Kurze Fragen - Kurze Antworten
Aus dem E-Mail-Korb von Professor Blume

E-Mail-Gruppe 380
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2056
F1: Ich konnte schon mehrfach in meinem Unterricht beobachten, dass, wenn man Zucker im Reagenzglas erhitzt und lange genug verbrennt, Gase entstehen, die man an der Öffnung des Reagenzglases entzünden kann. Bei der Verbrennung eines organischen Stoffes sollte doch eigentlich Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen und die sind ja bekanntlich nicht entzündlich. Welche entzündlichen Gase entstehen also bei der Verbrennung von Zucker?


A1: Grundsätzlich gilt: Beim starken Erhitzen von fester organischer Substanz entstehen immer brennbare Gase und kohleartige Rückstände.

Ihr „Verbrennen“ des Zuckers im Reagenzglas ist das, was man „Verkohlen“ nennt. Das heißt, man crackt das Molekül des Zuckers. Wenn Sie sich das Zuckermolekül ansehen, können Sie feststellen, dass beim Erhitzen die verschiedensten Alkohole, Aldehyde, Ether, Ketone und Carbonsäuren entstehen können - die meisten davon sind flüchtige und zugleich brennbare Verbindungen. Man kann das Ganze auch als Pyrolyse auffassen. Das Verfahren spielt beim Recycling von Kunststoffabfällen eine große Rolle.

Schwarze Zuckerkohle bleibt als Rückstand, weil beim Cracken auch eine gewisse Portion Wasser ausgestoßen wird. Schließlich heißt es ja nicht umsonst Kohlenhydrate, und man kann die Formel von Glucose formal (!) auf verschiedenste Weise als Hydrat des Kohlenstoffs formulieren:

Die auf diese Weise gebildete Kohle ist aber kein reiner Kohlenstoff, sondern eher ein festes kohle-ähnliches Kohlenwasserstoffgemisch, das bei fortgesetztem starken Erhitzen weiter brennbare Gase freisetzt. Das ähnelt insgesamt dem Verhalten von Steinkohle beim Verkoken. Denn auch Kohle ist ja nichts anderes als ein ungesättigter Kohlenwasserstoff. Klicken Sie hier.

Das Erhitzen von Zucker (auch das vorsichtige „Kamelisieren“) ist übrigens wegen der Toxizität der freigesetzten Gase im Schulunterricht verboten, in der häuslichen Weihnachtsküche aber nach wie vor üblich und natürlich auch erlaubt. Klicken Sie hier.


F2: Vielen Dank für diese hilfreiche Antwort. Ich hatte mir schon so etwas Ähnliches gedacht, aber darauf, dass die Zuckermoleküle gecrackt werden, bin ich einfach nicht gekommen.


2057
F1: Ich bin Schülerin der 11.Klasse am Gymnasium und muss eine GFS über das obige Thema halten. Haben Sie eine Idee, wie ich das einfach und doch richtig machen kann. Unter anderem soll auch die Maillard Reaktion erklärt werden. Ich komme mit meinen Internet-Recherchen nicht so richtig weiter.


A1: Das ist ja kein einfaches Thema…

Beim Brotbacken setzt man bekanntlich Hefe ein, die Glucose vergärt. Dabei entsteht zunächst CO2, das den Teig aufbläht. Hefe wandelt den Traubenzucker bekanntlich parallel dazu aber auch in Ethanol um. Jetzt musst du die alkoholische Gärung schildern. Zum Thema alkoholische Gärung klicke hier.

Dann kommt die Einschränkung: Beim Backen wird das Brot stark erhitzt; damit verdampft auch der Alkohol (Siedepunkt 78,3 °C), so dass man keinen Schwips mehr bekommen kann, wenn man Brot verzehrt. Wohl ist aber ungebackenes Brot recht alkoholhaltig! Zur ganzen Story klicke hier.

Zur Maillardreaktion: Es handelt sich dabei um eine hitzebedingte chemische Reaktion zwischen Eiweißen bzw. Aminosäuren und Kohlenhydraten, die zur Bildung von Aromastoffen und zur Dunkelfärbung des erhitzten Materials führt. Daher rühren der leckere Geruch frischen Brots und die braune Farbe der Brotkruste. Zur Maillardreaktion klicke hier und hier und hier.


F2: Herzlichen Dank das ist ja genial!!! Wenn Sie mir jetzt noch etwas über Stärke und Nachweis hätten, denn das fiel meiner Lehrerin heute auch noch ein. Ich weiß wohl, dass Stärke mit Kaliumjodid eine Blaufärbung gibt, aber gibt es auch eine passende Formel dazu?


A2: Auch zur Iod-Stärke-Reaktion haben wir eine Webseite. Klicke zu den Rezepten weiter hier und suche 7. Lugolsche Lösung sowie 12. Stärkelösung.


2058
F: Wenn man in eine Lösung von Quecksilbersalzen Schwefelwasserstoff einleitet, fällt schwarzes Quecksilbersulfid aus. Wie macht man daraus das rote Pigment Zinnober?


A: Schwarzes und rotes Quecksilbersulfid sind Modifikationen. Die schwarze Form ist metastabil; das heißt, die Umwandlung in energieärmeres Zinnober ist gehemmt. Man kann die Hemmung überwinden, indem man das schwarze Sulfid in einer Lösung von Natriumsulfid aufschlämmt und erhitzt. Dann wird die Mischung rot.


2059
F1: Wir haben versucht, mit Iodwasser in einer Kartoffel Stärke nachzuweisen. Das ging fast überhaupt nicht.


A1: Ich weiß nicht, was Sie mit Iodwasser meinen. Hoffentlich nicht das, was Sie erhalten, wenn Sie Iodkristalle in Wasser werfen… Sie meinen sicherlich Iod-Iodkalium-Lösung (Lugolsche Lösung).

Dann noch etwas: Haben Sie die Kartoffel vorher gekocht?


F2: Nein. Muss man das?


A2: Man muss. Denn der Nachweis mit Iod-Iodkalium-Lösung erfasst nur die lösliche Stärke. Diese befindet sich in einer Proteinhülle gut verpackt in den Stärkekörnern. Letztere liegen wiederum gut abgeschirmt in den Zellen der Kartoffel. In den Stärkekörnern befindet sich daneben noch eine Menge an unlöslicher Stärke (Amylopektin), die den Nachweis stört.

Zum Zerstören der Zellen und der Stärkekörner muss die Kartoffel gekocht werden. Schneiden Sie anschließend die Kartoffel durch und tropfen Sie die Iod-Iodkalium-Lösung auf die Schnittfläche. Sie werden sehen, dass sich diese augenblicklich schwarz-blau färbt.

Sie können die rohe Kartoffel auch reiben. Kochen Sie die Masse in Leitungswasser. Filtrieren Sie ab. Im Durchlauf (Filtrat) befindet sich die lösliche Stärke. Die können Sie mit ein paar Tropfen Lugolsche Lösung nachweisen.


F3: Das habe ich nicht gewusst. Danke.


2060
F: Ich habe eine Frage zu einem Ihrer wunderbaren "Tipp des Monats"- Experimente:

In Tipp 186 schreiben Sie:

"Hinweis: Je mehr Kakao die Schokolade enthält, desto leichter lässt sie sich verkohlen. Weiße Schokolade, die statt Kakao nur Kakaobutter enthält, schmilzt sehr rasch, brennt aber gut."

Was ist damit gemeint? Brennt weiße Schokolade wegen der Kakaobutter besser als dunkle?


A: Tatsächlich brennt weiße Schokolade besser, da sie neben Zucker fast nur aus Fett („Kakaobutter“) besteht. Sie ist aber schwerer zu entzünden, da sie leicht schmilzt.

Ich habe den Text etwas erweitert:

“Hinweis: Je mehr Kakao die Schokolade enthält, desto leichter lässt sie sich verkohlen und anzünden. Weiße Schokolade, die statt Kakao nur Kakaobutter enthält, schmilzt sehr rasch und lässt sich deshalb nicht so gut entzünden. Wenn sie aber einmal Feuer gefangen hat, brennt sie besonders gut. Der Grund ist, dass weiße Schokolade fast nur aus Fetten besteht, nämlich aus der Kakaobutter.“

Zur Chemie der Schokolade haben wir außerdem den Tipp des Monats Nr. 198.

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Letzte Überarbeitung: 07. Februar 2014, Dagmar Wiechoczek