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Verbrennung organischer Stoffe

Aus Gas und Luft werden Wasser und ein unsichtbares Gas — wie viele Teilchen braucht eine Flamme genau?

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Was beim Verbrennen entsteht

Brennt ein Kohlenwasserstoff, reagiert er mit dem Sauerstoff der Luft. Die Atome werden neu verknüpft — keines geht verloren.

  • Verbrennung:Reaktion mit Sauerstoff (Oxidation), exotherm: Energie wird als Wärme und Licht frei.
  • Vollständig:bei genug Sauerstoff entstehen nur \(\ce{CO2}\) und \(\ce{H2O}\); blaue, kaum leuchtende Flamme.
  • Nachweis CO₂:Kalkwasser (Lösung von \(\ce{Ca(OH)2}\)) wird trüb, weil Calciumcarbonat \(\ce{CaCO3}\) ausfällt.
  • Nachweis H₂O:Watesmo-Papier färbt sich blau (ebenso weißes Kupfersulfat).
  • Unvollständig:bei Sauerstoffmangel entstehen zusätzlich giftiges Kohlenstoffmonooxid \(\ce{CO}\) und Ruß \(\ce{C}\); gelb leuchtende, rußende Flamme.
  • Rückschluss:CO₂ und H₂O im Abgas zeigen: Der Brennstoff enthält Kohlenstoff und Wasserstoff.
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Gleichungen ausgleichen

Eine Reaktionsgleichung stimmt erst, wenn links und rechts von jeder Atomsorte gleich viele Atome stehen.

  • Koeffizient:Zahl vor der Formel = Anzahl der Teilchen; nur sie wird verändert.
  • Index:tiefgestellte Zahl, legt den Stoff fest — nie ändern.
  • Reihenfolge:erst C, dann H, zuletzt O ausgleichen — O₂ steht nur einmal in der Gleichung.

Herleitung:

\(\ce{C2H6 + O2 -> CO2 + H2O}\)
Gerüst
Formeln der Edukte und Produkte von Ethan aufschreiben.
\(\ce{C2H6 + O2 -> 2 CO2 + 3 H2O}\)
C, H
2 C-Atome ergeben 2 CO₂, 6 H-Atome ergeben 3 H₂O.
\(\ce{C2H6 + 7/2 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O}\)
O
Rechts stehen 4 + 3 = 7 O-Atome, also 3,5 O₂.
\(\ce{2 C2H6 + 7 O2 -> 4 CO2 + 6 H2O}\)
Ergebnis
Alles verdoppeln: kleinste ganze Koeffizienten.

Wähle einen Brennstoff und ziehe Bausteine auf die Edukt- oder Produktseite (Tastatur: Baustein mit Tab wählen, Enter fügt hinzu, Entf nimmt einen weg, ←/→ wechselt). Ein Klick auf ein Molekül entfernt es.

Gleichungs-Baukasten

Halte fest: Ausgeglichen ist die Gleichung, wenn alle drei Atom-Balken grün sind. Mit wenig Sauerstoff geht das auch mit CO oder Ruß — das ist die unvollständige Verbrennung.

Merke

Vollständige Verbrennung: Kohlenwasserstoff + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser — ausgeglichen wird nur mit Koeffizienten.

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Allgemeine Hinweise

Indizes sind tabu

Aus \(\ce{H2O}\) darf nie \(\ce{H2O2}\) werden — das wäre ein anderer Stoff (Wasserstoffperoxid). Ausgeglichen wird nur über die Zahlen vor den Formeln.

Halbe O₂ sind erlaubt

Ist die O-Zahl rechts ungerade (bei Alkanen mit gerader C-Zahl), rechne zuerst mit einem halben O₂ und verdopple am Ende alle Koeffizienten.

CO riecht man nicht

Kohlenstoffmonooxid ist farb- und geruchlos und blockiert den Sauerstofftransport im Blut. Grill und Gasheizung daher nie in geschlossenen Räumen betreiben.

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