EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Entzündungstemperatur – Flammpunkt Verbrennung 174 174 Die Verbrennung ist eine der wichtigsten Reaktionen der organischen Verbin- dungen, insbesondere der Alkane. Fast alle heute verwendeten Brennstoffe wie das Erdgas, die verschiedenen Heizölsorten, die Treibstoffe Benzin, Kerosin und Dieselöl bestehen hauptsächlich aus Alkanen. Bei genügender Sauerstoff- zufuhr entsteht bei der Verbrennung der Alkane Kohlenstoffdioxid und Wasser (= „ vollständige Verbrennung “). Verbrennt man Alkane an der Luft, so erkennt man, dass mit steigender C- Atom-Anzahl die Leuchtkraft der Flamme und die Rußentwicklung zunehmen, dh. längerkettige Alkane verbrennen an der Luft, wenn nicht durch technische Vorrichtungen für genügend Luftzufuhr gesorgt wird, zumeist nur unvollstän- dig. Auch das Verhältnis zwischen der Zahl von Kohlenstoff- und Wasserstoff- atomen im Molekül beeinflusst die Rußentwicklung. Je geringer der Wasser- stoffanteil ist, desto stärker ist die Rußentwicklung. So verbrennen Aromaten mit einer extrem rußenden Flamme. Zur Beurteilung der Feuergefährlichkeit brennbarer Stoffe dienen zwei Kenn- größen, die Entzündungstemperatur und der Flammpunkt . Leicht verdampfbare Verbindungen können mit Luft auch explosive Gemische bilden. In diesem Fall kommen noch die Explosions- oder Zündgrenzen als dritte Kenngröße dazu. Entzündungstemperatur (Zündpunkt) Unter der Entzündungstemperatur (auch Zündtemperatur oder Zündpunkt) versteht man die Temperatur, bei deren Überschreitung ein Stoff an der Luft von selbst zu brennen beginnt. Will man einen Stoff anzünden, so muss er an einer Stelle über den Zündpunkt erhitzt werden. Dies kann zB mit einem brennenden Streichholz geschehen, einem Funken aus einem Feuerstein (Feuerzeug) oder einem elektrisch erzeugten Funken (Zündkerze im Motor). Die frei werdende Verbrennungswärme reicht aus, um den Rest des Brennstoff –Luft-Gemisches über der Zündtemperatur zu halten, die Verbrennung läuft von selbst weiter. Die Zündtemperatur vieler gängiger Treibstoffe und Lösungs- mittel aus dem Alltag ist (glücklicherweise) ziemlich hoch. Sie liegt meist bei einigen 100 °C (Siehe Abb. 174–1). Ein „irrtümliches“ Entzünden feuergefährli- cher Stoffe durch beispielsweise eine glimmende Zigarette ist daher in den meisten Fällen nicht möglich. Trotzdem herrscht an Tankstellen und in Raf- finerien striktes Rauchverbot, da die Zigarettenspitze beim Anziehen an der Zigarette viel heißer wird, und vor allem, weil beim Anzünden der Zigarette natürlich auch der Benzindampf entzündet werden kann. Es gibt allerdings Stoffe mit sehr niedriger Zündtemperatur. Beispiele dafür sind weißer Phosphor (Zündtemperatur 60 °C) und das Lösungsmittel Kohlenstoff- disulfid (Schwefelkohlenstoff, Zündtemperatur 102 °C). In solchen Fällen sind besondere Vorsichtsmaßnahmen nötig. Weißer Phosphor beispielsweise muss unter Wasser oder bei strengstem Luftausschluss aufbewahrt werden, da er sich sonst durch langsame Oxidation an Luft bis über den Zündpunkt erhitzt und so selbstentzündlich wird. Flammpunkt Der Flammpunkt ist die Temperatur, bei der sich über einer brennbaren Flüssig- keit ein Dampf-Luft-Gemisch bildet, welches durch Fremdzündung entzündet werden kann. Er gibt also an, ob man ein Lösungsmittel mit einem brennen- den Streichholz oder einem Funken anzünden kann. (Siehe Gefahrensymbole auf Seite 5) Den Unterschied zwischen Zündtemperatur und Flammpunkt kann man experimentell zeigen. Dieselöl, das sich mit einem brennenden Holzspan nicht entzünden lässt, hat einen Flammpunkt, der über der Zimmertemperatur liegt. Es verdampft so wenig Dieselöl, dass sich der Dampf nicht entzünden lässt, obwohl die Temperatur der Flamme des Holzspanes über der Entzün- dungstemperatur des Dieselöles liegt. Erst wenn es über den Flammpunkt erwärmt wird, kann man es anzünden. Flüssigkeit Flamm- Zünd- *Gas punkt temperatur Aceton –19 °C 540 °C Diethylether –20 °C 170 °C Benzin (Auto) –45 °C >250 °C Benzin (rein) –11 °C 250 °C Dieselöl >55 °C >220 °C Ethanol 13 °C 425 °C Methanol 11 °C 455 °C Motoröl 80 °C Petroleum 40 °C 300 °C Rapsöl 300 °C *Methan 595 °C *Propan 470 °C *Wasserstoff 560 °C Abb. 174–1: Flammpunkte und Zündtemperatu- ren einiger Flüssigkeiten und Gase Abb. 174–2: Explosionsgrenzen einiger Stoffe Expl.gr. U Expl.gr O in Vol.-% in Vol.-% Aceton 2,5 13,0 Benzin 0,6 8,0 Dieselöl 0,6 6,5 Diethylether 1,7 36,0 Ethanol 3,4 15,0 Methan 5,0 15,0 Propan 2,1 9,5 Wasserstoff 4,0 75,6 Acetylen (Ethin) 1,5 82,0 Kohlenstoffmonoxid 12,5 75,0 Abb. 174–3: Zündtemperaturen einiger Feststoffe Feststoff Zündtemperatur Baumwolle 450 °C Fett 300 °C Heu 260–310 °C Holz 280–340 °C Holzkohle 300 °C Phosphor rot 300 °C Phosphor weiß 60 °C Schreibpapier 360 °C Zeitungspapier 175 °C Zucker 410 °C Zündholzkopf 80 °C Exkurs Schüler-Experiment 7.1 Schussrohr VS Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv