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Feuer und Flamme – Stoffe verbrennen

Finde heraus, warum Feuer für den Alltag wichtig ist und welche Stoffe brennbar sind. Papier, Ethanol und Kohle gehören zu den brennbaren Materialien, während Sand und Rubin nicht brennbar sind. Interessiert? Das und vieles mehr findest du im folgenden Text!

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Team Digital
Feuer und Flamme – Stoffe verbrennen
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Feuer und Flamme – Stoffe verbrennen

Stoffe verbrennen – Feuer in der Chemie

Feuer nützt und begleitet uns tagtäglich. Ohne Feuer wäre unser Leben nicht das Gleiche. Wir brauchen Feuer für den Gasherd und Heizungen, zur Herstellung von Glas und Eisen oder auch zum Autofahren, denn dabei wird im Motor Benzin verbrannt. Feuer kann aber auch gefährlich sein, da es in kurzer Zeit große Schäden anrichten kann. Aber welche Stoffe sind brennbar und welche nicht?

Schauen wir uns zunächst einen Versuch an: Nacheinander probieren wir, Papier, Ethanol, Kohle, Sand und Rubin zum Brennen zu bringen. Das Ergebnis: Die Materialien können in brennbare und nicht brennbare Stoffe eingeteilt werden.

Brennbar Nichtbrennbar
Papier Sand (Siliciumdioxid $(\ce{SiO2})$)
Ethanol $(\ce{C2H5OH})$ Rubin (Aluminiumoxid $(\ce{Al2O3})$)
Kohle
bestehend aus dem Element Kohlenstoff $(\ce{C})$

Aber warum sind manche Stoffe nicht brennbar? Und welche Stoffe sind brennbar und welche nicht? Diesen Fragen wollen wir nun auf den Grund gehen.

Was ist Feuer? – Definition

Ein Feuer entsteht, wenn ein brennbarer Stoff auf seine Entzündungstemperatur erwärmt wird und Sauerstoff $(\ce{O2})$ vorhanden ist. Bei einer Verbrennung (Chemie) reagiert der Sauerstoff aus der Luft mit dem Stoff.

Was sind brennbare Stoffe? – Definition

Was macht einen Stoff brennbar? Ein Feuer kann nur dann entstehen, wenn drei Voraussetzungen erfüllt werden: Der Stoff muss brennbar sein, auf seine Entzündungstemperatur erwärmt werden und Sauerstoff muss vorhanden sein. Denn ein Stoff ist nur brennbar, wenn dieser Stoff auch Sauerstoff $(\ce{O2})$ aufnehmen kann.

Was macht einen Stoff brennbar? Was sind brennbare Stoffe?

Beim Versuch konnte man sehen, dass Papier, Ethanol und Kohle brennbar sind. Die dabei ablaufende Reaktion mit Sauerstoff sieht wie folgt aus:

Brennbare Stoffe Reaktionsgleichung
Papier
besteht aus Kohlenwasserstoffen $(\ce{C_xH_y})$
$\ce{C_xH_y ->[O2][Verbrennung] x CO2 + \frac{1}{2}y H2O}$
Ethanol
verbrennt zu Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$ und Wasser $(\ce{H2O})$
$\ce{\underset{Ethanol}{C2H5OH} + 3O2 ->[][Verbrennung] 2CO2 + 3H2O}$
Kohle $\ce{C + O2 ->[][Verbrennung] CO2}$

Nur warum brennt Kohle schlechter als Papier? Kohle brennt nicht schlechter als Papier. Kohle hat nur eine höhere Entzündungstemperatur. Stoffe benötigen eine bestimmte Temperatur, damit sie anfangen zu brennen. Stoffe aus dem Alltag wie beispielsweise Papier haben eine niedrige Entzündungstemperatur und gehören zu den leicht brennbaren Stoffen, während Kohle ein schwer brennbarer bzw. ein schwer entflammbarer Stoff ist.

Weitere bekannte Beispiele für brennbare Stoffe sind in der folgenden Liste aufgeführt:

  • Streichholzkopf
  • Benzin
  • Heizöl
  • Trockenes Holz
  • Flüssiggas (für Feuerzeuge)
  • Erdgas
  • Aluminium
  • Silicium
  • Wasserstoff

Was sind nicht brennbare Stoffe? – Definition

Ein Stoff, der nicht brennbar ist, kann nicht mit Sauerstoff $(\ce{O2})$ reagieren. Im Versuch wurde gezeigt, dass Sand und Rubin nicht brennbare Stoffe sind. Sand ist Siliciumdioxid $(\ce{SiO2})$ – das ist schon verbranntes Silicium. Eine Reaktion von Siliciumdioxid mit Sauerstoff kann deshalb nicht stattfinden.

Rubin ist Aluminiumoxid $(\ce{Al2O3})$. Das ist verbranntes Aluminium. Eine Reaktion mit Sauerstoff findet also auch hier nicht statt.

Sand und Rubin zählen zu den festen nicht brennbaren Stoffen. Weitere feste nicht brennbare Stoffe sind Porzellan, Glas, Eisen oder Stein. Ein bekanntes Beispiele für einen flüssigen nicht brennbaren Stoff ist Wasser. Sauerstoff selbst kann auch nicht brennen und zählt deswegen zu den gasförmigen nicht brennbaren Stoffen.

Zusammenfassung

In diesem Text haben wir erklärt, warum manche Stoffe brennen und andere nicht. Papier, Alkohol und Kohle brennen. Sand und der Edelstein Rubin tun dies nicht. Man benötigt somit für die Verbrennung einen brennbaren Stoff. Außerdem muss dieser auf seine Entzündungstemperatur erwärmt werden. Die dritte Bedingung ist die Anwesenheit von Sauerstoff bei der Verbrennung. Somit kann ein Feuer nur dann entstehen, wenn ein brennbarer Stoff auf seine Entzündungstemperatur erwärmt wird und Sauerstoff vorhanden ist.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben und ein Arbeitsblatt, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Feuer und Flamme – Stoffe verbrennen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Feuer und Flamme – Stoffe verbrennen kannst du es wiederholen und üben.
  • Bestimme alle Brennstoffe.

    Tipps

    Es gibt vier richtige Antworten.

    Lösung

    Eine Verbrennung ist eine chemische Reaktion mit Sauerstoff. Dabei entstehen Oxide, also Verbindungen der Ausgangsstoffe mit Sauerstoff. Deshalb nennt man das Ganze auch Oxidation.

    Stoffe, die brennbar sind und bei einer Verbrennung Energie freisetzen, werden Brennstoffe genannt. Beispiele dafür sind:

    • Wachs
    • Kohle
    • Holz
    • Öl
    Alle genannten Beispiele enthalten Kohlenstoff. Aber auch andere Stoffe können als Brennstoffe dienen, beispielsweise das Gas Wasserstoff.

  • Gib an, welche Bedingungen es braucht, damit ein Feuer entsteht.

    Tipps

    Eine Verbrennung kann nur dann stattfinden, wenn die Temperatur hoch genug ist.

    Lösung

    Ein Feuer entsteht nicht einfach so. Denn es braucht bestimmte Bedingungen, damit ein Feuer entzündet beziehungsweise eine Verbrennung aufrechterhalten werden kann, nämlich Brennstoff, Sauerstoff und Wärme:

    • Kerzenwachs, Holz oder Benzin sind Beispiele für Brennstoffe.
    • Wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, dann kann keine chemische Reaktion mit dem Brennstoff stattfinden. Der Sauerstoff in der Luft reicht aus, solange die Luft den Brennstoff gut erreichen kann.
    • Durch die zugeführte Wärme wird die Zündtemperatur erreicht. Das ist die Temperatur, die überschritten werden muss, damit sich ein Brennstoff entzündet und ein Feuer entsteht.

  • Beschreibe, was passiert, wenn eine Kerze angezündet wird.

    Tipps

    Erst wenn das Wachs gasförmig ist, entzündet es sich.

    Lösung

    Zünden wir eine Kerze an, scheint die Flamme aus dem Nichts zu erscheinen. Aber das stimmt natürlich nicht. Denn wenn wir das brennende Streichholz an den Docht der Kerze halten, passiert Folgendes:

    • Die Wärme des Streichholzes bringt das Wachs der Kerze teilweise zum Schmelzen.
    • Der Docht saugt das flüssige Wachs auf und nach oben.
    • An der Spitze des Dochtes verdampft das Wachs.
    • Das nun gasförmige Wachs entzündet sich und eine Flamme wird sichtbar.

  • Beschreibe, wie ein Feuer gelöscht werden kann.

    Tipps

    Die Zündtemperatur ist die Temperatur, die überschritten werden muss, damit sich ein Brennstoff entzündet und ein Feuer entsteht.

    Lösung

    Brennstoff, Sauerstoff und Wärme sind die Voraussetzungen, um ein Feuer zu entzünden und eine Verbrennung aufrechtzuerhalten. Die logische Konsequenz ist also: Wenn eine der drei Bedingungen entzogen wird, dann kann ein Brand nicht stattfinden oder bricht ab.

    Wird die Sauerstoffzufuhr unterbrochen, erstickt das Feuer. So erlischt eine Kerze unter einem Glas, sobald der Sauerstoff darin durch die Verbrennungsreaktion verbraucht wurde.

    Der Klassiker unter den Brandbekämpfungsmitteln ist Wasser, denn es kühlt den Brennstoff ab: Es sorgt dafür, dass die Temperatur unter die Zündtemperatur sinkt und damit nicht mehr genug Wärme vorhanden ist, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten.

    Ein Feuer kann auch gelöscht werden, indem ihm der Brennstoff entzogen wird: Wenn der brennbare Stoff aus der Nähe des Feuers entfernt wird, dann erlischt das Feuer bald.

  • Erkläre, was der schwarze Ruß ist, den man manchmal bei Kerzenflammen sehen kann.

    Tipps

    Wachs besteht unter anderem aus Kohlenstoff.

    Lösung

    Wenn etwas verbrennt, heißt das nicht nur, dass ein Stoff (wie hier das Wachs) gasförmig wird. Es findet eine chemische Reaktion statt. Das gasförmige Wachs reagiert mit dem Sauerstoff in der Luft.

    Konkret bedeuetet das: Die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome (aus denen Wachs hauptsächlich besteht) verbinden sich mit Sauerstoffatomen zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Es entstehen also zwei neue Stoffe.

    Das, was manchmal als schwarzer Ruß bei einer Kerzenflamme zu sehen ist, sind Kohlenstoffrückstände, die nicht vollständig verbrannt sind.

  • Erläutere, was die Zündtemperatur ist.

    Tipps

    Die Zündtemperatur ist die Temperatur, die überschritten werden muss, damit sich ein Brennstoff entzündet.

    Lösung

    Ein Feuer entsteht nicht einfach so. Denn es braucht bestimmte Bedingungen, damit ein Feuer entzündet beziehungsweise eine Verbrennung aufrechterhalten werden kann: Brennstoff, Sauerstoff und Wärme. Durch zugeführte Wärme wird die Zündtemperatur erreicht.

    • Die Zündtemperatur muss überschritten werden, damit sich das Wach der Kerze entzündet.
    • Wenn die Kerze brennt, dann erzeugt sie selbst genug Wärme, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten.
    • Ein Zündfunke ist zu Beginn hilfreich, aber bei ausreichender Wärme nicht unbedingt erforderlich.
    • Durch die Reibung des Streichholzes an der rauen Schachtel wird die Zündtemperatur überschritten.