Versuch 52: Knallgasseifenblasen - Einleitung

Eine Explosion ist eine heftig verlaufende chemische Reaktion. Solche Reaktionen sind nicht nur abhängig von einem Stoff. Manchmal sind veränderte Umgebungsbedingungen auch der Auslöser, dass eine Reaktion plötzlich heftiger verläuft.

Viele brennbare Gase, wie Methan, Ethan, Ethin oder das hier verwendete Wasserstoffgas haben so genannte Explosionsgrenzen. Man versteht unter diesem Begriff die Konzentration eines Stoffes in der Luft bei der das Luft/Stoff-Gemisch explosionsartig zündet. Bei diesem Mischungsverhältnis reagiert der brennbare Stoff also prompt und umfangreich mit dem Luftsauerstoff.

Die Vermischung der beiden Reaktionsteilnehmer führt zur sofortigen und kompletten Umsetzung der Stoffe. Auf Grund der dabei kurzfristig frei werdenden hohen Energiemengen, also spürbaren, hohen Temperaturen dehnen sich umliegende Gase und Reste aus dem Gemisch stark aus und verursachen eine Druckwelle, die als Schall deutlich zu hören ist.

Wie man diese abrupte Energiefreisetzung sinnvoll oder sinnfrei verwenden kann ist sicher durch zahlreiche Beispiele bekannt. Alfred Nobels Erfindung des Dynamits und anderer Sprengstoffe, oder vielmehr deren Missbrauch zu Kriegszwecken bewegte den berühmten Erfinder wohl in seinem Testament dazu, sein Vermögen nicht nur der Ausrichtung der naturwissenschaftlichen Nobelpreise, sondern auch dem Friedensnobelpreis zu widmen.

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Leichtentzündlich Explosionsgefährlich

Chemikalien

  • Wasserstoff
  • Sauerstoff
  • Spülmittel

Materialien

  • Plastikwanne
  • lange Stange
  • Kerze

Durchführung

An einer langen Stange befestigt man eine Kerze. Man füllt eine Plastikwanne bis oben hin mit Wasser und gibt etwas Seifenlösung hinzu. Danach befüllt man die Lösung sehr vorsichtig mit einem 2:1 Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff.

Die an der Stange befestigte Kerze wird entzündet, das Publikum darin unterwiesen das es gleich einen lauten Knall geben wird und dann aus maximalem Abstand die Mischung gezündet.

Zum Vergleich kann optional vor diesem Versuch eine reine Wasserstoffmischung in die Wasser/Seifenlösung geleitet und auf oben beschriebene weise entzündet werden.

Entsorgung

%

Ergebnisse

Der eingeleitete Wasserstoff zündet mit einem Knall und unter Flammenerscheinung. Die 2:1 Mischung von Sauerstoff und Wasserstoff zündet mit einem deutlich lauteren, dumpfen Knall.

Wasserstoff ist ein hochentzündliches Gas, welches explosionsartig mit dem stark brandfördernden Sauerstoff der Luft reagiert. Die Explosionsgrenzen von Wasserstoff liegen bei 4-75 vol-%. Das bedeutet, das Wasserstoff über 4% und unter 75% Wasserstoffanteil explosionsartig reagiert. Im Versuch mit dem reinen Wasserstoff kommt es überwiegend zu einer Verbrennung des selben.

Bei dem 2:1 Mischverhältnis findet dieselbe Reaktion explosionsartig statt. Dementsprechend heftiger wirkt auch der dabei entstehende Knall. In beiden Fällen ist das Reaktionsprodukt Wasser.

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)

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Hinweise

Die Füllung mit der Wasserstoff/Sauerstoff-Mischung sollte vorab mit kleineren Mengen getestet und an die Akustik des Vorführraumes angepasst werden. Beim Zünden der Seifenlösung sollte der Mund geöffnet sein. Zu große Mengen an Gasen in der Lösung oder zu geringer Abstand zum reagierenden Aufbau können zu Hörschäden führen! Das Tragen eines Hörschutzes beim Entzünden wird empfohlen. Das zuschauende Publikum ist auf den folgenden lauten Knall hinzuweisen.

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Knallgasseifenblasen

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NEU

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