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Alt 03.10.2009, 14:51   #3   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.884
AW: Verbrennung von Magnesiumoxid

die frage "leuchtend" oder "nichtleuchtend" bei der flamme verraet dir (indirekt) etwas ueber die gasmischung die zur verbrennung kommt. beispiel kerzenflamme: "nichtleuchtender" teil ~ 1200°C. "leuchtender / gelblicher" teil 800-900°C
eine heisse flamme erhaeltst du dadurch dass viel energie frei wird, was du wiederum dadurch erreichst dass die verbrennung besonders "vollstaendig" ist

und letzteres wiederum erreichst du indem du dafuer sorgst dass genug sauerstoff (mithin luft) zutritt hat, im idealfall ein vernuenftiger ueberschuss

in einer leuchtenden flamme hast du die mischung hingegen "mal eben grade so", und bei luftunterschuss werden dann sogar dinge ggf. nicht/unvollstaendig verbrannt.
eines der produkte der unvollstaendigen verbrennung kann elementarer kohlenstoff sein, und bei stark unvollstaendiger verbrennung kannst du seine entstehung sogar direkt beobachten: das ist naemlich just genau der russ der dann entsteht.
mithin: eine flamme beginnt zu russen wenn sie "weniger sauerstoff hat als sie gebrauchen koennte" (weil zu wenig luft fuer den prozess rankommt)

nun gibt es eine reihe von randbedingungen wie du dieses "zu wenig" provozieren kannst, im einfachsten fall drehst du dem gasbrenner halt den sauerstoff ab (treibst also das weiter, was beim uebergang entleuchtete->leuchtende flamme begonnen wurde)
beim brennstoff "erdgas" ist das allerdings technisch net ganz einfach zu realisieren (weshalb gasflammen in der regel auch net russen), aber es gibt andere brennstoffe da gehts schon einfacher (kerzen: wenn die unguenstig abbrennen und das wachs an den waenden den luftzutritt bloede behindert zum docht), und bei manchen brennstoffen (z.b. aromaten wie toluol o.a.e) musst du sogar aktiv mit "lufteinblasen" nachhelfen wenn du die nicht-russend verbrennen willst

so. weshalb ist aber eine flamme, die ja vorher nicht russte, durch sonn MgO-staebchen zum russen zu bekommen? behindert das MgO staebchen irgendwie den luftzutritt, oder wird es selbst weiter verbrannt und klaut dem brenngas damit sauerstoff oder sowas?

nun, ja, ein wenig behindert das staebchen natuerlich den luftzutritt, allein schon durch seine blosse anwesenheit, aber das ist eher marginal, das ist fuer den effekt allein nicht verantwortlich
weiter verbrennen kann MgO auch nicht mehr, das magnesium hat die chemisch hoechstmoegliche oxidationsstufe bereits erreicht

aber:
(a) das magnesiastaebchen ist kalt. damit entzieht es der flamme energie (weil es ja erwaermt werden muss), und das fuehrt zu einer drastischen veraenderung der abgas-zusammensetzung. hintergrund ist das sog. boudouard gleichgewicht (http://de.wikipedia.org/wiki/Boudouard-Gleichgewicht), und kaelte verschiebt die sitation von "2 CO" hin zu "C + CO2" , und das entstehende C siehst du eben als russ
(b) MgO ist auch ein sog. "verbrennungskatalysator", d.h. es beschleunigt die verbrennung z.b. des kohlenstoff-anteils auf dem weg C--> CO --> CO2
und deine "luftarme" flamme ist reich an "sauerstoff-mangel-verbrennungsgas", mithin an CO
wird nun die weiterverbrennung zu CO2 beschleunigt, so ist einfach lokal nicht mehr genug sauerstoff da um alle kohlenstoffe (zumindest) zum CO "vorzuverbrennen". ein teil des kohlenstoffs aus dem erdgas ist daher gezwungen zu elementarem kohlenstoff zu werden (weil eben die anderen kohlenstoffe auf dem weg zum CO2 sich jeweils zwei sauerstoffe gegriffen haben, statt vorher nur "jeder eins")

beide prozesse zusammen sind fuer das russen verantwortlich, wobei der erste (weil das staebchen sich ja auf flammtemperatur erwaermt) nur am anfang wirklich relevant ist

und in einer entleuchteten flamme ist eben (weil heisser) genug sauerstoffueberschuss und energie vorhanden, damit sie diese "kleinen stoerungen" durch das magnesiastaebchen locker ueberspielen kann: das magnesiastaebchen ist halt nur bei einer leuchtenden, also "auf der kippe stehenden" flamme sowas wie "der tropfen der das fass zum ueberlaufen bringt", die nicht-leuchtende flamme hat da hingegen reserven ohne ende

gruss

ingo

Geändert von magician4 (03.10.2009 um 14:58 Uhr)
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