In Chemie sollen wir ein Referat über die Verbrennung durch Massenzunahme halten, doch wir kennen, abgesehen von Eisenwolle, garkeinen Stoff der bei der Verbrennung schwerer wird…
Danke schonmal für die Antwort
Chillipaprika 
Sorry, aber den Titel verstehe ich nicht. Massenzunahme durch Verbrennung, O.K. Aber Verbrennung durch Massenzunahme??
Hallo Chillipaprika,
die Verbrennung erfolgt nicht durch Masssezunahme aber bei den meisten Verbrennungen nimmt die Masse zu. Und zwar ist es so, dass ja Verbrennung bedeutet, dass eine Reaktion mit Sauerstoff stattfindet. Aus einem Metall (z.B. Eisen in Form von Eisenwolle) wird ein Metalloxid. Das funktioniert bei allen möglichen Metallen und auch bei anderen Stoffen. Überall wo ein Stoff mit Sauerstoff reagiert entsteht praktisch sein Oxid und dieses hat eine höhere molare Masse als der Stoff selbst, weil ja nun zusätzlich Sauerstoff im Molekül ist.
Allgemein gesagt gilt also
M + O2 --> MO2
M (Stoff, z.B. Metall)
O2 (Sauerstoff)
MO2 (Oxid)
Reaktion = Verbrennung
Da nun aber nicht nur Metalle oxidieren sondern z.B. auch Wasserstoff kann man z.B. auch folgende Reaktionsgleichung aufstellen:
2 H2 + O2 --> 2 H2O
Und um zu zeigen, dass das Reaktionsprodukt (Wasser, in dem Fall also Wasserstoffoxid) schwerer ist als der Ausgangsstoff (Wasser) schaut man sich die Molaren Massen an.
Wasserstoff M = 2 g/mol
Sauerstoff M = 32 g/mol
Wasser M = 18 g/mol
Ein Mol Wasserstoff wieg also 2 g und 1 Mol Wasser wiegt 18 g. Es ist also schwerer geworden durch die Verbrennung.
Insgesamt gilt aber immernoch das Gesetz von der Erhaltung der Masse. Das heisst, die Masse der Ausgangsstoffe ist gleich der Masse der Reaktionsprodukte.
Für die obige Gleichung bedeuted das:
2 mol · 2 g/mol (Wasserstoff) + 1 mol · 32 g/mol (Sauerstoff) = 36 g Ausgangsstoffe
2 mol · 18 g/mol (Wasser ) = 36 g Reaktionsprodukte
Dasselbe funktioniert auch mit Eisen oder anderen Metallen, z.B. Magnesium.
Alles klar?
(weitere Fragen und auch Erfolgsmeldungen gern an flatterine(at)web.de)
Eine, sorry dafür, saublöde Frtage. Massednzuhnahme gibt es nicht. Die Massenerhaltung ist eines der Grundprinzipien in Chemie und Physik. Nur bei Kernreaktionen kann ein Teil der Masse in Energie umgewandelt werden. Und dann nimmt die Masse höchstens ab, aber niemals zu. Bei „normalen“ chemischen Reaktionen bleibt die Masse immer erhalten.
Auch bei deinem Beispiel mit der Eisenwolle gilt die Massenerhaltung. Dein Ausgangsprodukt wird durch die chemische Reaktion schwerer. Das ist richtig. Ganz einfach deshalb, weil aus dem Eisen, zumindest aus einem Teil davon, Eisenoxid geworden ist. Im Eisenoxid ist noch Sauerstoff, der aus der Luft kam, gebunden. Der hat natürlich auch eine Masse und die ist nun hinzu gekommen. Aber diese Masse fehlt dann in der Umgebungsluft. Insgesamt ist die Masse konstant geblieben.
Man könnte vielleicht meinen, dass sich die molare Masse geändert hat. Das ist insofern der Fall, dass Eisenoxid eine wesentlich größere molare Masse hat als Eisen. Aber es ist eben ein anderer Stoff. Die molare Masse des Eisens hat sich nicht vergrößert. Es hat sich nur in Eisenoxid verwandelt. Und das hat eine größere molare Masse.
Das selbe kannst du bei fast jeder Oxidation beobachten. Wenn du Beisiele suchst, bei denen sich Stoffe durch Verbrennung in schwerere Stoffe umwandeln, dann kannst du als Beispiel anführen wie Wasserstoff zu Wasser verbrennt.
Gruß,
Thomas
Hallo zusammen.
Eine Verbrennung ist normalerweise eine Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff. Die Produkte enthalten also die Masse des Ausgangsstoffes plus die Masse des „verbrauchten“ Sauerstoffes und sind dadurch also immer schwerer. Bei der Eisenwolle ist dies leicht überprüfbar. Vebrennt z.B. eine Kerze aus Paraffin, verbrennt dieser Kohlenwasserstoff zu Wasser und Kohlendioxid, welche normalerweie „verschwinden“. Wenn man diese auffängt (z.B. mit trockenem Natriumhydroxid), kann man die Produkte wiegen und sehen, dass sie schwerer sind, als die verbrannte Kerze
Gruß, Michael
Äh, müsste es nicht „Massenzunahme durch Verbennung heißen?“
Egal. Rein chemisch ist die Verbrennung eine Oxidation. Bei allen Stoffen, die bei der Verbrennung keine gasfürmigen Anteile bilden z.B. Kupfer, findet beider Verennung eine Massenzunahme statt, denn es entsteht das schwerere Oxid (hier CuO). Ganz exakt betrachtet ändert sich aber das Gesamtgewicht nicht, denn der Sauerstoff wird am Anfang nicht mitgewogen. Würde man dies tun, könnte man feststellen, dass das Gewicht konstant bleibt.
Das Gesagte gilt selbstverständlich für das Beispiel der Eisenwolle: Fe reagiert zu Fe203. Das Problem ist eher, das Ganze zum Brennen zu bringen, im kompakten Zustand funktioniert das bei Metallen nie. Aluminium muss man z.B. regelrecht zünden (such mal „aluminothermisches Schweißen“.
Holz hingegen entwickelt beim Verbrennen zahllose gasförmige Verbindungen, so dass die Asche wesentlich leichter ist, Kohlenstoff (als Hauptbestandteil) verbrennt zu CO2.
Hallo Chillipaprika,
es werden prinzipiell alle Stoffe bei Verbrennung schwerer, wenn man mit Verbrennung die Reaktion mit Sauerstoff meint.
Wenn etwas mit Sauerstoff reagiert, sind die Produkte der Reaktion zwangsläufig schwerer (genauer: deren Masse nimmt zu), weil der Sauerstoff dabei gebunden wird und der wiegt halt was.
Nun ist einfach nur der Unterschied, ob die Produkte der Verbrennung gasförmig oder fest sind.
Kohlenwasserstoffe (enthalten C und H) verbrennen zu CO2 und H2O (beides bei den Verbrennungstemperaturen gasförmig). Metalle (zB Eisen, Fe) aber reagieren zu den entsprechenden Metalloxiden (Fe2O3). Diese wiederum sind fest und verflüchtigen sich nicht bei der Reaktion.
Gruß SalPeter
Danke das ist eine schöne Frage, das gibt ein gutes Referat her.
Zunächst einmal findet die Verbrennung nicht durch Massezunahme statt, sondern die Masse nimmt wegen der Verbrennung zu. Wobei die Masse aus dem Gasförmigen Reaktionspartner kommt und es nur so aussieht als ob dann mehr Masse da wäre, als vorher. Die Masse war vorher schon da, nur eben in der Luft.
Die alltägliche Beobachtung ist natürlich, dass alles durch Verbrennnung leichter wird. Wenn ein Holz verbrennt, bleibt die Asche übrig und die Asche ist leicht. Natürlich wurde aber die Luft durch Aufnahme von Kohlenstoff schwerer (wenn das Gas abgekühlt ist). Also hat die Luft auch wiederum durch Verbrennung Masse zugenommen.
Da das, was gerne oxidiert aufgrund des Überschusses an Sauerstoff bereits oxidiert ist, (Paradoxerweise widersteht jedoch das Leben ständiger Oxidation), ist die Beobachtung, dass Dinge durch Verbrennung schwerer werden selten.
Es gibt nicht all zu viele gasförmige Oxide, wie z.B. alle Stickoxide, alle Kohlenoxide, Halogenoxide, Schwefeloxide. Jedoch werden auch Gase, die oxidieren meistens schwerer. z.B. CO2 ist schwerer als Luft und immer wieder ersticken Bauern in Silos oder Weinkellern. SO3 ist schwerer als SO2.
Sehr viele Oxide sind fest, nur manchmal zerstauben sie eben bei der Verbrennung.
Ich denke hier an Phosphorpentoxid. P2O5. Fängt man den Staub bei der Verbrennung auf, wird man wiegen können, dass die Masse zugenommen hat.
Im Grunde werden alle Metalle durch Oxidation schwerer ohne sich dabei gasförmig zu verabschieden. z.B. Natrium, Calcium, Aluminium. Die Reaktion läuft halt bei Eisenwolle am schönsten ab, man sieht was, es sprüht einem nichts ins Auge und Eisenverbindungen sind eher ungiftig.
Eisen ist ein guter Demontrationsgegenstand, damit keinem was passiert.
Um die Erschwerung zu berechnen gilt folgendes:
Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium bilden gerne 2 Atome Metall mit einem Atom Sauerstoff. Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O. Ihr müsst nur die Atommanssen zusammenrechnen. z.B. Natrium 23g/mol Na2O hat (2*23g +16) g/mol Also ist Natriumoxid 62/46 mal schwerer as das eingesetzte Natrium.
Be, Mg, Ca, Sr, Ba bilden 1 Metall mit einem Sauerstoff. z.B. CaO (gebrannter und ungelöschter kalk)
errechnet sich so:
Atommasse Ca 40 Atommasse CaO=40 + 16=56. Also ist Calciumoxid nacher 56/40 so schwer wie vor der Oxidation.
Hier noch ein paar Gedanken, ich könnt ja das eine oder andere davon aufgreifen, je nachdem, was für euch leicht verständlich ist.
Die meisten unedlen Metalle laufen an der Luft nur an und es sieht nicht so spektakulär aus. (z.B. ist Aluminium unedel und ohne zusätze Matt an der Oberfläche, d.h. man kann sich im Alu schlecht spiegeln)
Auch Interessant ist die Verbrennung von Magnesium, die eine irrsinnig helle Flamme abgibt. Es gibt 2 Arten von Bleistiftspitzern, solche aus Aluminium und solche aus Magnesium. Die aus Magnesium könnt ihr mit etwas Kraft anzünden, aber es dauert erst mal, bis ihr das Magnesium in Brand kriegt aber wenn es brennt scheint es heller als die Sonne. http://www.youtube.com/watch?v=3VwK6mbAvgQ.
Siliciumoxid (SiO2) ist fest. De facto ist Silicium überall vorhanden und zwar als Siliciudimoxid in Kieselsteinen, Quarzsand, Glas.
Silicium ist das zweithäufitste Element der Erdkruste, danach kommt schon das Aluminium, das in der Natur nur als Oxid, aber nie als reinform existiert. Aluminium als Metall gibt es keine 200 Jahre. Auch Silicium wird durch Verbrennung schwerer
Titandioxid ist ein weißes Pigment, das in jeder Weißen Bauhausfarbe vorkommt. Titandioxid ist eigentlich der weiße Stoff schlechhin und wird auch ins Essen reingemischt, damit es weiß aussieht. Auch Kaugummis haben Titandioxid, es ist aber ungiftig.
Für euch sehr interessant:
Auch Gase werden schwerer, wenn sie oxidieren und dann ausgekühlt sind.
D.h. 1l Reiner Wasserstoff ist sehr leicht, also 16 mal leichter als Sauerstoff und 14 mal leichter als Stickstoff. Wenn Wasserstoff mit Sauerstoff reagiert und Wasserdampf übrigbleibt, ist das Gas schwerer, als Wasserstoff aber immer noch leichter als Luft.
Denn H2=2 g/mol --> 2 H2 + O2(32g/mol) --> 2H2O 2*18g/mol.
2 Liter Wasserstoff reagieren mit 1 Liter Sauerstoff und ergeben, nach Abkühlung auch interessanterweise nur 1 Liter Wasserdampf. (Natürlich, wenn die Temperatur über 100° liegt).
Wasserdampf ist also etwas leichter als Luft, das bedeutet auch, dass feuchte Luft aufsteigt. 1L Wasserdampf wiegt etwa 18/28 etwa 64% wie ein liter trockene Luft
CO2 ist schwerer als Luft, und zwar 40/28 (etwa 1,42) mal so schwer. Wohingegen CO etwa gleich schwer ist wie Luft. Nachdem CO irgendwann Oxidiert, wird es ja auch schwerer.
Auch Ozon O3, wenn Sauerstoff O2 mit sich selbst oxidiert ist schwerer als normaler Sauerstoff, eben 1,5 mal schwerer.
Als Faustregel gilt: sofern bei der Oxidation zweier Gasmoleküle ein (und nicht mehrere) größere Moleküle entstehen, ist das Gas nachher schwerer und dichter.
Warum ist das so?
Interessanterweise hat ein Liter Gas bei einem bestimmten Druck und bei einer bestimmten Temperatur immer fast gleich viele Teilchen, egal wie schwer die Teilchen sind. Werden die Teilchen also größer, weil Gasbestandteile Oxidieren, wird das Gas schwerer. Es wird nur deswegen leichter weil es aufgrund der Hitze aufsteigt. Nach der Abkülung ist das Gas aber oft schwerer. p*V=n*R*T
Magnesium nimmt an Masse zu, wenn man Magnesium unter Stickstoff ohne Sauerstoff verbrennt, dann bildet sich nämlich festes Magnesiumnitrid.
Das gleiche Spiel kann man mit Lithium und Stickstoff machen, wodurch sich Lithiumnitrid bildet.
Grundsätzlich ist bei der Massezunahme folgendes zu beachten.
Die Masse nimmt nicht einfach zu, sondern es scheint nur so, denn im Grunde wird die Masse aus der Luft oder aus dem Gas entnommen.
Das bedeutet, dass Brände, auch wenn sie keine Giftgase erzeugen, der Luft Sauerstoff entziehen.
z.B. 55 kg Eisen (1000 mol) verbrennen, dadurch entzieht das Eisen der Luft einmal 1333 mol Sauerstoff (um Fe3O4 zu bilden) 1333 Mol sind 83 kg Sauerstoff. 83 kg Sauerstoff sind gemäß dem Gasgesetz idealer Gase p*V=n*R*T folgende menge: 1333 mol O -> 667 mol O2, infolge dessen:
p Druck in N/m²~ 100000)
V (olumen) unbekannt
n (Stoffmenge in Mol) 667 mol O2
R (unverselle Gaskonstante) 8,314 Nm/(mol*K)
T (Temperatur in Kelvin, Raumtemperatur = 293 K)
V=n*R*T/p
V=667mol*8,314Nm/(mol*K)*293K/(100000N/m²)
V=16,24 m³
Das bedeutet also, 55 kilo oder 7 liter Eisen benötigen 16,24 m³ Sauerstoff. Nachdem aber in der luft nur 20% Sauerstoff enthalten sind, muss das Eisen den Sauerstoff aus 81,24³ Luft entnehmen, das ist ein Würfel aus 4,33 m Seitenlänge. Oder, etwa die Luft einer 30m² Wohnung.
LG, euer ChemieJobs.at Team
Tut mir Leid, aus dem Stegreif weiß ich auch keinen.
Aber das Prinzip sollte so sein, dass beim Verbrennen Sauerstoff an den Stoff gehängt wird.
Aus Kohlenstoff wird ja auch CO_2
Hallo 
Also es funktioniert ganz gut mit Metalloxiden. 
Diese Seite beschreibt einen schönen Versuch zu eurem Thema und beantwortet deine Frage vielleicht genauer:
http://www.chemieexperimente.de/luft/2_12.htm
In Chemie sollen wir ein Referat über die Verbrennung durch
Massenzunahme halten, doch wir kennen, abgesehen von
Eisenwolle, garkeinen Stoff der bei der Verbrennung schwerer
wird…
Eigentlich findet bei jeder Verbrennung eine Gewichtszunahme statt, lässt sich oft aber nicht so einfach feststellen wie bei Eisenwolle. Bei der Verbrennung von Ruß © zu Kohlendioxid (CO2) beispielsweise findet eine Erhöhung von 12 auf 44 Massenanteilen statt, aber CO2 lässt sich nicht so leicht im Unterricht wiegen.
Bei der Verbrennung von Wasserstoff zu Wasser (Knallgasreaktion) findet eine Erhöhung von 2 auf 18 Massenanteilen statt.
Zitat
Verbrennt man ein Element an der Luft, so findet immer eine Reaktion mit dem Luftsauerstoff statt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Oxidation gemäß seinen Reaktionsprodukten - den Oxiden. Oxide gehören zu den am häufigsten auftretenden Verbindungen. Mit Ausnahme der Edelgase vereinigen sich alle Elemente mit Sauerstoff, wobei viele von ihnen je nach ihrer Oxidationsstufe verschiedene Oxide bilden können, wie z.B. Eisen, von dem es Eisen(II)-oxid FeO und Eisen(III)-oxid Fe2O3 gibt.[1] Oxidationen und ihre Produkte begegnen uns vielfach im Alltag. So ist z.B. die Schwefeldioxidbelastung der Luft und der zum Teil daraus resultierende saure Regen genauso ein Thema, wie die stille Oxidation des Rostens von Eisen. Im weiter gefassten Oxidationsbegriff versteht man unter Oxidation ganz allgemein die Elektronenabgabe kleinster Teilchen.
Man unterscheidet Metalloxide und Nichtmetalloxide, die bei der Verbrennung der entsprechenden Elemente entstehen. Die Metalloxide gehören zu den Ionen-, die Nichtmetalloxide zu den Molekülverbindungen. Die Tatsache, dass Metalloxide in fester Form vorliegen, ermög-licht eine einfache experimentelle, qualitative Feststellung der aus der Verbindung mit Sauerstoff resultierenden Massenzunahme mittels einer Balkenwaage und Reißzwecken (siehe Methodik). Bei einem Einsatz von ca. 6 g Eisenwolle ist bei sorgfältig durchgeführtem Versuch eine Massenzunahme von etwa 5-8 Reißzwecken zu erwarten.
Eisenwolle wird mit einem Kartuschenbrenner entzündet und durch erhöhte Luftzufuhr zu einem großen Teil in Eisenoxid umgewandelt. Die Reaktion findet bei dieser einfachen Methode nur unvollständig statt, weshalb Rückschlüsse auf die stöchiometrische Zusammensetzung des Oxids unzulässig sind. Beobachtbar ist allerdings die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Metalls, aufgrund der Vermischung von Metall und Oxid (das Reaktionsprodukt „bröselt" auseinander) und einer deutlichen Massenzunahme.[2] Den Grund für die Massenzunahme kann man mit einem einfachen Teilchenmodell veranschaulichen (siehe Methodik). Mit den Eisenteilchen verbinden sich Sauerstoffteilchen, weswegen das feste Eisenoxid mehr wiegt als die beim Versuch eingesetzte Menge Eisenwolle.
Hallo,
Jede Verbrennug ist mit Massenzunahme verbunden. Eine Verbrennung (oder auch Oxidation) ist gegeben wenn dein Stoff sich mit Sauerstoff (meistens aus der Luft) verbindet. Einen schönen Versuch zur einer nicht ganz so offensichtlichen Massenzunahme findest du unter:
http://www.chemieexperimente.de/luft/2_12.htm
viel Spaß beim Referatschreiben
Grüße Marco