zucker und schwefelsäure

Durchführung

Man befüllt das Becherglas mit 70g handelsüblichem Kristallzucker und gibt anschließend 10mL Wasser hinzu. Jetzt gibt man 50mL konzentrierte Schwefelsäure in das Becherglas.

Entsorgung

Nach Ende der Reaktion wird das Produkt mit einer Lauge neutralisiert und gefiltert. Feste Rückstände können dann in den Abfall gegeben werden. Flüssige Rückstände werden in den Ausguss gegeben.

Ergebnisse

Nach der Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure beginnt diese langsam mit dem wässrigen Zucker unter Gasbildung zu reagieren. Zunächst verfärbt sich der Zucker an einigen Stellen von braun zu schwarz, bis letztendlich der ganze Zucker eine schwarze Farbe annimmt. Am Ende des Versuches ist eine deutliche Volumenzunahme sichtbar.

Wasser beschleunigt den Verlauf der Reaktion katalytisch. Die konzentrierte Schwefelsäure ist neben ihrer starken Säurewirkung auch stark hygroskopisch. Sie zieht sehr stark Wasser an, wodurch sie in einigen Fällen sogar Wasser aus Molekülen „herausziehen“ kann.

Gerade der Zucker, ein Kohlenwasserstoff mit einem Wasserstoff/Sauerstoff Verhältnis von 2:1 im Molekül, wird von der Schwefelsäure stark entwässert. Es bleibt dabei schwarzer Kohlenstoff übrig.

C12H22O11(s) + H2SO4(l) → 11H2O(g) + 12C(s) + H2SO4(l)

Die Reaktion ist zum einen also auf den hygroskopischen Charakter, zum anderen aber auch auf Redoxvorgänge zurück zu führen. Bei der Reaktion von Kohlenstoffatomen aus dem Zuckermolekül mit der Schwefelsäure entstehen schweflige Säure und CO2.

Oxidation: C + 6H2O → CO2 + 4H3O+ + 4e-

Reduktion: H2SO4 + 2H3O+ + 2e- → H2SO3 + 3H2O

Gesamt: C + 2H2SO4 → CO2 + 2H2SO3

Die schweflige Säure zerfällt ihrerseits in Schwefeldioxid und Wasser.

H2SO3 → SO2 + H2O

Die entstehenden Gase, wie Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid, treiben die Masse in die Höhe.