Beobachten und Folgern

Beobachtet man die Verbrennung einiger Stoffe, so treten unterschiedliche Verbrennungsvorgänge auf, wie die Tabelle 1 zeigt.

Aus dem Brennstoff entstehen immer Produkte, die neue Eigenschaften aufweisen. Außerdem gibt es beim Verbrennungsvorgang unterschiedliche Wärmeentwicklungen. Daraus kann man folgern, dass der Verbrennungsvorgang ein chemischer Vorgang ist, der exotherm abläuft. Die freiwerdende Wärme nennt man Verbrennungswärme. Sie kann bei einzelnen Stoffen sehr unterschiedliche Werte haben.

Entzünde Erdgas (Gasflamme) und Petroleum und halte kurz ein Becherglas über die Flammen. Welche Beobachtungen kann man machen?

Will man eine Verbrennung schnell in Grang bringen, muß man den Stoff vorher erhitzen und die Aktivierungsenergie liefern, die die chemische Reaktion auslöst. Die Temperatur, die ein Stoff durch Wärmezufuhr erreichen muß, damit der Verbrennungsvorgang an Luft einsetzt, wird Entzündungstemperatur genannt.

Man hält ein Stückchen Magnesiumband in eine Brennerflamme und schaut, was passiert. Nicht in die grelle Flamme schauen!

Stelle eine brennende Kerze auf eine schwimmende Korkscheibe und stülpe eine Gasmeßglocke darüber (Bild1). Was passiert mit der Kerze? Nach Versuchsende führt man schnelle einen brennenden Holzspan in den restlichen Luftraum ein.

Verbrennung in einem abgeschlossenen Luftvolumen

Der oder die am Verbrennungsvorgang beteiligten Stoffe müssen nach unseren Beobachtungen aus der Luft stammen.

Bild 1. Eine Kerze brennt in einem abgeschlossenen Luftvolumen.

Der Aufbau von Versuch ist geeignet, um die Änderung des Luftvolumens während einer Verbrennung zu beobachten. Der Versuch zeigt, dass bei der Verbrennung nur ein Teil der Luft verbraucht wird und der Rest der Luft in der Gasmeßglocke die Flamme erstickt. Diesen Luftrest nennt man aufgrund ähnlicher Beobachtungen Stickstoff. Also ist der andere Teil für die Unterhaltung der Verbrennung verantwortlich - das Element Sauerstoff.

Die Verbrennung ist ein exothermer chemischer Vor-
gang

Bekanntlich bestehen die Gase Sauerstoff und Stickstoff aus Molekülen mit zwei Atomen, daher formuliert man O₂ (Sauerstoff) und N₂ (Stickstoff). Die tief gestellte zahl besagt, dass das Molkül aus zwei Atomen besteht und dass Stickstoff und Sauerstoff molekular vorkommen.

Lege ein Knäuel aus dünner Stahlwolle auf eine Balkenwaage und zünde es an.

Bild 3. Die Verbrennung ist eine exotherm verlaufende chemische Reaktion.
Foto: Tom Küpper

Die Verbrennung ist eine Oxidation

Verbrennt man Erdgas oder Benzin, kann man beobachten, dass als Reaktionsprodukte Gase entstehen. Wenn man Eisen verbrennt, kann man beobachten, dass es eine Massenzunahme gibt. (Abb. 2). Wenn Eisen als ein Element bei der Verbrennung schwerer wird, kann es sich nur mit dem Sauerstoff verbunden haben, der bekanntlich bei der Verbrennung verbraucht wird. Bei der Verbindung eines Elements mit Sauerstoff, entstehen neue Verbindungen, die man in der Chemie als Oxide bezeichnet. Den Vorgang der Verbrennung nennt man Oxidation. Nun ist man in der Lage, Formel- und Wortgleichungen für den Vorgang der Verbrennung zu formulieren.

Die bei der Verbrennung abgegebene Verbren-
nungswärme ist für einen Stoff typisch

Bei der Verbrennung wird Sauerstoff (der Luft) verbraucht

Die Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff ist eine Oxidation

Stelle die Bildungsgleichungen für die folgenden Oxide aus den Elementen auf:

• $ \mathrm { CO_{2} } $
• $ \mathrm { HgO } $
• $ \mathrm { Ag_{2}O } $
• $ \mathrm { Fe_{2}O_{3} } $
• $ \mathrm { CaO } $

Bei der Verbrennung eines Elements tritt Massenzunahme ein

$ \mathrm { 2 \ Cu+O_{2} \; \longrightarrow \; 2 \ CuO } $
Kupfer + Sauerstoff → Kupferoxid

$ \mathrm { 2 \ Mg+O_{2} \; \longrightarrow \; 2 \ MgO } $
Magnesium + Sauerstoff → Magnesiumoxid

$ \mathrm { 2 \ Zn+O_{2} \; \longrightarrow \; 2 \ ZnO } $
Zink + Sauerstoff → Zinkoxid

$ \mathrm { 4 \ Al+3O_{2} \; \longrightarrow \; 2 \ Al_{2}O_{3} } $
Aluminium + Sauerstoff → Aluminiumoxid

$ \mathrm { S+O_{2} \; \longrightarrow \; SO_{2} } $
Schwefel + Sauerstoff → Schwefeldioxid