Wissenschaftliche und farbwechselnde Eruption eines Vulkans

Vulkane sind bedrohend, sehr faszinierend und man sollte aktive aus der Entfernung betrachten. Doch was ist, wenn man sie näher betrachten möchte? Man könnte hier auf die Idee kommen, sich mit ein wenig Wissenschaft und den einfachsten Haushaltsmitteln einen eigenen Vulkan zu bauen, welcher sogar bei der Eruption die Farbe wechselt.

Material und Kosten

• Rotkohlsaft (ausgekocht oder aus dem Glase/Dose)
• Backnatron (also Natriumhydrogencarbonat)
• Destilliertes Wasser (Leitungswasser ist auch funktionell)
• Spülmaschinen Tabs (alkalisches Spülmittel)
• Säure (Essig (z.B. Essigessenz oder Zitronensäure)
• Sand (auch Paniermehl oder Mehl funktioniert)
• Glas
• Frischhaltefolie
• Spritze

Herkunft & Bezug der Materialien

• Lebensmitteleinzelhandel oder Supermarkt

Anleitung zur Durchführung

Für den Rotkohl kann entweder auf gekauften aus dem Glas oder Dose oder auf frischen zurückgegriffen werden.

Frischer Rotkohlsud

Der frische Rotkohl wird klein geschnitten und in einem Topf mit ausreichend Wasser für ca. 10-15 Minuten aufgekocht. Der Rotkohl kann auch direkt in heißes Wasser gegeben werden. Das Volumen des Wassers sollte den Rotkohl gerade vollständig bedenken, dabei sollte der Rotkohl sollte immer wieder im Topf „gerührt werden“. Optional kann auch ein Pürierstab zur Zerkleinerung genommen werden und somit das Auskochen effektiver gestalten werden. Anschließend wird dieser Rotkohl-Sud über einem groben Sieb in einem geeigneten Gefäß gefüllt. Bei Verwendung des Pürierstabs kann dieser abgefüllte Sud auch noch zusätzlich über einen Kaffeefilter gefiltert werden, damit weiter feinere Stücke des Rotkohles herausgefiltert werden. Ein Teil des abgekühlten Rotkohlsud’s kann für die Zukunft eingefroren werden, damit man immer wieder etwas für eine kleine Show (Vulkan, Farbspiel, etc.) zur Hand hat.

Die Lava (gepufferte alkalische Lösung mit pH-Indikator)

Damit wir wie im Video einen blauen Kratersee, welche später zur farbigen Eruption gebracht werden soll, benötigen wir eine gepufferte alkalische Lösung. Hierfür wird ein Päckchen Backnatron in einem Glas mit destilliertem oder Leitungswasser gelöst, dabei löst sich nicht alles und es bildet sich ein Sediment. Dieses Sediment ist nicht schlimm und kann auch einen Zweck besitzen.  Es wird zu der Backnatron Lösung nun etwas von dem Rotkohlsaft hinzugegeben, soweit das sich eine gut erkenntliche Farbe (violette, bläulich) einstellt. Jetzt wird ein weiteres Glas gerichtet in welchem ein Stück der Spülmaschinen Tablette mit etwas Wasser aufgelöst wird.  Zur Überprüfung der Funktion kann in einem kleinen extra Gefäß, Rotkohlsaft verdünnt mit Wasser gefüllt werden und hierzu wird etwas von der Lösung mit der Spülmaschinen Tabelle hinzugegeben.  Wenn sich der Rotkohlsud (pH-Indikator) nach der Zugabe der Spülmaschinenlösung Richtung grün, blau oder Gelb färbt, wurde die Funktion bestätigt. 

Jetzt wird von dieser Spülmaschinenlösung ganz vorsichtig und langsam kleine Volumina zu der Backnatronlösung, bis sich eine komplette blaue Färbung einstellt, hinzugeben. Somit ist die benötigte Lösung für den Kratersee, sowie wie für die Eruption fertiggestellt.

Bau des Vulkans

Für den Bau des Vulkans können verschiedene Materialien zum Einsatz kommen und ist abhängig von der Größe des Vulkans und der Motivation.

Variante 1

Hier wird mit Sand (Steinchen, Mehl oder Paniermehl) ein Berg aufgeschüttet und ein Krater in den Gipfel geformt. Dieser Berg wird mit einer Frischhaltefolie abgedeckt, sodass der Krater ebenso voll ausgekleidet ist.  In den Krater kann nun zuerst noch etwas extra Backnatron als Pulver gegeben werden oder es wird direkt die vorbereitetet blaue Lösung hinzugegeben. Anschließend kann bei Bedarf das Umfeld des Vulkans noch mit kreativ mit weiteren Seen, Blättern, Ästen etc. ausgestattet werden, damit ein schönes Gesamtbild entsteht.

Variante 2

Die etwas größere Variante ist, dass nun das ganze Glas (oder kleine Flasche) mit der vorbereiteten blauen Lösung mit Frischhaltefolie abgedeckt wird. Anschließend wird um das Glas der Vulkan aufgeschüttet, sodass das Glas den Kratersee darstellt. Hier haben spitzzulaufende Gläser den größeren Effekt. Nun wird die Frischhalte Folie am Glas aufgeschnitten.  Das Volumen im Glas kann mit Backnatronlösung weiter aufgefüllt werden, damit dieser den „Kratersee“ voll ausfüllt. Auch hier kann nun wieder die Umgebung kreativ gestalten werden.

Auslösung der Eruption

Zur Auslösung der Eruption (aufschäumen) und Farbwechsel wird nun die Säure bzw. der Essig benötigt. Hier kann eine Spritze verwendet werden, welche mit der Essigessenz gefüllt ist. Mit dieser Spritze kann nun in den Kratersee gespritzt werden, wodurch die chemische Reaktion und die Gasbildung gestartet wird.  Durch die Zugabe der Säure wird der pH-Indikator von blau in rot (Lava) gefärbt und durch die Gasbildung wird die Lava über den Krater in das Tal gesprudelt.

Hier kann alternativ auch ein kleiner Schlauch (Kapillare) von der Spritze in das Innere des Kraters (Glas) geführt werden und somit die Reaktion gestartet werden.Die stärke der Reaktion hängt von der Konzentration des Backnatron, stärke der Säure und ebenso von der Form des verwendeten Gefäßes ab und kann somit je nach Geschmack optimiert werden. Diese Reaktion des Backnatron mit der Säure kann auch für den Abschuss einer Kapsel von einer Flasche verwendet werden oder ähnlich geartete Experimente.

Hintergrundswissen

Backnatron, also Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) ist ein Natriumsalz der Kohlensäue und eine wichtige Puffersubstanz (Stabilisierung des pH-Wertes) für den menschlichen Körper (z.B. Blutpuffer). In Kontakt mit Säure reagiert es schäumend und unter Bildung von Gas (CO₂)….