Frage von Jolo95, 44

Durch was kann eine Reaktion von Metallen und Sauerstoff heftiger ablaufen?

Expertenantwort
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 22

Du hast zwei Möglichkeiten: Entweder, indem Du mehr Metall anbietest. Oder, indem Du mehr Sauerstoff anbietest.

Die Verbrennung funktioniert in der Regel nur an der Oberfläche der Metall­stücke (außer, das Metall verdampft). Mehr Ober­fläche heißt, daß in der gleichen Zeit mehr Metall reagieren kann, und daher auch mehr Ver­bren­nungs­wärme freisetzt. Es wird also heftiger.

Da man Metalle fein pulverisieren kann, läßt sich die Oberfläche um etliche Größen­ordnungen vergrößern. Zeug wie Aluminiumpulver kann mit einer simplen Kerzenflamme unter geeigneten Bedingungen eine mächtige Explosion geben.

(Hinweis für Experten: Pulver setzt bei der Verbrennung nicht nur schneller, sondern auch mehr Wärme frei als ein kompakter Block, weil mehr Ober­fläche ja höhere Oberfläch­enenergie bedeutet. Den ZUsammenhang stellt die Oberflächen­spannung her. Der Effekt ist allerdings gegenüber den oft riesigen Verbrennungs­energien der Metalle eher klein).

Die zweite Option ist es, einfach mehr Sauerstoff ranzulassen. Auch das beschleunigt die Reaktion und resultiert in einer größeren Energie­­produktion pro Zeiteinheit. Luft hat einen Druck von 1 bar, davon ist  ca. ⅕ Sauer­stoff, also haben wir einen O₂-Druck von etwa 0.2 bar. In einer reinen O₂-Atmo­sphäre, die sich experimentell recht leicht erzielen läßt, reagiert das Zeug grob fünfmal so schnell. Das ist auch der Grund, weshalb man mit O₂-Flaschen auf­passen muß: Wenn die lecken, dann gibt es erhöhten O₂-Druck in der Umgebung, und aus einem simplen Kopf­polster kann dann leicht eine Brand­bombe werden.

Wer mit Überdruck arbeiten kann, der kann die Sauerstoff­konzentration noch­mals stark steigern, und bekommt dann noch­mals heftigere Reaktionen.

Expertenantwort
von vach77, Community-Experte für Chemie, 26

Wenn die Oberfläche des Metalls stark vergrößert wird, also wenn man Metallpulver verwendet.

Die Reaktion kann dann fast explosionsartig bei bestimmten Metallen ablaufen.

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