Das „leichteste“ Wasser Europas Dennis Dietz und Sabine Streller
Wie lässt sich der Abschluss eines langjährigen Projekts mit Kollegen besser feiern als mit einem guten Essen im Lieblingsrestaurant? Während wir also in das Studium der Speisekarte vertieft sind, bringt uns der Kellner schon mal eine Flasche Mineralwasser. Sofort fällt das Etikett auf der Mineralwasserflasche ins Auge und weckt unser Interesse: Das „leichteste“ Wasser Europas? Direkt beginnen die Diskussionen am Tisch: Was ist wohl mit leicht gemeint? Und werden wir wirklich das leichteste Wasser Europas zu unserem hervorragenden Essen trinken? Bild 1: Mineralwasser im Glas
Bild 2: Kohlensäure entfernen aus Mineralwasserproben
Zur Abschätzung des Mineralgehalts der Wasserproben haben wir die Wasserproben zunächst eingedampft und anschließend den Trockenrückstand bestimmt. Versuch: Bestimmung des Mineralgehalts Geräte und Materialien: vier unterschiedliche entgaste Wasserproben, Trockenschrank, vier Kristallisierschalen, eine 100 mL Vollpipette, ein Peleusball, eine Feinwaage Durchführung: Zunächst wird das Taragewicht der Kristallisierschale bestimmt.100 mL der zu untersuchenden entgasten Wasserprobe werden in die Kristallisierschale gegeben und in einem Trockenschrank erhitzt, bis das Wasser vollständig verdampft ist. Nach dem Abkühlen wird die Kristallisierschale ein zweites Mal gewogen. Aus der Differenz ergibt sich der Trockenrückstand. Dieser Versuch wird mit jeder Wasserprobe zwei Mal wiederholt. Um die Dichte der Wasserproben zu bestimmen, muss lediglich die Masse eines definierten Volumens an Wasser ermittelt werden. [An dieser Stelle möchten wir darauf hinweisen, dass die stark alltagssprachlich geprägten Begriffe „Masse“ und „Gewicht“ im Unterricht natürlich sensibel unterschieden werden müssen [2]]. Um ein genaues Probenvolumen zu entnehmen, sollte mit einer Vollpipette gearbeitet werden. Wenn in der Schule keine Vollpipetten zur Verfügung stehen, dann kann alternativ mit einem Messkolben gearbeitet werden.
Tab. 1 Messergebnisse als Mittelwerte unserer Untersuchungen. Jede Messung wurde drei Mal durchgeführt. Die minimalen Dichteunterschiede zwischen den Wasserproben machen die Notwendigkeit deutlich, dass korrekt und sauber gearbeitet werden muss. Damit eignen sich die hier vorgestellten Versuche dazu, mit den Schülerinnen und Schülern das laborpraktische Arbeiten zu üben. Weiterhin besteht im Zuge der Auswertung die Möglichkeit, mit Schülerinnen und Schülern intensiv über Fehlerquellen bei quantitativen Bestimmungen zu sprechen. Auf der Internetseite gibt der Hersteller des hier untersuchten Wassers einen Trockenrückstand von 14 mg/L an[3]. Allein das mehrfache Wiederholen einer Messung, wie hier vorgestellt, verbessert zwar die Genauigkeit des Ergebnisses, führt aber nicht zwangsläufig zum „wahren“ Messwert. Die Abweichung unseres Messergebnisses (Δ36 mg/L) kann sowohl mit der (nicht-ausreichenden) Messgenauigkeit unserer Waage als auch mit der Menge an Wasser, die verdampft wurde, erklärt werden. Je größer die Menge an verdampften Wasser ist, desto kleiner wird der natürliche Fehler, der durch das Abmessen des Wasservolumens entsteht.
Zum Ende dieses Monatstipps können wir festhalten, dass wir neben einem leckeren Essen auch das leichteste Wasser Europas genossen haben. Und neben den hier vorgestellten Versuchen und Ergebnissen konnten wir eine weitere interessante Beobachtung machen: Im Zuge des Entgasungsprozesses sind die Proben eines Mineralwassers zu unserer Überraschung trübe geworden (Bild 4). Mit diesem – für uns zunächst überraschenden Phänomen – werden wir uns in einem zukünftigen Monatstipp beschäftigen. Und wer nicht warten kann, liest hier schon nach. Bild 3: Das Mineralwasser eines Herstellers wird beim Entgasen trüb
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