Verbrennungsprozesse

Bei einer Verbrennung reagiert ein beliebiger, brennbarer Stoff stets mit Sauerstoff. Meist ist das der Sauerstoff in der Luft, der mit 21% reichlich vorhanden ist. Außerdem muss anfangs eine Zündtemperatur erreicht werden.

 

Für ein Feuer sind also folgende 3 Komponenten wichtig, die alle zusammen vorhanden sein müssen:

  1. brennbarer Stoff
  2. Sauerstoff
  3. anfängliche Zündtemperatur.

Das Löschen von Feuer funktioniert umgekehrt immer dann, wenn eine dieser Komponenten nicht mehr da ist. Man kann:

  1. den brennbaren Stoff entziehen
    Das Feuer geht aus, wenn nichts mehr zum Verbrennen da ist.

  2. den Sauerstoff entziehen 
    Das geht z.B. mit Feuerlöschern - da ist CO2 oder N2 drin, beide verdrängen den Sauerstoff aus der Reaktion und die Flamme geht aus. Eine nicht brennbare Branddecke, die man über das Feuer wirft, verhindert, dass der Luftsauerstoff die Flamme weiter brennen lässt. Man erstickt das Feuer.

  3. die Verbrennung unter die notwendige Zündtemperatur abkühlen
    Stoffe brennen bei unterschiedlichen Temperaturen, fällt die Temperatur unter die jeweilige Zündtemperatur, geht das Feuer aus.

Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid

Sauerstoff ist ein besonderes Element, das wir dringend zum Atmen benötigen. Auch bei der Atmung werden Stoffe verbrannt: Glucose essen wir und gewinnen aus der Verbrennung mit dem eingeatmeten Sauerstoff Energie.

Verbrennungen können langsam ablaufen, wie bei der Atmung, oder schnell, wie bei der Verbrennung von Erdgas oder Holz.

Als Produkt entsteht stets Kohlenstoffdioxid.  

CO2 ist generell bei allen Verbrennungen organischen Materials das Produkt, da organische Substanzen aus Kohlenstoff bestehen.

Kohlenstoff verbindet sich bei hohen Temperaturen immer mit Sauerstoff zu CO2.

CO2 ist also ein Produkt aus der Verbrennung von organischen Stoffen. Das kann Glucose sein (C6H12Owie bei der Atmung) oder ein Alkan (z.B. CH4 oder C8H18 wie zu Hause am heimischen Gasherd oder bei der Verbrennung im Automotor) oder ein Stück Holz, Kohle usw. 

Reaktionen mit Sauerstoff

Sauerstoff (chem. Zeichen: O für Oxygenium) ist ein Elektronenräuber.

Mit seiner hohen Elektronegativität (3,5) - der zweithöchsten im PSE - mopst er allen anderen Elementen ihre Außenelektronen, wenn sie ihn lassen.

Man nennt das dann eine Oxidation, also eine Verbindung dieses Elements mit Sauerstoff.

Jedes Sauerstoffatom besitzt bereits 6 Außenelektronen (Element der 6. Hauptgruppe) und benötigt 2 Elektronen, um die Oktettregel zu erfüllen und stabil zu werden. Und diese 2 Elektronen holt es sich - egal von wem.

Manche Elemente müssen erst eine hohe Temperatur haben, bevor sie ihre Außenelektronen an Sauerstoff abgeben (z.B. Stickstoff in der Luft reagiert mit Sauerstoff nicht bei Raumtemperatur, sonst hätten wir Stickoxid und keine reinen N2-Moleküle in der Luft). Andere Elemente (z.B. Natrium) reagieren auch bei Raumtemperatur sofort mit dem Sauerstoff in der Luft. Das ist dann keine Verbrennung, da die hohe Temperatur fehlt. Es ist aber eine Oxidation.

 

Im Bild siehst Du, was 2 O bedeutet:
Die Sauerstoffatome teilen hier keine Elektronen, jedes Atom ist für sich allein.

O2 bedeutet: Die Elektronen werden zwischen den Atomen geteilt. Jetzt sind sie miteinander verbunden und heißen Molekül.

 

Es ist wichtig, wo die Zahl platziert ist und wie groß sie geschrieben wird!

 

Wenn Sauerstoff mit anderem Sauerstoff zusammen ist, teilen sie sich die fehlenden Elektronen.

 

Es kommt in der Luft immer als Molekül (O2) vor, nicht atomar als O allein.

Verbrennung von organischem Material

Wenn man organisches Material (also alles, was auf Kohlenstoff basiert) verbrennt, entstehen als Produkte immer auch Wasser (H2O) und CO2

 

Verbrennung von anorganischem Material

Alle anderen Stoffe (also solche, die nicht auf Kohlenstoff basieren) nennen wir anorganisch. Sie gehören zum allergrößten Teil zur unbelebten Natur, wie z.B. Steine, Glas oder Metalle. Wenn kein C in der Verbindung drin ist, kann auch kein CO2 entstehen - mit welchem C soll sich O auch verbinden?


Reduktion

Sauerstoff lässt sich bei Verbrennungen also an andere Elemente binden. Kann man es aber auch wieder daraus entfernen? Die Antwort ist einfach: Ja, manchmal.

Wir haben den Begriff Oxidation für das Verbinden mit Sauerstoff kennengelernt. Das Entfernen von Sauerstoff aus einer Verbindung nennt man Reduktion. Allerdings braucht man dafür meist einen anderen Stoff, der sich dann mit dem Sauerstoff verbinden will. Einfach so bekommt man ihn leider nicht weg.

Jeder Stoff hat sein eigenes Interesse, sich mit Sauerstoff zu verbinden: der eine will das mehr, der andere weniger. 


Rätsel Dich fit

Hmmm, noch kein Rätsel gemacht. Hast Du Fragen? Stell sie mir.


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