Warum brennt nur gasförmiges Wachs?
Ich habe in der Schule die Hausaufgabe bekommen herauszufinden warum Wachs nur im gasförmigen Zustand brennt. Ich weiß bereits, dass das Wachs sich in Wasserstoff und Kohlenstoff umwandelt und anschließend mit dem Sauerstoff (aus der Umgebung) verbrennt. Ich habe also verstanden was beim Abrennen der Kerze passiert. Nun ist aber meine Frage warum es denn überhaupt anfängt zu brennen. Reagieren die Stoffe schlicht und einfach zu einer Flamme miteinander und wenn ja, liegt das daran, dass die Stoffe brennbar sind? Im Internet konnte ich bisher leider keine Antwort finden.
Danke im Voraus für jede Hilfe!
3 Antworten
Gute Frage. Ich konnte dazu auch auf die schnelle nichts finden.
Ich konnte mir aber folgendes vorstellen:
Wachs besteht aus Kohlenwasserstoff-Ketten. Bei Raumtemperatur sind diese so stark ineinander verhakt, dass das Wachs fest ist. Bei Kontakt mit Sauerstoff passiert in dem Zustand nichts, da die Zündenergie zu gering ist, als das Teile der Ketten aufbrechen und reagieren könnten.
Erwärmt man das Wachs lockern sich die verhalten Ketten. Aber die Energie ist immer noch zu gering, als dass Sauerstoff eine Kette aufbrechen könnte um zu reagieren.
Erst bei weiterer Erhitzung lockern sich die Ketten so weit, dass sie gasförmig vorliegen und sich das ganze gut mit Sauerstoff durchmischen kann. Aber auch jetzt kommt es ohne die nötige Energie (Temperatur 200-300 °C zur Selbstzündung oder eine Zündquelle wie z. B. ein Feuerzeug) nicht zur Verbrennung.
Kurz gesagt, fest und flüssig brennt es nicht, weil die Zündtemperatur nicht erreicht ist. Und erhitzt man bis zur Zündtemperatur wird es eben schon vorher flüssig.
Vielleicht könnte es bei anderem Druck gelingen z. B. bei 10 oder 100 bar, dass es bereits fleißig oder fest brennt. Ist aber nur eine Vermutung.
Danke für deine Antwort! Ich habe es jetzt so verstanden: Den Start der Flamme verursacht grundsätzlich erstmal das Feuerzeug. Diese Flamme ermöglicht dann ein Verbrennen vom gasförmigen Wachs, was dazu führt, dass die Flamme aufrecht erhalten werden kann (durch ich denke mal Stoffe des gasförmigen Wachses + Sauerstoff und Aktivierungsenergie, in diesem Fall das Feuerzeug). Stimmt das so oder habe ich es falsch verstanden?
Wachs besteht aus verketteten Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen. Damit sich diese Atome mit dem Sauerstoff verbinden, ist eine bestimmte Mindesttemperatur notwendig (Aktivierungsenergie, um die Verbrennungsreaktion zu starten). Beim Erreichen dieser notwendigen Zündtemperatur ist der Wachs jedoch zwangsläufig geschmolzen und verdampft.
Entscheidend sind vermutlich die Kontaktoberfläche, die Teilchengeschwindigkeit und die Lebensdauern.
Kurz gesagt hat man fest/flüssig nur wenige cm² Kontaktfläche. Gasförmig stoßen sich alle Teilchen.
Gasförmige Teilchen bewegen sich mit über 300 m/s. Um zu reagieren, braucht jedes Teilchen eine Mindestenergie.
Verbrennungen sind meistens sehr komplizierte Radikalreaktionen. Radikale sind kurzlebige Teilchen mit ungepaarten Reaktionen. In Gasphase, wo viel Platz ist, sind die meist stabiler als in "engen" Kristallkäfigen oder Flüssigkeit. Wenn die sich stoßen, "paaren" sie sich und "reagieren sich ab".
Und zuletzt braucht man für eine Verbrennung eine bestimmte Wärmeenergie pro Volumen, die man nur über Oberflächenvergrößerung erreicht. Festes Wachs brännte auch schon mit gasförmigem Fluor.