Kolsyra och koldioxid

Prova att släppa ner en mentos-tablett i en flaska läsk. En kort stund efter att tabletten nått botten av flaskan sprutar läsken ut i en hög fontän. Mentos-tabletten frigör koldioxid som är löst i flaskan. Många tycker att smaken av koldioxid är frisk och syrlig. Det är en anledning till att många tycker om att dricka läsk.

Läsk innehåller koldioxid

Koldioxid (CO2) är en gas som löser sig i vatten. Tuben i en kolsyremaskin innehåller koldioxid. I tuben är trycket högt. Då pressas gasen ihop och tar mindre plats. Koldioxiden i en tub räcker till omkring 50 stora flaskor kolsyrat vatten. Ifall vi istället skulle ha blåst upp ballonger med gasen skulle det ha räckt till över 40 stycken. När vi trycker på knappen på kolsyremaskinen pressas koldioxid ner i vattnet och löser sig. Gaser löser sig lättare i kallt vatten än i varmt. Om vi vill ha kraftig kolsyrning är det därför bäst att använda iskallt vatten. Trycket i en flaska läsk kan vara fem gånger högre än i luften runt omkring oss.
 

När vi dricker ett glas kolsyrat vatten smakar det friskt och syrligt. I våra smaklökar finns ett enzym som blixtsnabbt omvandlar den lösta koldioxiden till kolsyra (H2CO3). Kolsyran är sur vilket vi uppfattar som en syrlig smak. En liten del av koldioxiden i kolsyrade drycker reagerar med vattnet och bildar kolsyra. Kolsyra är en svag syra men vattnet blir ändå ganska surt. Det är enkelt att testa med en pH-indikator. Forskarna är inte säkra på varför många människor gillar kolsyrade drycker. En möjlig förklaring är att det är en varningssignal, liksom hettan från chili. Kolsyrade drycker och stark mat upplevs som spännande.

När vi öppnar en flaska kolsyrat vatten pyser det till och det bildas små bubblor på insidan av flaskan. I flaskan är det högt tryck och då är all gas löst i vattnet. När korken öppnas sänks trycket. Då frigörs koldioxid som bildar gasbubblor. Det tar ganska lång tid för all koldioxid att frigöras. Så småningom blir läsken avslagen. Syrlig smak dämpar sötma. Det är därför en avslagen läsk upplevs som mer söt.

Med hjälp av en mentos-tablett är det möjligt att få i stort sett all koldioxid att bubbla bort på en gång. Ifall vi hade tittat på en mentos-tablett i ett mycket bra mikroskop hade vi sett att ytan är ganska skrovlig. Den skrovliga ytan gör att koldioxiden snabbt kan bilda bubblor. När den lösta koldioxiden blir gas igen tar den mer plats. I en stor flaska med läsk finns det mellan 5 och 6 liter löst koldioxid. Läsk innehåller många olika ämnen, till exempel sötningsmedel, som gör att det bildas ett skum när koldioxiden bubblar iväg. En flaska läsk kan därför bilda en rejält hög fontän. Vanligt socker gör att skummet dämpas. Experimentet med mentos-tabletten fungerar därför bäst med light-läsk.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Koldioxid är en tung gas som kväver både människor och eld

I vanlig luft finns det 0,04 % koldioxid och 21 % syrgas. Maten vi äter omvandlas i kroppen med hjälp av syrgas till bland annat koldioxid som vi andas ut. Utandningsluften innehåller 4 % koldioxid och 16 % syrgas. Ifall vi blåser ner utandningsluft i en vattenlösning kommer pH-värdet att sjunka när koldioxiden löser sig och bildar kolsyra. Det är enkelt att pröva. Blås ner utandningsluft med ett sugrör i ett glas vatten med en pH-indikator. Efter ett tag byter pH-indikatorn färg.

Ifall vi håller andan kommer vi ganska snart att tycka att det blir jobbigt. Det är inte brist på syre utan ett överskott av koldioxid som tvingar fram en reflex att andas. Ifall vi skulle sova i ett helt tätt rum skulle halterna av koldioxid sakta stiga. Koldioxiden har i sig ingen lukt så det är svårt att veta ifall koldioxidhalterna ökar. Om halten koldioxid i rummet stiger till 2,5 % får vi huvudvärk. Vid 5 % blir vi medvetslösa och ännu högre nivåer kan göra att vi dör av kvävning.

Detta ställer till med problem vid rymdresor. Varje astronaut andas ut nästan 500 liter koldioxid per dygn. Koldioxiden måste tvättas bort ur luften i speciella system. Ett annat märkligt problem i tyngdlöshet är att koldioxiden astronauterna andas ut samlas runt huvudet när de sover. För att de inte ska vakna med huvudvärk måste de ha en fläkt i sovutrymmet.

Olika gaser har olika densitet. Koldioxid är ungefär en och en halv gånger tyngre än luft. En ballong med koldioxid sjunker till marken. En vulkan i Kongo-Kinshasa läcker hela tiden ut koldioxid som samlas i låglänta områden. Här kan nivåerna bli farligt höga.

Koldioxid kan också användas för att kväva bränder. Det finns många olika sorters brandsläckare. Vissa brandsläckare innehåller koldioxid. Det är mer än 50 gånger högre tryck i brandsläckaren än i rummet. När vi använder en sådan brandsläckare strömmar koldioxid ut. Gasen tar mer plats, vilket kallas för att den expanderar. När gaser expanderar blir de kalla. Koldioxiden i brandsläckaren har samma temperatur som rummet den hänger i men när den expanderar blir det så kallt att koldioxiden fryser till fast form. Detta kallas för kolsyreis. Kolsyreis är mycket kall, –78 °C, och den kyler och kväver elden. Vi får aldrig använda en kolsyresläckare på människor eftersom de kan få köldskador.

Koldioxid skyddar mat och gör att degen jäser

Koldioxid i fast form används också för att hålla livsmedel kalla. Till skillnad från vanligt vatten smälter inte kolsyreis. Den övergår istället direkt från fast form till gasform utan att bli vätska. Det kallas för sublimering. Om en liten bit släpps ner i vatten så bildar den koldioxid. Det ser ut som att vattnet kokar men bubblorna består av koldioxid. Eftersom kolsyreis inte blir vätska när den tinar kallas den ibland för torris. Vissa matvaror förpackas i koldioxid. Koldioxiden gör att mikroorganismer inte förökar sig och maten håller därför längre.

Kolsyrans salter kallas för karbonater och vätekarbonater. Natriumvätekarbonat (NaHCO3) kallas även bikarbonat och ingår i bakpulver. När bakpulvret värms upp frigörs koldioxid som bildar bubblor i degen. I värmen i ugnen stelnar degen och gasbubblorna gör kakan fluffig.

Om vi blandar natriumvätekarbonat med en syra och vatten kommer det att bildas koldioxid. Brustabletter innehåller oftast natriumvätekarbonat och citronsyra. När brustabletten släpps ner i vatten bildas koldioxid.

Avslutning

I kapitel 1 av Din Kemi har vi visat att vi med hjälp av kunskaper i kemi kan förklara många fenomen i vår omgivning. Molekyler i luften kan uppfattas med luktsinnet. På ett liknande vis kan vi med hjälp av smaksinnet känna kemiska ämnen som smakar till exempel sött, salt eller surt. Våra sinnen är oerhört viktiga för att vi ska överleva. Vi behöver också kemi för att förklara att ämnen kan finnas i fast form, som vätska eller i gasform. Ett av de viktigaste ämnena är vatten. Genom att förstå hur vatten fungerar kemiskt kan vi förstå många processer i kroppen. I nästa kapitel av Din Kemi fokuserar vi på hur kroppen fungerar.

Quiz -Koldioxid

Varför får man aldrig använda en kolsyresläckare på människor?

Vad kallas processen då ett ämne i fast form övergår direkt till gasform

Vilket är sant om koldioxid?

Vad innebär begreppet tryck?

Vilka atomer består en koldioxidmolekyl av?

Varför kallas kolsyreis också för torris?

I en flaska kolsyrad läsk är trycket...?

Vad händer med pH-värdet då koldioxid tillsätts till vatten

Vilket ämne bildas då en brustablett släpps ned i vatten?

I utandningsluften finns det...?

Uppgifter

          Förklara och beskriv

 

  1. Varför smakar kolsyrade drycker friskt och syrligt?
  2. Varför börjar det bubbla i flaskan när du öppnar kapsylen på en läskflaska?
  3. Vad består bubblorna i en läsk av?
  4. Förklara varför gas tar mer plats än en vätska.
  5. Kolsyra är en svag syra. Vad menas med det?
  6. Rita en koldioxid-molekyl som tydligt visar vilka atomer den består av.
  7. Rita en kolsyra-molekyl som tydligt visar vilka atomer den består av.
  8. Beskriv gasen koldioxid. Vilka egenskaper har koldioxid?
  9. Förklara hur det kan komma sig att koldioxid har högre densitet än luft.
  10. Skriv en text som förklarar vad som händer i filmen där ett ljus släcks.
  11. Varför måste astronauter ha en fläkt i sovrummet när de sover i tyngdlöshet?
  12. Förklara hur en kolsyresläckare fungerar. Varför slocknar elden?
  13. Varför ska du aldrig använda en kolsyresläckare på en person som brinner?
  14. Vad innebär sublimering?
  15. Förklara sambandet mellan koldioxid och kolsyra.
  16. Varför kallas kolsyreis ibland för torris?
  17. Varför förpackas vissa matvaror i koldioxid?
  18. Förklara vilken funktion bakpulvret har i sockerkakssmeten.
  19. Varför innehåller utandningsluften en högre halt koldioxid än inandningsluften?
  20. Vad kallas kolsyrans salter?
  21. Varför bubblar det om en brustablett som du lägger i ett glas med vatten?

    Argumentera och resonera
     
  22. Det finns recept på mjuka kakor som inte innehåller något bakpulver. Hur blir dessa kakor?
  23. Mat som förpackas i en gas måste märkas med orden "förpackad i en skyddande atmosfär". Vilka fördelar och nackdelar finns det med detta förpackningssätt?
  24. Vilka naturvetenskapliga argument finns för och emot dessa påståenden?
    a) Du bör använda en kolsyresläckare om det brinner i elektrisk utrustning.
    b) Koldioxid är det enda naturliga ämnet på jorden som sublimerar.

    Ta reda på
     
  25. Hur länge kan du hålla andan innan det blir jobbigt?
  26. Det finns flera olika sorters brandsläckare. Hur kommer det sig? Ta reda på vilka fördelar och nackdelar det finns med pulversläckare, skumsläckare och kolsyresläckare.
  27. Vissa matvaror förpackas i koldioxid så att mikroorganismer inte kan föröka sig. Ta reda på vilka matvaror förpackas på detta sätt. Vilka andra gaser förutom koldioxid kan används på detta sätt?
  28. Ta reda på vilka brandsläckningsmetoder som brandkåren använder vid olika situationer.