Verbrennungsreaktionen kennst du aus deinem Alltag vom Grillen, den Kerzen am Tannenbaum oder auch vom Benzin im Auto. Bei solchen Verbrennungsreaktionen spielt Sauerstoff eine entscheidende Rolle. In den folgenden Abschnitten betrachten wir Verbrennungsreaktionen mit Sauerstoff und die dabei entstehenden Oxide etwas genauer.
Metalle können mit Sauerstoff reagieren
Wird Eisenwolle in der Flamme des Bunsenbrenners erhitzt, fängt sie an zu Glühen. Das Glühen wandert einmal durch die gesamte Eisenwolle hindurch und es entsteht ein grau-schwarzer, spröder Feststoff. Dieser neue Stoff entsteht, weil das Eisen mit gasförmigem Sauerstoff aus der Luft reagiert. Das Experiment kann auch mit reinem Sauerstoff durchgeführt werden, dann verläuft die Reaktion heftiger. Eisen und Sauerstoff bilden einen neuen Stoff. Ein Stoff, der sich aus einem Metall und Sauerstoff bildet, wird Metalloxid genannt. Reagiert also Eisen mit Sauerstoff, so entsteht der neue Stoff Eisenoxid.
\(\ce{Eisen + Sauerstoff -> Eisenoxid }\)
\(\ce {3 Fe +2 O2->Fe3 O4\, (exotherm)}\)
Durch das Glühen können wir erkennen, dass es sich dabei um eine exotherme Reaktion handelt. Es wird Energie in Form von Wärme und Licht freigesetzt.
Nichtmetalle können mit Sauerstoff reagieren
Wird beim Grillen ein Stück Holzkohle entzündet, reagiert es, wie zuvor die Eisenwolle, mit Sauerstoff aus der Luft und verbrennt. Holzkohle ist im Gegensatz zum Eisen kein Metall, sondern ein Nichtmetall. Auch bei der Reaktion von Nichtmetallen mit Sauerstoff entstehen Oxide. Reagiert Holzkohle (Kohlenstoff) mit Sauerstoff entsteht Kohlenstoffdioxid (\(\ce {CO2}\)). Herrschen sehr hohe Temperaturen oder Sauerstoffmangel, kann auch giftiges Kohlenstoffmonooxid (\(\ce {CO}\)) gebildet werden.
\(\ce {Kohlenstoff + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid}\)
\(\ce {C + O2->CO2\, (exotherm) }\)
Die Reaktion von Kohlenstoff und Sauerstoff ist ebenfalls exotherm. Es wird Energie freigesetzt. Dies kannst du zum Beispiel an dem Glühen der Kohle erkennen und an der entstehenden Wärme. Diese nutzen wir dann zum Grillen von Fleisch und Gemüse auf dem Grill.
Zusammenfassung
Sowohl Metalle als auch Nichtmetalle können mit Sauerstoff reagieren. Dabei findet in vielen Fällen eine Verbrennungsreaktion statt und es wird Energie in Form von Wärme freigesetzt. Den Stoff, der bei der Reaktion von einem Metall bzw. Nichtmetall mit Sauerstoff entsteht, nennen wir Oxid.
\(\ce {Metall + Sauerstoff → Metalloxid (exotherm) }\)
\(\ce {Nichtmetall + Sauerstoff → Nichtmetalloxid (exotherm) }\)