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Alt 07.02.2008, 14:23   #1   Druckbare Version zeigen
Janöö  
Mitglied
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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?
__________________
Gruß Martin
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Alt 14.02.2008, 09:16   #2   Druckbare Version zeigen
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nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Entstehung von Ruß beim Verbrennen von Kohlenwasserstoffen

Was ist eigentlich Deine Frage - oder wolltest Du nur deine Überlegungen übermitteln?

Zitat:
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.
Beim Autogenschweißen nutzt man eine reduzierende Flamme die dennoch nicht merklich Ruß produziert, obwohl der Hauptteil des Sauerstoffbedarfes aus der Umgebungsluft und nicht aus der Druckflasche kommt.

Damit sich Kohlenstoffpartikel vollständig mit Sauerstoff umsetzen spielen viele Faktoren eine Rolle(Oberflächenbeschaffenheit, Reaktionstemperatur, Verteilung und natürlich auch der zur Verfügung stehende Sauerstoff...)

Ein Stück Kohle lässt sich nur widerwillig mit einem Feuerzeug entzünden und liefert bei der Verbrennung dann reichlich Ruß, eine Kohlenstaubexplosion läuft dagegen spontan und wohl fast rußfrei ab...
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Alt 14.02.2008, 14:45   #3   Druckbare Version zeigen
Janöö  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 31
AW: Entstehung von Ruß beim Verbrennen von Kohlenwasserstoffen

Zitat:
Zitat von hw101 Beitrag anzeigen
Was ist eigentlich Deine Frage - oder wolltest Du nur deine Überlegungen übermitteln?
Ich möchte gerne wissen, wovon es abhängt, dass eine Verbrennung unter Rußbildung abläuft. Insbesondere, ob die Zusammensetzung und Struktur des verbrennenden Stoffs Aussagen darüber zulässt, ob und wie stark unter vergleichbaren Bedingungen Rußbildung eintritt.

Da ich über die sufu und google nichts Hilfreiches gefunden hab, hab ich mir selbst ein paar Gedanken gemacht und möchte nun wissen, ob das in die richtige Richtung geht. Für gute Stichworte, unter denen ich mich mal in der Bibliothek schlau machen könnte, wär ich auch dankbar.
__________________
Gruß Martin
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