Elemente, Schulbuch

Acetylen Sauerstoff Sauerstoff Acetylen bzw. Wasserstoff Gasmischung Flamme Gas- zufuhr Gasregelung Gas/Luft- Mischung leuchtende Flamme ca. 1000 °C Luftregelung Kamin Abb. 174.4: Brenner mit rauschender Flamme bei geöffnetem Luftrad Abb. 174.3: Brenner mit leuchtender Flamme bei geschlossenem Luftrad Abb. 174.2: Modell eines Schweißbrenners Abb. 174.1: Stahlflaschen der beim Schweißen verwendeten Gase Gas- zufuhr Gasregelung Gas/Luft- Mischung Innerer Kegel ca. 300 °C reduzierend Luftregelung Kamin Äußerer Kegel ca. 1600 °C oxidierend 174 ■ 174.1: Stahlschneiden Schutzbrille verwenden! Man hält eine Rasierklinge mit der Tiegelzange in den Gasbrenner und erhitzt bis zum Glühen. Dann lässt man reinen Sauerstoff aus der Gasflasche durch ein Glasrohr mit Spitze auf die glühende Klinge strömen. Sie kann zerschnitten werden. LEHRERVERSUCH Da bei allen Oxidationsvorgängen, egal ob rasch oder langsam, mit Luft oder mit reinem Sauerstoff, aus den gleichen Ausgangsstoffen bei vollständiger Reaktion die gleichen Endprodukte entstehen, so muss natürlich auch die gleiche Energie freige- setzt werden. (Verbrennungswärme oder Verbrennungsenthalpie, siehe Kap. 3.3) Die Temperatur ist beim rascheren Vorgang höher, da die Wärme in kürzerer Zeit entsteht und sich nicht so rasch auf die Umgebung verteilen kann. Eines der wichtigsten Geräte im Labor ist der Gasbrenner (Abb. 174.3). Durch eine Düse strömt das Gas im Kamin nach oben und verbrennt über dem Kamin. Unten ist der Kamin vom Luftrad abgeschlossen. Bei geschlossenem Luftrad erfolgt die Verbrennung langsamer. Die Flamme ist hoch, flackert und leuchtet gelb. Die Fär- bung stammt von glühenden Rußteilchen, da in der Flamme Luftmangel herrscht. Sie hat eine Temperatur von etwa 1000 °C. Öffnet man das Luftrad, so wird vom Gasstrom Luft angesaugt. Diese vermischt sich mit dem Gas. Durch die bessere Luftversorgung erfolgt die Verbrennung rascher, die Flamme wird kürzer und ist blau. Sie besteht aus zwei deutlich unterscheidbaren Zonen. Der innere Kegel ist intensiver blau. In ihm herrschen reduzierende Bedingungen, die Flamme ist dort relativ kühl (ca. 300 °C). Im äußeren, fast farblosen Kegel ist die Flamme sehr heiß (bis 1600 °C). Dort herrschen oxidierende Bedingungen (Abb. 174.4). Beim Erhitzen hält man den betreffenden Gegenstand daher immer in den äußeren, heißen Kegel. ■ 174.2: Verschieden heiße Brennerflammen Halte mit einer Eprouvettenzange eine mit kaltem Wasser gefüllte Probe- röhre in die leuchtende Flamme des Gasbrenners! Das Wasser soll nicht sieden. Nach kurzer Zeit ist auf der Proberöhre eine Rußschicht zu sehen. Entleer die Proberöhre, stell am Brenner die entleuchtete, rauschende Flamme ein und halte die berußte Proberöhre mit der Öffnung nach unten in die Flamme (über inneren und äußeren Kegel)! Die Öffnung nach unten soll verhindern, dass Wasser- tropfen auf das heiße Glas rinnen und dieses zerspringt. Nach einiger Zeit ist die Rußschicht von der oxidierenden Flamme wegoxidiert. Im inneren Kegel bleibt sie erhalten. Zur Erzeugung eines Temperaturbildes der Flamme ist stärkeres Zeichenpapier ge- eignet. Halte für den Längsschnitt der Flamme ein Stück Zeichenkarton vertikal so in die Flamme, dass der Karton die Flamme halbiert! Der heiße Teil schwärzt den Karton, im inneren Kegel bleibt er weiß. Für den Querschnitt halte den Karton hori- zontal in die Flamme! Diesmal ist eine ringförmige Schwärzung zu beobachten. Nimm jeweils den Karton aus der Flamme, bevor er zu brennen beginnt! Führ einen Streichholzkopf rasch durch den äußeren heißen Flammenkegel in den inneren! Dort entzündet sich der Kopf für einige Sekunden nicht, obwohl das Holz im heißen Kegel bereits zu brennen beginnt. SCHülERVERSUCH Der Querschnitt der Brennerdüse und der Kamin müssen auf die Art des verwende- ten Gases abgestimmt sein. Strömt das Gas zu langsam aus, so kann bei geöffnetem Luftrad ein Gemisch entstehen, in dem sich die Verbrennung rascher ausbreitet, als das Gemisch strömt. Es kommt zum Rückschlagen des Brenners, die Flamme brennt innerhalb des Kamins. Dies führt zur Zerstörung des Brenners. Ist die Ausströmge- schwindigkeit zu groß, so hebt die Flamme vom Brenner ab und geht aus. Ozon – O 3 Bläuliches, charakteristisch riechendes, sehr giftiges Gas. Der Name stammt von griech. ozein = riechen. O 2 /O 3 -Gemische sind hochexplosiv. Es gibt leicht atomaren Sauerstoff ab, der dann als sehr starkes Oxidationsmittel wirkt. 7 CHEMISCHE EIgEnSCHAFTEn EInIgER STOFFE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv