Die Verbrennung(sreaktion) – was brennt bei der Reaktion?

Eine der häufigsten “Reaktionen”, die wir im Alltag beobachten ist eine Verbrennungsreaktion. Dabei wird ein Stoff verbrannt und es entsteht ein neuer Stoff mit neuen Stoffeigenschaften. Da bei einer Verbrennung auch Wärme entsteht, liegt bei einer Verbrennung also eine Stoffumwandlung und ein “Energieumsatz” vor, die typischen Eigenschaften einer chemischen Reaktion.

Was aber brennt bei einer Verbrennung, wollen wir beispielsweise das feste Wachs einer Kerze anzünden, so brennt dieses feste Wachs nicht. Welche Bedingungen müssen für ein Feuer bzw. eine Verbrennung erfüllt sein.

Das Feuer bzw. die Verbrennungsreaktion

Um zu klären, was bei einem Feuer bzw. welche Bedingungen für eine Verbrennung erfüllt sein müssen, gibt es unzählige Versuche (diese Versuche nicht wegen der entsprechenden Gefahren nicht selbst durchführen):

• Wenn wir Spiritus oder Metalle versuchen anzuzünden, stellen wir fest, dass es brennbare Stoffe und nichtbrennbare Stoffe gibt. Dabei bezeichnen wir Stoff, die sich unter normalen Umständen nicht entzünden lassen, als nichtbrennbare Stoffe.

• Eine brennende Kerze befindet sich in einem verschlossenen Glas (Luftausschluss). Dabei beobachten wir, dass die Kerze noch einige Zeit brennt, die Flamme aber immer kleiner wird, bis sie anschließend ganz erlischt. Feuer bzw. eine Verbrennung benötigt also einen Stoff, der sich in der Luft befindet. Mithilfe von Nachweismethoden könnten wir nachweisen, dass in dem verschlossenen Glas kein Sauerstoff mehr vorhanden ist. Dies zeigt uns, dass eine Verbrennung bzw. Feuer Sauerstoff bzw. sauerstoffhaltige Luft benötigt.

Zusammenfassung: Für eine Verbrennung wird ein brennbarer Stoff (auch als Brennstoff bezeichnet) benötigt. Damit dieser Stoff auch brennen kann, benötigt dieser Sauerstoff. Daher geht ein Feuer in einem abgeschlossenen Gefäß allmählich aus. Ab einem gewissen Zeitpunkt ist ein Teil des Brennstoffes (z.B. Kerzenwachs) verbraucht, aber der dazu nötige Sauerstoff ist verbraucht. Daher erlischt auch das Feuer, da in der verbliebenen Restluft kein Stoff brennen kann.

• Ein typischer Versuch ist das Anzünden einer Kerze, zünden wir die Kerze am Docht an, so brennt die Kerze. Versuchen wir hingegen (kurzzeitig) das feste Kerzenwachs anzuzünden, brennt das feste Wachs nicht. Dazu gibt es auch einen weiterführenden Versuch. Dazu wird festes Kerzenwachs in einem Tiegel erwärmt und angezündet. Das feste Kerzenwachs brennt nicht, wird aber im Tiegel flüssig. Wollen wir das flüssige Kerzenwachs anzünden, so brennt dieses ebenfalls nicht. Erhitzen wir das flüssige Kerzenwachs, wird es gasförmig. Zünden wir das gasförmige Wachs an, so brennt dieses (wenn ausreichend Luft vorhanden ist). Dieser Versuch zeigt uns, dass jeder brennbare Stoff auf eine gewisse Temperatur erhitzt werden muss (der sogenannten Entzündungstemperatur). Diese Temperatur ist eine stoffspezifische Größe und für jeden Stoff unterschiedlich. Für viele feste und flüssige gilt, dass diese erst erhitzt werden müssen (erst im gasförmigen Zustand brennen diese Stoffe).

Zusammenfassung: Damit ein Stoff brennt, muss er (neben dem Vorhandensein von Sauerstoff) auch über eine bestimmte Temperatur verfügen, der Entzündungstemperatur. Bei den meisten brennbaren Stoffen wird dieser erhitzt und erreicht dadurch den gasförmigen Zustand. Durch das Erreichen der Entzündungstemperatur beginnt dieser Stoff dann zu brennen.

Hinweis: der Einfluss der “Zerteilungsgrads”

Welchen Einfluss der Zerteilungsgrad auf eine Verbrennung hat, können wir an vielen alltäglichen Beispielen beobachten. Zünden wir beispielsweise in einem Grill fein zerteiltes Holz und Holzscheite an, so beginnt das fein zerteilte Holz zu brennen und anschließend auch allmählich die dickeren Holzscheite zu brennen. In der Regel kann auch das fein zerteilte Holz nicht einfach mit einem Feuerzeug angezündet werden, dazu verwendet man oft brennendes Papier. Zünden wir ein Papier an, brennt dieses sofort (im Gegensatz zu fein zerteiltem Holz). Steht das brennende Papier mit dem Holz in Kontakt, so erzeugt das Papier soviel Wärme, dass das Holz die Entzündungstemperatur erreicht und selbst brennt. Erst brennt also das Papier, dann das fein zerteilte Holz und dann Holzscheite, obwohl alle Materialien aus “Holz” (bzw. Cellulose) bestehen. Dies zeigt aber, welchen Einfluss der Zerteilungsgrad des Brennstoffes auf eine Verbrennung hat.

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Die Verbrennung(sreaktion) – was brennt bei der Reaktion? – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist eine Verbrennungsreaktion?

Eine Verbrennungsreaktion ist eine exotherme chemische Reaktion, bei der sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet und dabei Energie, in Form von Wärme oder Licht, freisetzt.

2. Welche sind die Hauptbestandteile einer Verbrennungsreaktion?

Die Hauptbestandteile einer Verbrennungsreaktion sind der Brennstoff, Sauerstoff und die Energiequelle zum Starten der Reaktion.

3. Was verbrennt bei einer Verbrennungsreaktion?

Bei einer Verbrennungsreaktion verbrennt der Brennstoff, der in der Regel ein Kohlenstoff- oder Wasserstoff-basierendes Material ist.

4. Welches sind die Hauptprodukte einer Verbrennungsreaktion?

Die Hauptprodukte einer Verbrennungsreaktion sind in der Regel Kohlendioxid und Wasser.

5. Wie würden Sie eine vollständige Verbrennung definieren?

Eine vollständige Verbrennung tritt auf, wenn der Brennstoff vollständig in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt wird, und es bleibt kein Brennstoff mehr übrig. Diese Reaktion erzeugt die maximale Menge an Energie.

6. Wie würden Sie eine unvollständige Verbrennung definieren?

Eine unvollständige Verbrennung findet statt, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, um den gesamten Brennstoff zu verbrennen. Die Produkte dieser Reaktion können Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoff (Ruß) und andere Schadstoffe sein.

7. Was ist die Bedeutung von Sauerstoff in einer Verbrennungsreaktion?

Der Sauerstoff ist notwendig für die Verbrennung, weil er mit den Elementen des Brennstoffs reagiert und dabei Energie freisetzt.

8. Was bedeutet, dass eine Verbrennungsreaktion exotherm ist?

Eine exotherme Reaktion ist eine Reaktion, die Energie in Form von Wärme oder Licht freisetzt.

9. Welche Rolle spielt die Zündtemperatur bei einer Verbrennungsreaktion?

Die Zündtemperatur ist die minimale Temperatur, die erforderlich ist, um die Verbrennungsreaktion zu starten.

10. Was passiert, wenn eine Verbrennungsreaktion unkontrolliert abläuft?

Wenn eine Verbrennungsreaktion unkontrolliert abläuft, kann dies zu einem Feuer oder einer Explosion führen.