Wie entsteht Kohlensäure & wie kommt sie ins Wasser?
Veröffentlicht am 10.03.2022
Zisch! Das Geräusch kennst du mit Sicherheit auch, wenn du eine Flasche Mineralwasser öffnest. Doch wie kommt die Kohlensäure ins Wasser, die dafür verantwortlich ist? Und wie entsteht überhaupt diese Säure? Hier erfährst du es.
Gerolsteiner Mineralwasser stammt aus einem Quellgebiet in der Vulkaneifel, in dem es in der Tiefe Kohlensäure vulkanischen Ursprungs gibt. Bei der Abfüllung des Gerolsteiner Mineralwassers setzen wir ausschließlich natürliche Quellkohlensäure ein, also keine industriell hergestellte Kohlensäure. Der Gerolsteiner Brunnen ist daher nicht von Lieferengpässen bei Kohlensäure betroffen.
Kohlensäure und Wasser gehen Hand in Hand
Kohlensäurehaltige Getränke sind im Alltag etwas völlig Normales. Ob in natürlichem Mineralwasser oder zuckerhaltigen Softdrinks: Die zischenden Flüssigkeiten mit den aufsteigenden Bläschen sind allgegenwärtig. Hinter diesem Phänomen stecken chemische Prozesse. Die Hauptdarsteller sind dabei Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2). Ohne diese Stoffe würde es gar nicht erst zur Entstehung von Kohlensäure (H2CO3) und damit zu Sprudelwasser kommen.
Die Reaktionsgleichung macht diesen Zusammenhang gut deutlich:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Kohlensäure ist also eine Verbindung aus den beiden anderen Stoffen. Beachte zudem, dass die Gleichung einen sogenannten Gleichgewichtspfeil enthält. Die chemische Reaktion ist somit auch umkehrbar. Kohlensäure kann ebenfalls wieder zu Wasser und Kohlenstoffdioxid werden. Das passiert etwa dann, wenn du das kohlensäurehaltige Wasser zum Kochen bringst.
In aller Kürze: Wie entsteht Kohlensäure?
Kohlensäure entsteht, wenn Kohlenstoffdioxid in Wasser gelöst wird. Dabei ist das Gas Kohlendioxid an sich bereits sehr gut wasserlöslich. Druck begünstig diese Reaktion zusätzlich. Unter konstanter Druckeinwirkung bleibt die Kohlensäure beständig. Ansonsten ist sie sehr instabil. Deshalb steht auch Mineralwasser in Flaschen unter Druck. Dieser entweicht, sobald du sie öffnest. Insgesamt wandelt sich aber nur ein kleiner Teil des CO2 im Wasser zu Kohlensäure um. Der Großteil wird in der Flüssigkeit gebunden und kann in Form kleiner Blasen wieder entweichen.
Kohlensäure: die Entstehung in 3 Schritten erklärt
Damit Kohlensäure überhaupt entstehen kann, sind also einige grundlegende Schritte und Begebenheiten erforderlich:
- Es wird Kohlenstoffdioxid (CO2) benötigt. Das kommt z. B. auf natürliche Weise in Vulkanregionen wie der Eifel vor. Zudem gibt es künstliche Methoden, um das Gas herzustellen.
- Wasser ist notwendig. Auch wenn die Kohlensäure im alltäglichen Sprachgebrauch manchmal etwas entkoppelt davon wirkt: Ohne Wasser kann die Säure nicht entstehen.
- Zum Schluss müssen die beiden Stoffe sich miteinander verbinden. Das passiert, wenn CO2 in das Wasser geleitet wird, z. B. über einen Wassersprudler in der Küche oder durch natürliche Prozesse.
Der Prozess der Kohlensäure-Entstehung ist in der Theorie also recht simpel. Es bleibt aber noch die Frage offen, wie es sich zwischen der natürlichen und künstlichen Entstehung verhält.
Natürliche Kohlensäure kommt tief aus der Erde
Im Prinzip kann Kohlensäure überall in der Natur entstehen. Selbst „normaler“ Regen hat einen leicht verringerten pH-Wert (5,6) und ist damit etwas sauer. Das liegt am Kohlenstoffdioxidgehalt in der Luft, der mit dem Wasser zur Kohlensäure reagiert. Für blubbernden Sprudel reicht das aber noch nicht aus.
Für die Entstehung natürlicher Kohlensäure wird eine höhere Konzentration an CO2 und idealerweise eine gute Portion Druck benötigt. Perfekte Bedingungen dafür bieten vulkanisch aktive Regionen wie die Eifel. Tief im Boden ruhen die einst aktiven Vulkane und setzen nach wie vor große Mengen Kohlenstoffdioxid frei. Wie für Gase üblich, steigt dieses nach oben, bis es auf eine wassertragende Erdschicht trifft. Dort reagieren die Stoffe miteinander, es entsteht Kohlensäure. Darüberliegende Erd- und Gesteinsschichten sorgen zudem für den nötigen Druck, um die Reaktion zu begünstigen und die Kohlensäure besser im Wasser zu binden.
Mineralbrunnen wie Gerolsteiner fördern direkt das kohlensäurehaltige Wasser sowie das natürlich entstandene Kohlenstoffdioxid. Letzteres wird dazu verwendet, um das gewonnene Wasser erneut oder zusätzlich mit Kohlensäure zu versetzen. Deshalb kannst du auch so viele unterschiedliche Sorten von Mineralwasser mit unterschiedlich hohem Gehalt an natürlicher Quellkohlensäure kaufen. Bei Gerolsteiner gibt es z. B. folgende Unterteilung:
- Sprudel: 7.000 mg Kohlensäure pro Liter
- Medium: 4.500 mg Kohlensäure pro Liter
- Feinperlig: 3.500 mg Kohlensäure pro Liter
- Naturell: sehr geringe Menge Kohlensäure
Wie wird Kohlensäure hergestellt?
Neben der natürlichen Gewinnung kann Kohlensäure bzw. das dafür notwendige CO2 auch künstlich erzeugt werden. Die Herstellung ist in der Theorie erstmal ganz einfach. Du kannst dir die vulkanischen Schichten in der Erde z. B. wie ein Feuer im Kamin vorstellen. Wenn das vor sich herbrennt, entweicht aus dem Schornstein ebenfalls Kohlenstoffdioxid in größerer Menge.
Na gut, in einer entsprechenden Fertigungsanlage sind selbstverständlich keine gemütlichen Kamine aufgebaut. Aber Verbrennung ist ein Weg, um den Rohstoff für die Kohlensäure herzustellen. Aber auch durch die Vergärung von pflanzlichem Material kann das notwendige Gas erzeugt werden. In verflüssigter Form wird es anschließend z. B. in Flaschen-Zylindern abgefüllt.
In aller Kürze: Wie wird Kohlensäure hergestellt?
Kohlensäure wird durch die Reaktion von Kohlenstoffdioxid und Wasser erzeugt. Das dafür notwendige Kohlenstoffdioxid kann aus natürlichen Quellen in vulkanischen Regionen gewonnen werden. Zudem wird es industriell hergestellt, indem z. B. fossiles Material verbrannt oder Pflanzen vergoren werden.
Die Frage „Wie kommt die Kohlensäure ins Wasser?“ klärt sich somit auch im Grunde von selbst. Wenn wir davon sprechen, etwas mit Kohlensäure zu versetzen, dann ist damit eigentlich Folgendes gemeint: Kohlenstoffdioxid wird in Wasser gelöst, wodurch Kohlensäure als Reaktionsprodukt entsteht. Übrigens sorgt dieser Prozess auch dafür, dass sich Hydrogencarbonat sowie Calciumcarbonat im Mineralwasser bilden. Und durch die natürliche Kohlensäure kann unterirdisches Wasser besser Mineralstoffe aus dem Gestein lösen und diese zudem in größerer Menge aufnehmen. Das ist einer der Vorteile, den natürliches Mineralwasser mit sich bringt.
Warum gibt es überhaupt Wasser mit Kohlensäure?
Der Ursprung von kohlensäurehaltigem Wasser ist zunächst ein natürlicher Prozess. Es wurde also schlichtweg irgendwann von uns Menschen entdeckt. Interessant ist aber sicherlich noch die Frage, warum wir es so häufig verwenden. Dazu noch ein paar Facts zum Abschluss:
- Kohlensäure im Wasser sorgt für eine antibakterielle Wirkung und damit auch eine längere Haltbarkeit.
- Die Kohlensäure im Wasser stimuliert die Geschmacksknospen auf der Zunge, wodurch du dein Essen noch intensiver schmeckst. Bei kaltem Mineralwasser ist dieser Effekt noch stärker.
- Ebenso regt das Prickeln im Mund die Durchblutung und damit auch den Speichelfluss an. Das fördert zusätzlich deine Verdauung.
- Der Chemiker Joseph Priestley stellte im Jahr 1772 zum ersten Mal Sodawasser künstlich her. Hierbei wird Wasser mit einer größeren Menge Kohlendioxid angereichert.
- Wilhelm Castendyck war ursprünglich auf der Suche nach natürlich vorkommender Kohlensäure in der Eifel. Als er dann bei einer Bohrung auf Mineralwasser stieß, gründete er 1888 die Firma Gerolsteiner.
Wasser mit Kohlensäure kommt also ziemlich häufig in der Menschheitsgeschichte vor – selbst im alten Rom soll es schon zu medizinischen Zwecken getrunken worden sein. Aber wie du siehst, hat es auch einen Effekt auf deinen Körper und kann mehr als nur blubbern.
