Warum hat sich die Asche nicht erwärmt?
Hi,
eines meiner kleinen Chemieexperimente hat nicht das gewünschte Ergebnis gegeben und jetzt brauche ich eure Hilfe um das zu verstehen.
Das habe ich im Wikipedia-Artikel zu Asche gelesen:
Holzasche aus der Verbrennung von naturbelassenem, also nicht chemisch behandeltem Holz kann als Dünger in Landwirtschaft und Gartenbau verwendet werden. Sie enthält im Mittel 50 % CaO, 16 % K2O, 15 % MgO, 7 % P2O5 sowie weitere Spurenelemente, aber weder Stickstoff noch Kohlenstoff, die beide an der Verbrennung beteiligt sind und dabei in Rauchgase umgesetzt werden.
CaO, K2O und MgO sollten mit Wasser zu ihren Hydroxiden reagieren. P2O5 reagiert zu Phosphorsäure. Alle diese Reaktionen sind exotherm (bei MgO bin ich mir nicht ganz sicher).
Also habe ich Wasser zu der Asche aus unserem Kamin (wird mit Holzscheiten beheizt) gegeben und gut vermischt. Es gab aber keine spürbare Wärmeentwicklung. Habt ihr eine Ahnung was der Grund dafür sein könnte?
Das meiste der Asche hat sich nach dem Vermischen wieder abgesetzt, aber das Wasser hatte danach eine seltsamen Geschmack, also hat sich etwas darin gelöst. Wonach genau es geschmeckt hat weiß ich nicht mehr, das ist schon länger her. (Macht euch keine Sorgen, ich hab das Wasser zuerst nur verdünnt gekostet, um sicherzugehen dass ich nichts extrem ätzendes zu mir nehme...)
Mit Aluminium gibt es eine langsame Reaktion, bei der Wasserstoff entsteht. Nach ca. 24h hat sich fast nichts mehr getan und die Alufolie die ich benutzt habe war von einer dunklen Schicht überzogen.
5 Antworten
Deine Vorarbeit ist schon mal gut. MgO reagiert tatsächlich nur sehr zäh, kann als praktisch unlöslich gelten. Richtig ist auch, dass die Reaktionen exotherm ablaufen, allerdings hängt es stark von der Menge an Wasser und Asche ab, ob du das überhaupt fühlen kannst. Mit einem genauen Thermometer (Edukte vorher genau auf eine Temperatur bringen) sollte es besser gehen. Nimm viel Asche und wenig Wasser; wenn es eher ein Brei wird, müsste es gut messbar sein.
Richtig giftig ist nicht, was entsteht, aber insgesamt recht basisch/alkalisch, daher sollte der Geschmack unangenehm seifig sein. Bei entsprechendem stöchiometrischen Verhältnis müssten Kalium- und Calciumphosphat entstehen, allerdings mit Calciumhydroxid im Überschuss.
Aluminium reagiert im Basischen tatsächlich (was belegt, dass eine Reaktion stattgefunden haben muss) unter Wasserstoffbildung.
Es ist bei Düngern üblich, alles in Oxiden zu berechnen und anzugeben. Das heißt nicht, dass da tatsächlich Oxide drin sind.
Mal ehrlich, K₂O (bzw. das Oxidion) ist eine sehr starke Base und P₂O₅ das stärkste (mir) bekannte Trocknunsmittel.
In Wirklichkeit sind - soweit ich weiß - in der Asche auch Carbonate, Phosphate und Sulfate.
Meines Wissens sind durchaus überwiegend Oxide und Carbonate in der Asche, bedingt durch den Verbrennungsprozess.
Oxide vielleicht von Magnesium und Calcium, anderes sehe ich nicht.
Das ist schon mal eine ganze Menge. Kann man das in dem weißen Feststoffmix so genau trennen?
Carbonate kann man als CO₂ austreiben und bestimmen, Phosphor wird sicher nicht reduziert und ein Phosphation wird sicher kein Oxidion für ein Metall spenden. Schwefel wird vermutlich als Sulfat enden, sofern er nicht verbrennt und als SO₂ entfleucht.
Vielleicht braucht es eine Aktivierungsenergie?
In Youtube-Videos hat die Reaktion immer einfach so begonnen.
Natürlich hast Du in der Asche nicht diese Oxide drin — sowohl K₂O als auch P₄O₁₀ wären ja massiv hygroskopisch und würden außerdem sofort miteinander reagieren.
Stöchiometrisch ist es aber immer möglich, ein Salz als „Mischoxid“ aufzuschreiben, z.B. Na₂SO₄ = Na₂O⋅SO₃ oder Ca₃(PO₄)₂ = 3 CaO ⋅ ½ P₄O₁₀. Das macht man auch manchmal so, wenn man z.B. irgendwelche komplizierten Mischungen von Phosphaten mit Ammonium, Calcium und Kalium hat und sich eigentlich für die Gegenionen nicht sonderlich interessiert. Denk auch daran, daß Phosphate besonders in der Hitze kondensieren und komische Ionen P₂O₇³¯ bis PO₃¯ bilden können. Wenn man sich diese Komplikationen sparen will, gibt man einfach den äquivalenten Anteil am Oxid an.
Deshalb rechne ich nicht mit einer ernsthaft exothermen Reaktion, wenn Du Asche mit Wasser in Kontakt bringst. Natürlich tritt ein bißchen Lösungswärme auf, aber das ist ja nur Kleinvieh.
Du hast sehr wahrscheinlich zu viel Wasser genommen.
Um 1ml(!) Wasser um 1°C zu erwärmen, brauchst du 4,18 Joule.
Wenn wir jetzt Pi-mal-Daumen davon ausgehen, dass du eine reale Erwärmung erst bei 10°C Temperaturunterschied merkst und vielleicht ein kleines Glas Wasser (~250mL) verwendet hast, müsste die Reaktion (250ml × 10°C x 4,18 J/(ml•°C) ≈10.000 J ) knapp 10 KJ freisetzen.
Dazu bräuchtest du ziemlich viel Asche. Denn diese Lösungsprozesse sind zwar exotherm, aber weit unter dem Niveau, das du von einer Verbrennung kennst.
=> Füll man ein Glas mit Asche, steck ein Thermometer rein und gib dann eine kleine Menge Wasser (10ml) dazu. Dann hast du einen besseren Asche-Wasser-Quotienten.
Tipp: Das Wasser solltest du zuvor 24h stehen gelassen haben, damit es Zimmertemperatur hat. Denn das Wssser aus dem Wasserhahn ist zu kalt. Das fühlt sich auch nach einer sanften Erwärmung kalt an.
Danke für die Antwort, ich werde das ganze noch mal mit weniger Wasser testen.
Danke, ich werd das nochmal mit wenig Wasser versuchen.