Frage von Usedefault, 65

Exotherme Reaktion im Mikrokosmos?

Hallo!

Die meisten (und ich) wissen, dass Luft, Feuer und Benzin wummm macht.

Aber was geschieht dabei auf Ebene der Elementarteilchen?

Lg

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von ThomasJNewton, 21

Solche Reaktion, zumal in der Gasphase, laufen meist radikalisch ab.

Ein bindendes Elektronenpaar wird 1:1 zwischen den Bindungspartnern aufgeteilt. Nennt sich auch homolytisch, m.W.

Im Gegensatz zu vielen Prozessen in wässiger Lösung, also auch in der Biochemie.
Da nimmt ein Bindungspartner das bindenende Elektronenpaar komplett mit, und es entstehen Ionen. Hieße dann entsprechend heterolytisch.

Wasser stabilisiert ja Ionen duch die Hydrathülle, deswegen sind ja auch Salze in Wasser löslich.
In Gasen gibt es diese Stabilisierung nicht, also auch keine Ionen.

Die Radikale sind durch ihr ungepaartes Elektron recht aggressiv, und können andere Moleküle angreifen, wobei dann auch wieder Radikale entstehen.
Deswegen nennt man das Kettenreaktion, weil ein Reaktionsschritt den nächsten schon vorbereitet.
Wie jedes Kettenglied die Zugkraft auf das nächste überträgt.

Irgendwann sind dann nur noch Radikale vorhanden, die nicht mehr in der Lage sind, andere Moleküle anzugreifen, auch deswegen, weil keine instabilen mehr da sind.
Dann (und wenn die Explosionswärme abgeführt wurde ) finden sich die übriggebliebenen Radikale zu den stabilen Endprodukten Wasser und Kohlendioxid zusammen, und die Expolosion ist vorbei.

Rein praktisch werden wohl zuerst die langen Kohlenstoffketten zerbrechen, danach die kürzeren Ketten und/oder Bruchstücke, zum Schluss dann die C-H-Bindungen.
Aber das sind dann Details, und sicher ist es auch oft Zufall, wo ein Radikal einschlägt und Bindungen zerreißt.
Interessant ist das, wenn der Sauerstoff Mangelware ist, also bei Schwelbränden etc.

Kommentar von Usedefault ,

Heißt das, die Kraft, welche dann frei wird und z. B. einen Tank zerfetzt, steckt grundsätzlich in den Bindungen des Benzins? Und wenn die Reaktion im Vakuum stattfindet, entstünde dann Strahlung?

Kommentar von ThomasJNewton ,

Gib es einfach auf, gehe zur Schule, und passe auf.

Ich habe Ahnung, dass du auch nur irgendwas von meiner Antwort verstanden hast.

Was nicht heißen soll, dass es nicht so ist, ich verstehe es halt nicht.

Du scheinst in eigenen Sphären zu schweben, wohin ich dir nicht folgen kann.

Meint UND TSCHÜSS, lerne, wie es dir beliebt. Ich kann dir weder folgen noch dir voran gehen, weil ich deinen Weg nicht kenne.
Schräg ist er, in meinen Augen.

Kommentar von Usedefault ,

Wenn man einen Benzintank anzündet fliegt der Tankwagen in die Luft, wobei viele Einzelteile beschleunigt werden, also kinetische Energie erhalten. Diese Energie muss ja von irgendwo her stammen. Und wie macht der Benzin das nun, dass er so viel Kraft aufbringen kann?

Kommentar von ThomasJNewton ,

Ich kenne den Pabst, aber nicht den Benzin, der den Kraft auf den Erde den Gegenständen den Schwung mitgibt.

Den gibt dann sicher den weißen oder den schwarzen Rauch den Vatikan.

Den darfst du aber mich nicht fragen.

Und wenn du dich fragst, warum ich aus deinem Kommentar nur ein Akkusativ-Pronomen mitnehme, frag den.

Und hatte ich nicht unjüngst den Usedefault verbannt?
Den hatte ich dann wohl vergessen, soll nicht wieder vorkommen.

Kommentar von Usedefault ,

Wenn man z. B. Propan verbrennt, dann werden C3H8 + 5 O2 zu 3 CO2 + 4 H2O + Energie.

Woher stammt die Energie? Kommt es zu einem Massendeffekt?

Bist du jetzt wieder nüchtern oder schon zu verkatert?

Kommentar von ThomasJNewton ,

Letztlich "wollen" die Elektronen so nahe an den Kern oder die Kerne wie es ihnen möglich ist.

"Möglich" angesichts ihres schon sehr merkwürdigen Gebahrens.
Wellencharakter, Schrödinger-Gleichung, Orbitale und Zeugs.

Sauerstoff hat 8 Protonen im Kern, von denen nur 2 durch die innerste Elektronenschale quasi abgeschirmt werden.
Die effektive Kernladung ist also 6, gegen 4 beim Kohlenstoff und 1 beim Wasserstoff.
OK, der Wasserstoffkern lässt die Elektronen auch näher ran, weil die abschirmende 1. Schale ja noch nicht voll ist, und nicht abschirmt.

Letztlich ist es also das Coulomb-Potential, oder die Elektrostatische Anziehungskraft, die Energie freisetzt, wenn die Elektronen ihr folgen.

In wie weit ein Elektrostatisches Potential, das einer Auflösung noch harrt, auch Energie und Masse besitzt, da fragst du besser die Physiker. Ich weiß nur, dass auch Kraftfelder eine Energie=Masse besitzen, kann es dir aber nicht begründen.

Einen Massendefekt gibt es auch bei chemischen Reaktionen, aber keiner von uns wird in der Lage sein, ihn zu messen.
Ausrechnen kann ich ihn dir.

Kannst du auch selbst. Rechen eine volle Autobatterie gegen eine leere. Ist ja auch Chemie.
Ist so etwa eine halbe kWh, also 15 Cent beim Stromversorger.

Also, da 1 J (Joule) 1 Ws (Wattsekunde) entspricht, und 1 J = 1 kg*m²/s² ist, brauchst du nur noch 500W*3600s = 1.800.000 J zu rechnen.

Und dann gem. e=m*c², also m=e/c², einsetzen:
m = (1.800.000 kg*m²/s²) / (299.792.458 m/s)².

Die Einheit ist klar, m²/s² kürzt sich gegen (m/s)² komplett weg, es bleibt nur kg, also die Masse.
Mit den Zahlen kannst du gerne selbst jonglieren, es werden ein paar Nanogramm rauskommen, schätze ich.

Du sollst daran nur erkennen, dass als dies kein Teufelswerk oder Geheimwissen ist, sondern schon in sich stimmig, und von einem halbwegs normal begabten Menschen durchaus lösbar.
Sofern der Taschenrechner mitkommt. Meiner kommt auf ca.
2*10⁻¹¹ = 20*10⁻¹². Macht also 2 Nanogramm.
Will aber Rechenfehler nicht ausschließen.

Antwort
von Yamira26, 17

Benzin besteht grob gesagt aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Wie genau der Kraftstoff auf molekularebene Aussieht kommt auf die Sorte an. Von der Luft ist bei der Reaktion erstmal nur das Sauerstoffmolekül und das Stickstoffmolekül von Bedeutung.

Es reagieren dann Benzin(HC), Sauerstoff und Stickstoff als exotherme Rkt, Feuer dient dabei als Aktivierungsenergie.

Als Reaktionsprodukte bei einer vollständigen Verbrennung entstehen
Kohlenstoffdioxid, Wasser und Sauerstoff sowie der unveränderte
Stickstoff. Da Verbrennungsreaktionen aber nur selten vollständig
ablaufen entstehen außerdem Stickoxide in verschiedenem Verhältnis,
Kohlenwasserstoff, sowie Kohlenstoffmonoxid.

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