Verbrennungsprodukte und Nachweisverfahren einfach erklärt

Wenn eine Kerze auf dem Geburtstagstisch stundenlang brennt, wird sie immer kleiner, bis sie am Ende scheinbar komplett verschwunden ist. Aber löst sich das feste Wachs wirklich einfach in Luft auf? In der Chemie geht niemals etwas verloren! In diesem Artikel zum Thema Verbrennungsprodukte und Nachweisverfahren finden wir heraus, in welche unsichtbaren Stoffe sich das Wachs verwandelt und mit welchen chemischen Tricks wir diese unsichtbaren Gase sichtbar machen können.

Schnellantwort

Verbrennungsprodukte sind die neuen Stoffe, die entstehen, wenn ein Material mit Sauerstoff reagiert. Bei einer Kerze sind das unsichtbares Wasser und Kohlenstoffdioxid. Durch spezielle Nachweisverfahren wie Wassertestpapier und die Kalkwasserprobe können diese Gase sichtbar gemacht und eindeutig identifiziert werden.

Vorwissen

• Chemische Reaktion: Aus Ausgangsstoffen (Edukten) entstehen völlig neue Stoffe (Produkte) mit neuen Eigenschaften. Beispiel: Wenn Holz verbrennt, entstehen als neue Stoffe Asche und Rauch.
• Verbrennung: Eine chemische Reaktion, bei der ein Stoff mit Sauerstoff reagiert. Beispiel: Ein Lagerfeuer braucht ständige Luftzufuhr (Sauerstoff), um weiterzubrennen.

Aufgabentyp 1: Die unsichtbaren Produkte der Kerze und ihre Nachweise

Wenn Wachs brennt, reagiert es mit dem Sauerstoff aus der Luft. Das Wachs verschwindet nicht einfach, sondern verwandelt sich in zwei völlig neue, unsichtbare Gase: Wasser (als heißer Wasserdampf) und Kohlenstoffdioxid.

Die Wortgleichung für diese chemische Reaktion lautet:

$\text{Wachs} + \text{Sauerstoff} \to \textcolor{#9570FF}{\text{Kohlenstoffdioxid}} + \textcolor{#08BFFF}{\text{Wasser}}$

Da wir diese beiden Gase mit bloßem Auge nicht sehen können, nutzen Chemiker spezielle Tests, sogenannte Nachweisreaktionen, um sie zu entlarven:

• Der Wassernachweis: Man nutzt spezielles Wassertestpapier. Wenn unsichtbarer Wasserdampf darauf trifft, verfärbt sich das Papier sofort.
• Der Kohlenstoffdioxidnachweis: Man leitet das Gas in klares Kalkwasser (die sogenannte Kalkwasserprobe). Ist Kohlenstoffdioxid vorhanden, wird das Kalkwasser plötzlich milchig-trüb.

Die Geister-Gase einfangen

Zweck: Wir fangen die unsichtbaren Abgase einer Kerze auf und weisen Wasser und Kohlenstoffdioxid nach.

Materialien: 1 brennende Kerze, 1 Glastrichter mit Schlauch, 1 U-Rohr (Glasrohr in U-Form), Eiswasser im Becherglas, 1 Flasche mit klarem Kalkwasser, Wassertestpapier, Vakuumpumpe (um die Gase anzusaugen).

⚠️ Sicherheitshinweis: Offenes Feuer und heiße Gase! Haare zusammenbinden und Schutzbrille tragen. Das Experiment darf nur unter Aufsicht einer Lehrkraft durchgeführt werden.

Durchführung:

1. Stülpe den Glastrichter umgekehrt über die brennende Kerze, um die Abgase aufzufangen.
2. Sauge die Gase durch den Schlauch zuerst in das kalte U-Rohr, das im Eiswasser steht.
3. Leite die restlichen Gase danach direkt in die Flasche mit dem klaren Kalkwasser.
4. Halte ein Stück Wassertestpapier an die Flüssigkeit, die sich im U-Rohr gesammelt hat.

Beobachtung: Im eiskalten U-Rohr bilden sich kleine, klare Flüssigkeitstropfen. Das Wassertestpapier verfärbt sich, wenn es diese Tropfen berührt. Das klare Kalkwasser in der Flasche wird milchig-trüb.

Erklärung: Der heiße Wasserdampf aus der Flamme kühlt im U-Rohr ab und wird wieder flüssig (kondensiert). Das Testpapier beweist: Es ist Wasser. Das restliche Gas zieht weiter in das Kalkwasser. Die milchige Trübung beweist, dass bei der Verbrennung Kohlenstoffdioxid entstanden ist.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Sammle das unsichtbare Gas aus der Reaktion in einem geschlossenen Gefäß.
2. Kühle das Gas ab und prüfe mit Wassertestpapier auf Wasser.
3. Leite das Gas in klares Kalkwasser, um Kohlenstoffdioxid nachzuweisen.

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 0

Aufgabe

Bei einem Versuch verbrennt ein Schüler ein Stück Holzkohle in einem geschlossenen Gefäß. Er möchte wissen, welche Gase entstanden sind. Er leitet das entstandene Gas durch ein eiskaltes Rohr und danach in klares Kalkwasser. Im kalten Rohr bildet sich keine Flüssigkeit und das Wassertestpapier bleibt unverändert. Das Kalkwasser wird jedoch stark milchig-trüb. Welche Verbrennungsprodukte hat der Schüler nachgewiesen? Begründe deine Antwort.

Lösung Schritt für Schritt

Fortschritt

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   Schritt 1
   Auf Wasser prüfen

   Das Wassertestpapier hat sich nicht verfärbt und es hat sich keine Flüssigkeit im kalten Rohr gebildet. Es ist also kein Wasser entstanden.

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   Schritt 2
   Auf Kohlenstoffdioxid prüfen

   Das Kalkwasser ist milchig-trüb geworden. Das ist der eindeutige Nachweis für Kohlenstoffdioxid.

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   Schritt 3 · Ergebnis
   Schlussfolgerung ziehen [Antwort]

   Der Schüler hat bei der Verbrennung von Holzkohle nur Kohlenstoffdioxid nachgewiesen, da die Kalkwasserprobe positiv war, der Wassertest jedoch negativ ausfiel.

Ergebnis:

Der Schüler hat bei der Verbrennung von Holzkohle nur Kohlenstoffdioxid nachgewiesen.

Wichtige Erkenntnisse

• Bei der Verbrennung von Wachs entstehen die unsichtbaren Gase Wasser und Kohlenstoffdioxid.
• Wasser wird mit Wassertestpapier nachgewiesen (das Papier verfärbt sich).
• Kohlenstoffdioxid wird mit der Kalkwasserprobe nachgewiesen (das klare Wasser wird milchig-trüb).
• Die Wortgleichung lautet: $\text{Wachs} + \text{Sauerstoff} \to \text{Kohlenstoffdioxid} + \text{Wasser}$.