Chemie
Aktivierungsenergie
Warum viele Reaktionen erst einen Anstoß brauchen, bevor sie loslegen.
Das brauchst du vorher
Ein Streichholz kann brennen, aber es liegt ruhig in der Schachtel und tut nichts. Erst wenn du es über die Reibefläche ziehst, flammt es auf. Holz, Papier, Kerzenwachs: Überall steckt Energie drin, aber nichts davon brennt einfach los. Warum viele Reaktionen erst einen Anstoß brauchen, klärst du hier.
Der Hügel vor dem Tal
Stell dir eine Kugel vor, die in einer kleinen Mulde auf einem Berg liegt. Unten im Tal wäre sie viel besser aufgehoben, aber von allein rollt sie nicht los: Vor ihr liegt ein Hügel. Erst wenn du sie über die Kuppe schiebst, rollt sie von selbst hinunter. Genauso geht es vielen Reaktionen: Die Ausgangsstoffe müssen erst einen Energie-Hügel überwinden, bevor die Reaktion abläuft. Diese Anschub-Energie heißt Aktivierungsenergie. Wie hoch der Hügel ist, gibt man in Kilojoule an, kurz kJ.
Die Summe bleibt immer 100 %. Energie geht nicht verloren, sie wandelt sich um.
Warum Holz nicht von allein brennt
Holz und der Sauerstoff aus der Luft könnten jederzeit reagieren, dabei würde viel Energie frei. Trotzdem steht dein Regal nicht in Flammen. Der Grund: Bei Zimmertemperatur sind die Teilchen zu langsam. Fast kein Zusammenstoß ist heftig genug, um den Energie-Hügel zu überwinden. Ein Streichholz liefert an einer kleinen Stelle die nötige Anschub-Energie. Dann wird bei der Verbrennung so viel Wärme frei, dass die Nachbarteilchen gleich mit über den Hügel kommen: Das Feuer trägt sich selbst.
Die Zündtemperatur
Für brennbare Stoffe gibt es eine praktische Kennzahl: die Zündtemperatur. Das ist die Temperatur, ab der ein Stoff von selbst zu brennen beginnt, ganz ohne Flamme oder Funken. Papier zündet bei etwa 240 °C, Holz bei etwa 300 °C. Solange ein Stoff kühler bleibt, reicht die Energie der Teilchen nicht über den Hügel. Deshalb ist eine heiße Herdplatte neben einem Geschirrtuch gefährlich, ein warmer Heizkörper aber nicht.
Aufgaben
0 von 6 gelöstZeit zum Ausprobieren. Du kannst nichts kaputt machen, jeder Versuch zählt.
Ein Streichholz liegt in der Schachtel, und es passiert nichts. Was fehlt, damit es brennt?
Du hast die Kugel über die Hügelkuppe geschoben. Was passiert als Nächstes im Bild einer Reaktion, die Energie abgibt?
Holz zündet bei etwa 300 °C. Im Zimmer sind es 20 °C. Um wie viele Grad Celsius muss eine Stelle des Holzes mindestens erhitzt werden, damit es dort zu brennen beginnt?
Die Temperatur, ab der ein Stoff von selbst zu brennen beginnt, heißt ….
Papier zündet bei etwa 240 °C, Holz bei etwa 300 °C. Wie viele Grad Celsius liegt die Zündtemperatur von Holz über der von Papier?
Bring die Schritte in die richtige Reihenfolge, wie ein Streichholz ein Stück Holz in Brand setzt.
- 1Die frei werdende Wärme bringt die Nachbarteilchen über den Hügel, das Feuer trägt sich selbst.
- 2Das Streichholz flammt auf.
- 3Das Holz beginnt an dieser Stelle zu brennen.
- 4Die Flamme erhitzt eine Stelle des Holzes über seine Zündtemperatur.
- 5Du ziehst das Streichholz über die Reibefläche und lieferst die Anschub-Energie.
Damit geht es weiter