Organische Chemie
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Organische Chemie Fragen und Antworten zur Chemie der Kohlenwasserstoffe. Hier kann alles von funktionellen Gruppen über Reaktionsmechanismen zu Synthesevorschriften, vom Methan zum komplexen Makromolekül diskutiert werden.

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Alt 10.12.2019, 16:07   #1   Druckbare Version zeigen
mmelch21 Männlich
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Themenersteller
Beiträge: 25
Brenndauer verschiedener Wache

Hallo,

Ich habe in der Uni ein Experiment durchgeführt welches ich bis Donnerstag diskutieren muss (durch ein Protokoll). Jedoch kenn ich mich nicht ganz aus und hoffe das mir jemand von euch helfen kann.

Beim Experiment ging es darum, verschiedene Wachse auf ihre Brenndauer in einem geschlossenen System zu testen. Dazu hatte ich eine Paraffin, eine Stearin, eine Paraffin/Stearin (60:40) und eine Bienenwachs Kerze.
Über die brennende Kerze wurde ein Glas gestülpt und anschließend die Zeit gemessen bis die Kerze aus geht. Pro Kerze 3x und dann einen Mittelwert gezogen.

Ergebnis war, dass die Bienenwachs Kerze c.a 30-40% länger gebrannt hat als die anderen 3. Die anderen 3 Kerzen hatten so ziemlich die gleiche Brenndauer. Also man hat kaum Unterschiede gemerkt.

Bei Bienenwachs handelt es sich ja um ein Ester. Und Parrafin und Stearin sind ja Kohlenwasserstoffkette bzw. Fettsäure.

Wo liegt jetzt der Grund dafür das die Bienenwachs Kerze länger brennt? Einfach daran das die Kohlenstoffkette der Esterbindung(Bienenwachs) wesentlich länger ist und somit mehr Wasserstoffatome besitzt welche umgesetzt werden müssen? Oder lieg ich komplett auf dem Holzweg?

Ich danke euch im Voraus
mmelch21 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.12.2019, 16:39   #2   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 23.573
AW: Brenndauer verschiedener Wache

waren denn die Randbedingungen (Gewicht bzw. Ausmaße der Kerze, Stärke des Dochtes) identisch?
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The State Senate of Illinois yesterday abandoned its Committee on Efficiency and Economy for reasons of 'efficiency and economy'.
De Moines Tribune, 6 February 1955
chemiewolf ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.12.2019, 16:42   #3   Druckbare Version zeigen
mmelch21 Männlich
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Themenersteller
Beiträge: 25
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Ja die Kerzen wurden alle zuerst selber gegossen. Alle 4 Typen wurden in einen leeren Teelichtbehälter bis zum Rand gegossen. Als Docht wurde ebenfalls überall der selbe verwendet. Also normalerweise gab es beim Versuch nur den Unterschied durch die Wachsmaterialien. Unterschiedlicher Volumenverbrauch im Glas wurde durch das selber gießen der Kerzen vermieden da sie alle exakt bis zum Rand gefüllt wurden.

LG
mmelch21 ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 10.12.2019, 17:09   #4   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.753
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Ich würde von etwas anderem ausgehen. Warum geht denn die Kerze überhaupt aus?
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Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim: Allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.

Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
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Alt 10.12.2019, 17:11   #5   Druckbare Version zeigen
mmelch21 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 25
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Ja die Kerze geht aus, da der Sauerstoff in im inneren Verbraucht wird. Oder aber auch wenn der CO2 Gehalt im Inneren zu hoch wird oder?
mmelch21 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.12.2019, 17:24   #6   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.753
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Wurde denn ein Unterschied in der Flammengröße beobachtet?
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Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
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Alt 10.12.2019, 17:28   #7   Druckbare Version zeigen
mmelch21 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 25
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Ja die Flammenhöhen waren immer etwas unterschiedlich. Dann wurde die Kerze einfach so lange brennen gelassen, bis die Flamme wieder die passende Höhe hatte. Paar mal musste man 20-30 Sekunden warten und hin und wieder eine Minute ca. Also darauf wurde schon geachtet bevor wir das Glas darüber gestellt haben. Aber letztendlich erreichten wir bei allen Kerzen optisch gesehen die gleiche Höhe. So gut man´s halt mit dem Auge beurteilen kann.
mmelch21 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.12.2019, 18:01   #8   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.755
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Die Unterschiede ergeben sich durch die unterschiedlichen Viskositäten der flüssigen Wachsschmelzen und durch deren Flammpunkt bei niedriger werdendem Sauerstoffgehalt der Brennluft.
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.12.2019, 18:06   #9   Druckbare Version zeigen
mmelch21 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 25
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Ok. Danke schon mal für diese Info. Aber die Prof. will das ich es auf der Teilchenebene bzw. durch die Unterschiede der chem. Formeln erkläre. Hast du dazu auch noch eine Erklärung eventuell?

Also das was sie erwähnt hat ist,das die Esterbindung etwas besitzt was die anderen nicht haben und sie meinte wenn man sich die Strukturformeln ansieht soll es auf der Hand liegen warum die Bienenwachskerze länger brennt. (lag aber anscheinend bei mir nicht ganz auf der Hand ). Und ich darf nicht nur auf die Sauerstoffatome achten die enthalten sind. (Das war nämlich meine erste Vermutung)
mmelch21 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.12.2019, 18:10   #10   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.753
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Die Brennlänge korreliert m.E. mit dem Sauerstoffverbrauch. Was bedeuten würde, dass die Verbrennung mit dem Bienenwachs langsamer ablaufen würde.

(Evtl. wg. höherer Viskosität, schwererer Verdampfbarkeit, niedrigerer Brenntemperatur, geringerer Energiedichte pro Masse etc. Wahrscheinlich, sehr wahrscheinlich spielt hier eine Mischung unterschiedlicher Faktoren eine Rolle. Z.B. dürfte bei einer niedrigeren Energiedichte die Brenntemperatur niedriger sein. Was wahrscheinlich einen Einfluss auf die Viskosität, die Verdampfbarkeit etc. hat.)

Ich wäre hier mit einer eindeutigen Aussage zu genau einem Grund für das beobachtete Verhalten sehr vorsichtig.
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Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
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Alt 10.12.2019, 18:15   #11   Druckbare Version zeigen
mmelch21 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 25
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Danke für die Erklärung.

Ja genau. Davon hat sie auch gesprochen. Also das die Verbrennung beim Bienenwachs langsamer ablaufen würde. Aber woran liegt das wenn man sich die Strukturformeln ansieht? Einzige was sofort auffällt ist, das die Esterbindung vom Bienenwachs wesentlich mehr C-Atome beeinhaltet. Inwiefern spielen diese dabei eine Rolle?
mmelch21 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.12.2019, 18:53   #12   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 23.098
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Zitat:
Zitat von mmelch21 Beitrag anzeigen
Aber die Prof. will das ich es auf der Teilchenebene bzw. durch die Unterschiede der chem. Formeln erkläre.

Also das was sie erwähnt hat ist,das die Esterbindung etwas besitzt was die anderen nicht haben und sie meinte wenn man sich die Strukturformeln ansieht soll es auf der Hand liegen warum die Bienenwachskerze länger brennt.
Ich bin auf eine spätere Erklärung durch den Prof sehr gespannt,auch für mich liegt da keine Deutung so auf der Hand.
Wenn ihr die Versuchsreihe mehrmals durchgeführt habt,scheint tatsächlich ein Effekt vorzuliegen,der die Nachbrennzeit bei Bienenwachskerzen erhöht.
Leider ist Bienenwachs ein Gemisch verschiedener Stoffe und auch Stoffklassen.
Wenn man von Myricylpalmitat als einen Hauptbestandteil ausgeht (->https://de.wikipedia.org/wiki/Myricylpalmitat ),sieht man einen Carbonsäureester einer insgesamt sehr kohlenstoffreichen Verbindung.
Vgl. mit Palmitinsäure oder Sterinsäure wäre der O-Anteil geringer,ich sehe aber nicht,wie sich dies direkt auswirken sollte.
Auch die Schmelzpunkte der Wachse sind noch vergleichbar.
Jetzt wäre zu klären,wann eine Flamme bei gleichem Sauerstoffvorrat länger brennt.

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.12.2019, 03:44   #13   Druckbare Version zeigen
imalipusram Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.397
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Eine fürchterlich komplexe Aufgabe mit vielen Variablen. IMHO wird das ein großes Ratespiel.

Habt Ihr die Kerzen vorher und nachher gewogen, um die umgesetzten Massen und Volumina zu bestimmen?

Wenn man mal annimmt, daß die physikalischen Paramter aller Wachse gleich sind (Viskosität, Schmelzpunkt, Schmelzwärme etc), und gleichen Volumenumsatz voraussetzt (postuliere ich mal aufgrund identischer Flammengeometrie, das hat aber auch Haken), könnte man sich die Verbrennungsreaktionen angucken: Anhand der mittleren Summenformel, welches Wachs verbraucht wieviel Sauerstoff zur Verbrennung einer bestimmten Menge? (Dann bekommst Du aber unterschiedlich Mengen Kohlendioxid und Wasserdampf, welche das System wiederum beeinflussen: Wärmekapazität, dadurch Gastemperatur, Sauerstoffdiffusion, etc. ). Viel Raum für die Diskussion.
__________________
I solemnly swear that I'm up to no good!
伍佰 (WuBai - Run run run!) (ein Musikvideo mit dem Bambushaus und dem imalipusram unter den Statisten)
Noch ein nettes Video (nerdy, ein LIHA-Robot)
Und so gehts hier manchmal zu (sowas Ähnliches wie Fronleichnam, hier wird TuDiGong, dem Erdgott, tüchtig eingeheizt!) Oder so (auch ungeeignet für Gefahrstoffphobiker) und so und so.
imalipusram ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.12.2019, 09:38   #14   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.753
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Nun hier noch mal ein Beitrag, den ich gefunden habe:

Zitat:
Wovon hängt die Brenndauer ab?

Der durchschnittliche Wachsverbrauch der Paraffinkerzen pro Stunde beträgt etwa 7 bis 8 Gramm, unabhängig vom Kerzendurchmesser und von der Herstellungsmethode.
Bei Kerzen aus Stearin liegt der Verbrauch pro Stunde bei etwa 6 bis 7 Gramm, bei Kerzen aus Bienenwachs noch etwas niedriger.
Bei den Teelichten, Grablichten, Opferlichten ist der Verbrauch pro Stunde etwa halbiert, da diese Modelle in einem Becher abbrennen und die Flamme von der Konstruktion des Produktes her klein bleibt.
Aber: Nicht die leichten Brenndauer-Unterschiede bei den Kerzen in Standardform, sondern die Eigenschaften wie schönes Aussehen, sauberer Abbrand, Tropffestigkeit dürften den Verbraucher am meisten interessieren.
Da es hier wohl um eine Beschreibung der Kerzen geht, dürfte die Angabe wohl eher der Wahrheit entsprechen.

Man hat also eine geringere Brenngeschwindigkeit (die Unterschiede im Sauerstoffverbrauch pro Gramm dürften kaum ins Gewicht fallen).

Woran das nun genau liegt, sei erst mal offen.

Sollte also die Begründung darauf aufbauen, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit bzw. der Stoffumsatz bei allen Brennstoffen gleich ist, dann dürfte sie Müll sein. Je nach Dozent sollte man da aber einfach sein Maul halten. Einige mögen es gar nicht gerne, wenn ihre Erklärung von einem Studenten/Schüler vor versammelter Mannschaft zerlegt wird.
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Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim: Allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.

Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.12.2019, 13:02   #15   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 23.098
AW: Brenndauer verschiedener Wache

Zumindest werden die experimentellen Befunden von mmelch soweit bestätigt.
Aber eine Erklärung,dazu noch auf der molekularen Ebene erschließt sich mir weiterhin nicht.
Ich hoffe,der TES erhält später eine solche Erklärung vom Prof und teilt sie uns hier mit.
Entweder lernt man wieder etwas hinzu oder darf sich erneut über gewisse Qualitäten wundern.

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
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Stichworte
brenndauer, flamme, kerze, verbrennung, wachs

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