Versuch 16: Kohleglühwürmchen - Einleitung

Darf es ein bisschen mehr sein? Viel hilft viel, sagen viele in Bezug auf Reaktionen im Labor. Dieser Satz stimmt nicht immer, doch in folgendem Versuch hat er seine Richtigkeit.

Die Menge an Sauerstoff in unserer Atmosphäre sorgt für das Leben, das uns auf unserer Erde vertraut ist. Die Luft am Grunde der Erdatmosphäre ist ein Gasgemisch mit ca. 21 vol-% Sauerstoffanteil. Den überwiegenden Anteil des Gases um uns herum macht Stickstoff aus. Stickstoff ist (für uns in günstiger Weise) ein chemisch recht träges, reaktionsunfreudiges Gas. Die meisten und für Leben auf der Erde wichtigsten chemischen Reaktionen, sind Reaktionen mit Sauerstoff.

Neben unserer Atmung sind Verbrennungsvorgänge für das Leben überlebenswichtige Reaktionen. Schön also, dass wir den Sauerstoff haben. Und schön auch, dass wir den Stickstoff haben. Würde unsere Atmosphäre aus reinem Sauerstoff bestehen hätten wir längst eine „explosive Stimmung“ auf der Erde. Verbrennungsreaktionen mit Kohlenstoffverbindungen oder Metallen würden deutlich umfangreicher ablaufen, was Leben nicht nur schwer, sondern unmöglich machen würde. Man denke nur an daran, was eine Zigarette oder ein Grill auf solch einer Erde anrichten könnte.

Experimentell zeigt sich die Wirkung von hochprozentigem Sauerstoff, wie folgt: Reiner Sauerstoff macht ein glimmendes Kohlestück zu einem leuchtenden „Kohle-Glühwürmchen“ und lässt die Kohle am Ende vollkommen verschwinden. Wie würde es da unserer Erde ergehen?

Sicherheitssymbole

Als Schülerversuch geeignet. Schutzbrille tragen! In den Abfall geben.

Chemikalien

  • Kohle
  • Sauerstoff

Materialien

  • Brenner
  • großer Glaskolben
  • Tiegelzange
  • gr. Stopfen oder Petrischale

Durchführung

In einen großen Standzylinder füllt man Sauerstoff und verschließt ihn mit einem passenden Stopfen oder einer Petrischale. Der Raum wird abgedunkelt und ein kleines Stück Kohle mit der Tiegelzange in die Brennerflamme gehalten.

Wenn die Kohle stark zu glühen beginnt gibt man das Kohlestück in den Standzylinder, verschließt ihn schnell wieder und beginnt ihn mit kreisenden Bewegungen zu schütteln.

Entsorgung

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Ergebnisse

Die Luft ist ein Gemisch aus verschiedenen Gasen. Bei Verbrennung von Kohlenstoff reagiert der Kohlenstoff mit dem Sauerstoffanteil der Luft. Dieser Anteil beträgt nur 20.95 vol-%.

Im Standzylinder befindet sich eine nahezu 100%ige Sauerstoffatmosphäre. Dementsprechend stärker reagiert der brennende Kohlestoff im Zylinder.

Durch die kreisenden Bewegungen wirkt er, wie ein Glühwürmchen. Die Reaktion läuft ab, bis der Sauerstoff oder Kohlenstoff verbraucht ist. Das Reaktionsprodukt Kohlenstoffdioxid kann mit Hilfe von etwas Kalkwasser nachgewiesen werden.

Oxidation: C → C4+ + 4e-

Reduktion: O2 + 4e- → 2O2-

Gesamt: C + O2 → CO2

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Hinweise

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