Versuch 58: Die singende Wasserstoffdose - Einleitung

Die kleinsten sind die Größten! Wasserstoff ist das kleinste und leichteste aller chemischen Elemente und dabei das wohl (für uns) Wichtigste. Zugleich ist Wasserstoff auch das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Man schätzt, dass 90% aller Atome im Weltall Wasserstoffatome sind. Wasserstoffatome sind Zeugen der Vergangenheit, oder um noch theatralischer zu werden: „Wir alle sind aus Sternenstaub!“

Wasserstoff findet sich in gebundener Form in zahlreichen Verbindungen, die Pflanzen und Tiere ebenso ausmachen, wie uns selber. Der Wasserstoff unseres Universums besteht seit dessen Beginn. Wenn wir heute also Wasser trinken, oder die Kohlenwasserstoffe aus denen unsere Hand besteht ansehen, dann sind darin Anteile des Beginns unseres Universums enthalten. Alle anderen Elemente unserer Erde sind nur die jüngeren Geschwister des ältesten der Elemente.

Das Gold, Silber oder Eisen, das wir so schätzen war auch einmal Wasserstoff. Fusionsprozesse beim Tod von Sternen, die Supernovae, haben diese Elemente aus Wasserstoff geformt und ins All zu uns geschickt. Der reine Wasserstoff ist unter normalen Bedingungen gasförmig. Nur unter extremem Druck oder Temperaturen unter 20 Kelvin wird er flüssig bzw. fest.

Reinen, elementaren Wasserstoff findet man - wenn überhaupt - nur im Weltraum. Auf der Erde kommt er ausschließlich molekular, als Team mit einem anderen Wasserstoffatom oder in Verbindung mit anderen Elementen vor. Bei einer chemischen Reaktion, bei der atomarer Wasserstoff entsteht, finden sich schon nach 0.5 Sekunden zwei Wasserstoffatome zusammen und bilden ein Wasserstoffmolekül.

In unserem Stern, der Sonne, fusionieren Wasserstoffatome in mehreren Zwischenschritten zu Helium, wobei unglaubliche Mengen an Energie frei werden. Ohne Wasserstofffusion gäbe es somit keine Sterne, wie wir sie kennen, keine Sonne und auch kein Leben, doch zurück zur Erde: Von keinem anderen Element sind so viele Verbindungen bekannt, wie vom Wasserstoff. Im Wassermolekül ist Wasserstoff enthalten, ebenso in Säuren und in den meisten Verbindungen aus denen wir bestehen.

Reaktionen mit Wasserstoff-/Kohlenstoffverbindungen liefern uns Licht (in Kerzen und Ölen), Wärme (Heizöl) oder Bewegung (Benzin). Der Wasserstoff ist somit ein wahrer Riese unter den Elementen!

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Leichtentzündlich Explosionsgefährlich

Chemikalien

  • Wasserstoff

Materialien

  • Kaffeedose (Blechdose mit Plastikdeckel)
  • Holzspan

Durchführung

Als Vorbereitung schneidet man eine kleines Loch in den Rand der Dose. Das Loch sollte sich dicht am Deckelrand befinden. In den Boden der Dose sticht man mit einem Nagel ein Loch.

Die Dose wird nun mit dem Deckel nach unten auf den Tisch gestellt und durch das Loch an der Seite mit Wasserstoff befüllt. Man entfernt dann die Wasserstoffflasche und zündet die Dose mit einem Glimmspan am oberen Loch.

Entsorgung

%

Ergebnisse

Nach längerem Warten ist ein quietschendes Geräusch zu hören, das immer lauter wird. Kurz darauf detoniert die Dose und fliegt in die Luft.

Wasserstoff ist leichter als Luft, steigt somit auf. An der oberen Öffnung der Dose tritt er aus und wird verbrannt. So entsteht ein Unterdruck in der Dose und Luft strömt durch das untere Loch in die Dose hinein. In der Dose nähert sich das Wasserstoff/Luft-Gemisch bei fortschreitender Verbrennung immer mehr der Explosionsgrenze von Wasserstoff.

Zwischen 4-75 vol-% an Wasserstoff in einem Gemisch mit Luft reagiert Wasserstoff explosionsartig. Die Dose wird durch die Explosion in die Luft gerissen.

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Hinweise

Die verwendete Dose muss aus dünner Pappe (z.B. "Caro-Kaffee"-Dose) sein. Bei stabilen Dosen besteht die Gefahr der Explosion mit umher fliegenden Teilen, die schwere Verletzungen hervorrufen können!

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Die singende Wasserstoffdose

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NEU

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