindet. Cola zero und Cola light schwimmen, da sie eine geringere Dichte als Wasser aufweisen. Die zuckerhaltige Cola hingegen sinkt, da sie eine höhere Dichte als Wasser hat. Grund dafür ist der Zuckergehalt innerhalb der zuckerhaltigen Cola bzw. Cola light und Cola zero.

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Dominique Rosenberg
Abb. 4 Inhaltsstoffe von Cola, Cola light und Cola zero