Sorry, aber diese pathetische Überschrift konnte ich mir nicht verkneifen. Der Begriff der Energie wird inzwischen für so viel Kram verwendet, dass man fast vergisst, dass es eine echte physikalische Größe ist. Was man eindrucksvoll am heutigen Versuch sehen kann, denn wir machen einen kleinen aber spektakulären Ausflug in die chemische Thermodynamik.
Es wird mal wieder Zeit für ein Experiment. Ich hab ja lange keines mehr vorgestellt. Heute habe ich aber zufällig einen Beitrag bei MM - Das Männermagazin (glaube ich zumindest) gesehen, wo es um Explosionen ging. Eines der Experimente ging um explodierende Lebensmittel, dabei wurde ein Kilogramm Gummibärchen in sieben Kilogramm eines „Spezialsalzes“ gegeben (ohne die konkrete Nennung des betreffenden Salzes - pfff… wozu auch), was zuerst zu einem Leuchten und schließlich zu einer Explosion führte.
Dieses Experiment muss nicht zwangsläufig explosiv verlaufen. Genau genommen ist es sogar geeignet, um in der Schule vorgeführt zu werden (nur nicht unbedingt von Schülern…), und dort habe ich es auch das erste Mal kennengelernt:
Das Gummibärchen im Fegefeuer
Die Durchführung ist so simpel wie gefährlich, weswegen dies mal ausnahmsweise kein Versuch ist, den man in der heimischen Küche und auch besser nicht im Garten ausprobieren sollte. Eine Schutzbrille und eine sichere Scheibe zwischen Experimentator und Experiment sind von äußerstem Vorteil. Man nehme ein paar Gramm des ominösen Spezialsalzes, hält so lange mit einem Brenner drauf bis es geschmolzen ist (immerhin geschieht dies erst bei etwas um die 360 °C) und wirft anschließend ein Gummibärchen hinein.
Seinerzeit wollte uns die Referendarin den Energiegehalt von Zucker näher bringen, was mit einem brennenden Gummibärchen gar nicht mal so blöd war und natürlich entsprechende Begeisterung hervorgerufen hat.
Die heftige Reaktion hat etwas mit dem Zucker im Gummibärchen zu tun, da die Reaktion die im Gummibärchen vorhandenen organischen Moleküle als Brennmaterial benötigt. Aber die allein machen es natürlich auch nicht. Der andere Reaktionspartner ist, ja das Spezialsalz, nämlich Kaliumchlorat KClO3.
Kaliumchlorat gehört zu den etwas stärkeren Oxidationsmitteln, d.h. es nimmt gerne Elektronen auf. „Stärker“ bedeutet dabei auch, dass dies recht schnell und heftig geschieht. Durch das Erhitzen wird außerdem noch Sauerstoff frei, was ebenfalls als Oxidationsmittel fungiert.
Auf der anderen Seite reagieren organische Moleküle, die oft viel Energie in Form von chemischer Energie gespeichert haben. Diese Energie äußert sich in den Bindungen zwischen den Atomen. Das Spalten von Bindungen (aller Reaktionsteilnehmer) und das Bilden neuer Bindungen wirken sich auf die gesamte Energiebilanz einer Reaktion aus. Wird durch Spaltung Energie verbraucht und durch Bildung wieder gewonnen, so kommt es auf zum Schluss darauf an, wie viel in Summe übrig bleibt - und das kann auch mal zu einer Explosion führen.
Auf der anderen Seite verschwindet das Gummibärchen und das Reaktionsgemisch blubbert. Das liegt daran, dass unter anderem viele Gase entstehen - z.B. das Kohlenstoffdioxid. Auch das hat Auswirkungen auf die Energiebilanz einer Reaktion, denn hat man am Anfang ein energiereiches Molekül, dann kann viel Energie freiwerden. Der Fluch und Segen des Kohlenstoffdioxids ist eben, dass es ein recht energiearmes Molekül ist (einer meiner Professoren bezeichnete es mal als „thermodynamischen Sumpf“, da man es nur schwerlich wieder zu was anderem reagieren lassen kann). Deshalb hat man auch solche Schwierigkeiten, es irgendwie zu nutzen, denn dafür müsste man eher Energie reinstecken.
Ganz besonders wenn Zucker in dem Gemisch anfängt zu reagieren, wird die enorme Energiemenge sichtbar. Für unseren Körper beutetet das aber nichts anderes, dass es jedes bisschen Energie, das ihm der Zucker gibt, ausnutzt, immerhin ist das, was wir ausatmen, zu einem guten Teil auch Kohlenstoffdioxid. Für unsere Umwelt wiederum bedeutet es, dass es mit einem energiearmen Molekül umgehen muss. Und genau das schafft sie auch in Maßen. Kohlenstoffdioxid in passenden Mengen ist für Pflanzen lebenswichtig und kann durch Photosynthese als Kohlenstoffquelle zugänglich gemacht werden - logisch, dass es viele Wissenschaftler weltweit gibt, die eine künstliche Photosynthese zu entwickeln versuchen. Völlig erfolglos sind sie dabei auch nicht, schon heute gibt es erstaunlich effektive Wege Kohlenstoffdioxid zu nutzen, z.B. bei der Herstellung von Harnstoff, welches eine unglaublich wichtige Grundchemikalie ist.
Gummibärchen selbst haben natürlich ihren Wert für unser Leben längst erwiesen. Das erklärt auch, wieso das hier schon der zweite Gummibärchen-Versuch ist, den ich poste… :D
Es wird mal wieder Zeit für ein Experiment. Ich hab ja lange keines mehr vorgestellt. Heute habe ich aber zufällig einen Beitrag bei MM - Das Männermagazin (glaube ich zumindest) gesehen, wo es um Explosionen ging. Eines der Experimente ging um explodierende Lebensmittel, dabei wurde ein Kilogramm Gummibärchen in sieben Kilogramm eines „Spezialsalzes“ gegeben (ohne die konkrete Nennung des betreffenden Salzes - pfff… wozu auch), was zuerst zu einem Leuchten und schließlich zu einer Explosion führte.
Dieses Experiment muss nicht zwangsläufig explosiv verlaufen. Genau genommen ist es sogar geeignet, um in der Schule vorgeführt zu werden (nur nicht unbedingt von Schülern…), und dort habe ich es auch das erste Mal kennengelernt:
Das Gummibärchen im Fegefeuer
Die Durchführung ist so simpel wie gefährlich, weswegen dies mal ausnahmsweise kein Versuch ist, den man in der heimischen Küche und auch besser nicht im Garten ausprobieren sollte. Eine Schutzbrille und eine sichere Scheibe zwischen Experimentator und Experiment sind von äußerstem Vorteil. Man nehme ein paar Gramm des ominösen Spezialsalzes, hält so lange mit einem Brenner drauf bis es geschmolzen ist (immerhin geschieht dies erst bei etwas um die 360 °C) und wirft anschließend ein Gummibärchen hinein.
Seinerzeit wollte uns die Referendarin den Energiegehalt von Zucker näher bringen, was mit einem brennenden Gummibärchen gar nicht mal so blöd war und natürlich entsprechende Begeisterung hervorgerufen hat.
Die heftige Reaktion hat etwas mit dem Zucker im Gummibärchen zu tun, da die Reaktion die im Gummibärchen vorhandenen organischen Moleküle als Brennmaterial benötigt. Aber die allein machen es natürlich auch nicht. Der andere Reaktionspartner ist, ja das Spezialsalz, nämlich Kaliumchlorat KClO3.
Kaliumchlorat gehört zu den etwas stärkeren Oxidationsmitteln, d.h. es nimmt gerne Elektronen auf. „Stärker“ bedeutet dabei auch, dass dies recht schnell und heftig geschieht. Durch das Erhitzen wird außerdem noch Sauerstoff frei, was ebenfalls als Oxidationsmittel fungiert.
Auf der anderen Seite reagieren organische Moleküle, die oft viel Energie in Form von chemischer Energie gespeichert haben. Diese Energie äußert sich in den Bindungen zwischen den Atomen. Das Spalten von Bindungen (aller Reaktionsteilnehmer) und das Bilden neuer Bindungen wirken sich auf die gesamte Energiebilanz einer Reaktion aus. Wird durch Spaltung Energie verbraucht und durch Bildung wieder gewonnen, so kommt es auf zum Schluss darauf an, wie viel in Summe übrig bleibt - und das kann auch mal zu einer Explosion führen.
Auf der anderen Seite verschwindet das Gummibärchen und das Reaktionsgemisch blubbert. Das liegt daran, dass unter anderem viele Gase entstehen - z.B. das Kohlenstoffdioxid. Auch das hat Auswirkungen auf die Energiebilanz einer Reaktion, denn hat man am Anfang ein energiereiches Molekül, dann kann viel Energie freiwerden. Der Fluch und Segen des Kohlenstoffdioxids ist eben, dass es ein recht energiearmes Molekül ist (einer meiner Professoren bezeichnete es mal als „thermodynamischen Sumpf“, da man es nur schwerlich wieder zu was anderem reagieren lassen kann). Deshalb hat man auch solche Schwierigkeiten, es irgendwie zu nutzen, denn dafür müsste man eher Energie reinstecken.
Ganz besonders wenn Zucker in dem Gemisch anfängt zu reagieren, wird die enorme Energiemenge sichtbar. Für unseren Körper beutetet das aber nichts anderes, dass es jedes bisschen Energie, das ihm der Zucker gibt, ausnutzt, immerhin ist das, was wir ausatmen, zu einem guten Teil auch Kohlenstoffdioxid. Für unsere Umwelt wiederum bedeutet es, dass es mit einem energiearmen Molekül umgehen muss. Und genau das schafft sie auch in Maßen. Kohlenstoffdioxid in passenden Mengen ist für Pflanzen lebenswichtig und kann durch Photosynthese als Kohlenstoffquelle zugänglich gemacht werden - logisch, dass es viele Wissenschaftler weltweit gibt, die eine künstliche Photosynthese zu entwickeln versuchen. Völlig erfolglos sind sie dabei auch nicht, schon heute gibt es erstaunlich effektive Wege Kohlenstoffdioxid zu nutzen, z.B. bei der Herstellung von Harnstoff, welches eine unglaublich wichtige Grundchemikalie ist.
Gummibärchen selbst haben natürlich ihren Wert für unser Leben längst erwiesen. Das erklärt auch, wieso das hier schon der zweite Gummibärchen-Versuch ist, den ich poste… :D
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