Versuch 33: Thermitanzünder brennen unter Wasser - Einleitung

Wasser ist ein faszinierender Stoff und zugleich wohl die wichtigste chemische Verbindung für das Leben auf unserer Erde. Die Eigenschaften des Wassers bieten die Grundlage für Leben, wie wir es kennen. Es sorgt als Gas in der Atmosphäre für einen angenehmen Treibhauseffekt, der die Temperaturen auf unserer Erde erhöht. Als Flüssigkeit hat es Lösungsmitteleigenschaften, die Basis organischer Stoffwechselvorgänge sind. Als Festkörper hat es eine geringere Dichte und schwimmt daher isolierend auf seinem flüssigen Pendant. Damit ist auch bei geringeren Temperaturen flüssiges Wasser für das Leben möglich.

Im Vergleich mit ähnlichen chemischen Stoffen, hat das Wasser eine wirklich besondere Einzelstellung. Strukturen im Molekül geben dem Wasser zusätzlich stabilisierende Kräfte (Dipolkräfte/Wasserstoffbrücken), die es zu solch zahlreichen Erscheinungsformen in solch großer Menge auf unserer Erde befähigt. Wasser ist eine Verbindung, von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen. Eindrucksvoll lässt sich dies durch die knallende Reaktion von 2 Teilen Wasserstoff- und einem Teil Sauerstoffgas zeigen. Das Reaktionsprodukt der beiden Gase ist Wasser.

Die Heftigkeit der Reaktion zeigt die Stabilität des neuen Produktes. Unter normalen Erdbedingungen ist das Wasser chemisch recht stabil. Erst besondere Bedingungen machen es zum Reaktionspartner. Beispielsweise mit bestimmten Metallen lässt sich Wasser wieder in seine Bestandteile zerlegen.

Rost ist ein kompliziertes und langwieriges Beispiel für die Reaktion von Wasser (und anderen Partnern) mit Metallen. Zur spontanen Reaktion bedarf es noch einer ordentlichen Portion Energie; wie im Experiment mit einem brennenden Thermitzünder.

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Leichtentzündlich In den Abfall geben.

Chemikalien

  • Thermit-Zündstäbchen

Materialien

  • Brenner
  • Becherglas

Durchführung

Ein Becherglas wird mit Wasser befüllt, ein Thermitzünder in der Brennerflamme gezündet und in das Becherglas gegeben.

Entsorgung

Nach vollständigem Abkühlen können die Reaktionsrückstände mit dem Hausmüll entsorgt werden. Die Lösung wird im Ausguss entsorgt.

Ergebnisse

Es ist deutlich zu erkennen, dass der Thermitzünder in einer stark exothermen Reaktion unter Wasser verbrennt. Unter Brodeln steigen Gasblasen auf, die sich an der Oberfläche entzünden. Das Wasser wird zunehmend grau-trüb.

Thermitzünder sind prinzipiell ähnlich wie Wunderkerzen. Sie müssen für ihren Einsatz als Zünder in Thermitmischungen nur viel höhere Temperaturen erzeugen als eine Wunderkerze. Das ist auch der Grund warum eine Wunderkerze in Wasser ausgeht und ein brennender Thermitzünder nicht. Wasser leitet Wärme sehr gut ab. Bei der Wunderkerze wird also die Zündtemperatur schnell unterschritten - sie erlischt. Der Thermitzünder erreicht viel höhere Temperaturen, die das Wasser im Becherglas nicht schnell genug abkühlen kann.

Beimischungen sauerstoffhaltiger Salze, wie etwa Bariumnitrat versorgen den Thermitzünder vorerst mit dem benötigten Sauerstoff. Heiße Eisen- und Magnesiumbestandteile des Thermitzünders reagieren dann mit dem Wasser. Die Verbrennung wird weiter erhalten. Aufsteigendes Wasserstoffgas entzündet sich über der Wasseroberfläche.

Fe + 2H2O → Fe(OH)2 + H2

Fe(OH)2 → FeO + H2O

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Hinweise

Thermitzünder erhält man im Lehrmittelhandel.

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Thermitanzünder brennen unter Wasser

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NEU

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