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Gefrierpunkt von Zuckerwasser - so gelingt das Schulexperiment

Der Gefrierpunkt von Zuckerwasser soll in einem Experiment bestimmt werden. Dabei müssen Sie auf eine Kältemischung und eine einwandfreie Temperaturmessung achten.

Salz und Zucker erniedrigen den Gefrierpunkt.
Salz und Zucker erniedrigen den Gefrierpunkt.

Was Sie benötigen:

  • Zuckerwasser
  • passender Behälter
  • Kältemischung aus Eis und Salz
  • Thermometer
  • Mischer

Gefrierpunkterniedrigung durch gelösten Zucker - das sollten Sie wissen

  • Wenn Sie Salz auf Eis oder Schnee streuen, so können Sie dieses zum Auftauen bringen.
  • Der Grund ist, dass reines Wasser einen höheren Gefrierpunkt (0 °C) hat als Salzwasser. Denn beim Gefrieren müssen nicht nur die Moleküle des Wassers einen Eiskristall bilden, sondern es muss auch die Anziehungskraft zu den gelösten Molekülen überwunden werden, was Energie kostet.
  • Dieser Sachverhalt wird Gefrierpunkterniedrigung genannt und gilt für viele in Wasser (oder anderen Flüssigkeiten) gelöste Stoffe und Verunreinigungen, aber auch für Zucker.
  • Abhängig von der Menge der gelösten Teilchen hat Zuckerwasser also einen Gefrierpunkt, der unter 0 °C liegt. So sind mit Zuckerlösungen Gefrierpunkte von mehr als -10 °C möglich.

Zuckerwasser gefrieren - so führen Sie das Experiment durch

Die Aufgabe lautet also, den Gefrierpunkt einer vorgegebenen Zuckerlösung (möglichst genau) zu bestimmen.

  1. Da dichter Zuckersirup nur schwer gefriert, sollte das Experiment mit einer nur leichten Zuckerlösung durchgeführt werden. Hierfür lösen Sie beispielsweise 100 g Zucker in 0,5 l Wasser.
  2. Bevor Sie mit dem Versuch beginnen, sollten Sie Ihr Zuckerwasser zunächst in einem Gefrierschrank testen. Stellen Sie ein kleines Gefäß mit der Zuckerlösung hinein und prüfen Sie, ob diese gefriert. Dann ist der Gefrierpunkt sicher oberhalb von -18 °C (falls Ihr Gefrierschrank das leistet). Bleibt die Eisbildung aus, können Sie die Lösung noch verdünnen.
  3. Für den eigentlichen Versuch benötigen Sie eine Kältemischung, die zum Herunterkühlen des Zuckerwassers dient. Hierfür mischen Sie zerstoßenes Eis und Salz in etwas gleicher Mengen zusammen, bis eine flüssige Lösung entsteht. Dabei können Sie Temperaturen von bis zu -22 °C erreichen.
  4. Füllen Sie ein Becherglas mit der Zuckerlösung und deponieren Sie dieses in der Kältemischung.
  5. Achten Sie darauf, dass Sie das Zuckerwasser fortwährend gut durchmischen.
  6. Messen Sie die Temperatur in gleichmäßigen, nicht zu langen Zeitabständen, damit Sie ein Gefühl bekommen, auf welchen Wert die Sache hinausläuft.
  7. Das Nahen des Gefrierpunktes ist an einer deutlichen Eisbildung zu erkennen. Außerdem hat die Lösung während des Übergangs in den festen Zustand einen Temperaturhaltepunkt, den man durch das häufige Messen der Temperatur keinesfalls verpasst.
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