Vollständige und unvollständige Verbrennung

Das ist Michaels neuer Campingkocher. Er eignet sich für ein Experiment! Öffne das Gasventil, damit das Gas vom Behälter zum Brenner gelangt. Noch siehst du keine Flamme. Mit einer Wärmequelle, wie etwa einem brennenden Streichholz, kannst du den Brenner anzünden. Es erscheint eine Flamme!

Legst du eine Haube über den Campingkocher, unterbrichst du die Luftzufuhr, und die Flamme erlischt. Noch etwas: Entferne die Haube, drehe das Gas ab und halte nochmal ein brennendes Streichholz an den Brenner. Der Campingkocher brennt nicht! Ein Feuer braucht drei Dinge: Hitze, um das Feuer zu entfachen und zu erhalten. Kraftstoff, der brennt.

Und Sauerstoff in der Luft. Entfernst du nur eines dieser Dinge, erlischt das Feuer. Warum? Feuer oder Brennen ist eine chemische Reaktion. Man nennt sie Verbrennung.

So wie bei allen chemischen Reaktionen sind auch zur Verbrennung Stoffe nötig, um die Reaktion auszulösen: Reaktanten. Damit es zur Verbrennung kommt, braucht es die richtigen Bedingungen. Bei der Verbrennung entstehen neue Stoffe: Produkte. In diesem Experiment ist der Reaktant ein Brennstoff: nämlich Methan. Bei genug Wärmezufuhr erreicht Methan die nötige Temperatur zum Entflammen.

Methan reagiert dann mit dem Sauerstof in der Luft. Verbrennung ist eine schnelle Oxidationsreaktion. Hier entstehen Stoffe mit hohem Sauerstoffgehalt, wie z. B. Oxide.

Ist genug Sauerstoff zum Reagieren da, entstehen bei der Methanverbrennung die Produkte Kohlendioxid und Wasser. Die Reaktionsgleichung hierfür lautet: ein Methan-Molekül mit einem Kohlenstoff-Atom und 4 Wasserstoff-Atomen reagiert mit 2 Sauerstoff-Molekülen, mit je 2 Sauerstoff-Atomen. Daraus entstehen ein Kohlendioxid-Molekül mit einem Kohlenstoff-Atom und 2 Sauerstoff-Atomen sowie 2 Wassermoleküle mit je 2 Wasserstoff-Atomen und einem Sauerstoffatom. Das ist ein Beispiel für vollständige Verbrennung, für die ausreichend Sauerstoff vorhanden sein muss. Was passiert, wenn nicht genug Sauerstoff vorhanden ist, z.

B. als der Brenner des Campingkochers abgedeckt war? Haben die Methan-Moleküle nicht genug Sauerstoff, um mit 2 Sauerstoff-Molekülen zu reagieren, können Kohlendioxid und Wasser nicht gebildet werden. Es findet eine unvollständige Verbrennung statt. Angenommen jedes Methan-Molekül hat genug Sauerstoff, um mit 3 Sauerstoff-Atomen zu reagieren – das sind 1 1/2 Sauerstoff-Moleküle.

In einer Reaktionsgleichung gibt es kein 1/2 Molekül. Verdopple also die Menge der beiden Reaktanten: 2 Methan-Moleküle reagieren mit 3 Sauerstoff-Molekülen. Das sind 2 Kohlenstoff-Atome, 8 Wasserstoff-Atome und 6 Sauerstoff-Atome, die sich neu anordnen können. 4 Sauerstoff-Atome verbinden sich mit jeweils 2 Wasserstoff-Atomen und bilden so 4 Wassermoleküle. Es bleiben also 2 Kohlenstoff-Atome und 2 Sauerstoff-Atome übrig.

Jedes Kohlenstoff-Atom verbindet sich mit einem Sauerstoff-Atom, und so entstehen 2 Kohlenmonoxid- Moleküle. Was passiert, wenn es nur ein Sauerstoff-Molekül pro Methan-Molekül gibt? Der Wasserstoff verbindet sich zwar noch mit dem Sauerstoff zu Wassermolekülen. Aber es gibt keinen Sauerstoff mehr, mit dem sich das Kohlenstoff-Atom verbinden kann, um ein Oxid zu bilden! Auch das ist eine unvollständige Verbrennung.

Die Produkte sind Wasser und Kohlenstoff, der sich als Ruß ablagert. Bei vollständigen und unvollständigen Verbrennungen entsteht auch Energie in Form von Wärme und Licht: Bei der vollständigen Verbrennung mehr als bei der unvollständigen. Die bei der Reaktion erzeugte Wärme hält die Verbrennung am Laufen. Verbrennung ist eine chemische Reaktion, die durch Hitze ausgelöst wird: Dabei reagiert ein Stoff – Brennstoff – mit Sauerstoff. Diese schnelle Oxidationsreaktion bei hohen Temperaturen erzeugt Energie in Form von Wärme und Licht.

Der Brennstoff verbrennt vollständig, wenn genug Sauerstoff vorhanden ist. Ist nicht genug Sauerstoff vorhanden, verbrennt der Brennstoff hingegen unvollständig.