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Knallgas-Reaktion

Chemie

Basiswissen


Als Knallgas bezeichnet man ein explosionsfähiges Gemisch von Wasserstoff und Sauerstoff[1] mit mindestens 4 Volumenprozent Wasserstoff[7]. Die Reaktionsgleichung ist: 2H₂ + O₂ → 2H₂O + 485 kJ. Die Zündtemperatur liegt bei bei etwa 600 °C[2], die Temperatur der weitgehend unsichtbaren Verbrennung bei etwa 3000 °C.[3]

Das Aussehen einer Knallgas-Reaktion


Zündet man ein Gemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff, etwa mit einer kleinen Flamme von einem Feuerzeug, so kommt es bei ausreichender Menge von Gas zu einer Explosion.[4] Diese kann man deutlich hören, daher auch der Name Knallgas.



Wasserstoff und Sauerstoff explodieren an der Flamme von einem Feuerzeug. Die Flamme ist an sich unsichtbar. Die gelbe Färbung nahe an der Spritze kommt möglicherweise von verbrannten Kunststoff oder von Natriumsulfat, das zuvor mit der Spritze in Kontakt gekommen war. Die Spitze der Spritze war nach der Reaktion gut erkennbar verschmort.

Die Flamme[5] ist für das bloß Auge kaum sichtbar[6]. Erst wenn andere Stoffe, die verbrennen können, von der Flamme erfasst werden, wird sie über eine Färbung sichtbar. Die Temperatur bei einer Knallgas-Reaktion liegt bei etwa 3000 °C[3], die Detonationsgeschwindigkeit bei 2820 m/s.

Reaktionsgleichung



Legende



Die Explosion als Kettenreaktion


Unter normalen Alltagsbedingungen reagieren Sauerstoffmoleküle (O₂) und Wasserstoffmoleküle (H₂) kaum miteinander. Wird aber das Wasserstoffmolekül aufgebrochen in zwei H-Teilchen, sogenannte Radikale, dann kann es zu heftigen Reaktionen mit Sauerstoff kommen. Das Aufbrechen H₂→2H kann ausgelöst werden durch starke UV-Strahlung (ultraviolette Strahlung), hohe Temperatur oder einen Katalysator. Hat erst einmal eine exotherme Explosion eingesetzt, bricht die freiwerdende Energie weitere H₂-Moleküle auf und der Prozess beschleunigt sich von alleine. Bei günstigen Bedingungen erzeugt dann jedes gespaltene H₂-Molekül die Spaltung zwei weiter solcher Moleküle. Diese Kettenreaktion nehmen wir dann als Explosion war. Opfer einer solchen Kettenreaktion war das in seiner Zeit berühmte Luftschiff LZ 129 Hindenburg ↗

Fußnoten




Man sieht die Hindenburg während der Brandkatastrophe in Lakehurst. Unknown