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Alt 07.02.2008, 14:23   #1   Druckbare Version zeigen
Janöö  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 31
Entstehung von Ruß beim Verbrennen von Kohlenwasserstoffen

Wenn Kohlenwasserstoffe unvollständig verbrannt werden, kann Ruß entstehen. Soweit klar. Aber wodurch kommt es eigentlich zur unvollständigen Verbrennung?
Verschiedene Hypothesen von mir:

1. Verantwortlich ist der Sauerstoffmangel, der sich aus der Reaktionsgleichung der vollständigen Verbrennung ergibt.
Bsp.: Zur Verbrennung von 1 Mol Ethan werden 3,5 Mol Sauerstoff gebraucht, für 1 Mol Pentan 8 Mol Sauerstoff. Bei gleichem Volumenanteil in der Luft steigt mit der Kettenlänge des Kohlenwasserstoffs also der Sauerstoffbedarf. Folglich müsste das Rußen mit der Kettenlänge immer mehr zunehmen, was auch zu beobachten ist: Methan gar nicht, Pentan etwas, Paraffin schon ganz gewaltig.
Andererseits erklärt das auch nicht alles, da für die vollständige Verbrennung von 1 Mol Acetylen nur 2,5 Mol Sauerstoff verbraucht wird, also weniger als für Ethan und trotzdem gibt's eine gewaltige Rauchentwicklung bei der Acetylenverbrennung an der Luft. Also das kann's irgendwie nicht sein.

2. Der Dampfdruck spielt eine wichtige Rolle.
Bsp. Ethan und Acetylen:
Ethin: 4,25 MPa bei 20°C.
Ethan: 3,8 GPa bei 20°C, also 1000 mal größer.
Das Ethan breitet sich also viel schneller durch Diffusion aus als Acetylen, durchmischt sich daher schneller mit der nachströmenden Luft, woraus ein höherer Sauerstoffanteil im Gemisch entsteht.
Und der Dampfdruck nimmt in der homologen Reihe der Alkane mit steigender Kettenlänge ab. Stimmt also auch mit der zunehmenden Rußentwicklung bei höheren Kohlenwasserstoffen überein. Macht also schon mal Sinn für mich.

3. Die Reaktionsgeschwindigkeit spielt eine Rolle.
Ist nur eine Überlegung. Könnte ja sein, dass bei Acetylen die Verbrennung viel schneller verläuft als bei Ethan, der Sauerstoff nicht schnell genug nachströmen kann und daher Sauerstoffmangel entsteht.

4. Die Bindungsenergie spiel eine Rolle.
Auf dieser Seite
http://www.chemienet.info/4-gas.html
steht, dass ungesättigte Verbindungen mit rußender Flamme verbrennen.
Daher die Idee, dass der höhere Energieaufwand zur Spaltung von Mehrfachbindungen zu unvollständiger Verbrennung führt.

Ideen?
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Gruß Martin
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