Wenn es glüht und leuchtet: Wie erklärt die Chemie Feuer und Flamme. Roger Alberto und Heinz Spring Institut für Chemie, Universität Zürich

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1 Wenn es glüht und leuchtet: Wie erklärt die Chemie Feuer und Flamme Kinderuni Hochrhein Roger Alberto und Heinz Spring Institut für Chemie, Universität Zürich 27. Januar 2016 KHR-1 KHR-1

2 KHR-2

3 Feuer und Flammen tauchen in unserem Leben häufig auf Lagerfeuer Feuerwerk Es gibt die unterschiedlichsten Formen und Farben von Feuer KHR-3

4 Doch was ist Feuer eigentlich? Wir wollen euch zeigen dass Feuer in einer chemischen Reaktion entsteht... wie die Hitze im Feuer entsteht... wie das Licht im Feuer entsteht... dass es Feuer ohne Flammen und Flammen ohne Feuer gibt KHR-4

5 Feuer = Hitze und Licht Was ist nötig damit ein Feuer entsteht? Etwas das brennt + Luft = chemische Reaktion Warum brennt Wasser nicht? KHR-5

6 Was ist eigentlich Hitze? Feuer ist heiss Schauen wir uns Flammen an und messen die Temperatur Wir können Hitze mit dem Thermometer messen, KHR-6

7 Feuer und Flamme... für Chemie Temperatur von Flammen messen KHR-7

8 Was ist eigentlich Hitze? Wir sehen das Feuer, weil es heiss ist und deshalb leuchtet. Können wir Temperatur sichtbar machen? Dieses Licht sieht unser Auge Dieses Licht fühlen wir als Hitze Dieses Licht sieht und photographiert die Infrarot-Kamera KHR-8

9 Was ist eigentlich Hitze? Wir machen in einem Experiment flüssiges Eisen und spüren die Hitze über die unsichtbare Infrarot Strahlung KHR-9

10 Wir machen flüssiges Eisen (1300 C) KHR-10

11 Die Infrarot-Kamera KHR-11

12 Was ist eigentlich Hitze? Wir können unsichtbare Wärme oder Hitze sichtbar machen mit einer speziellen Infrarotkamera Obwohl der Düsenstrahl heisser (800 C) ist als....eine Kerzenflamme (700 C), sehen wir ihn nicht KHR-12

13 Was ist eigentlich Hitze? Feuer und Flammen bestehen aus Gasen Luft besteht aus Molekülen, die sich frei bewegen Gasmoleküle O O N N O C O O 2 Sauerstoff N 2 Stickstoff CO 2 Kohlendioxyd Je schneller sie sich bewegen, umso heisser ist das Gas KHR-13

14 Was ist eigentlich Hitze? Luft besteht aus Molekülen, die sich frei bewegen Je schneller sie sich bewegen, umso heisser ist das Gas Dank an Prof. Peter Hamm, Physikalisch-chemisches Institut UZH KHR-14

15 Was ist ein Feuer? Eine chemische Reaktion, bei der viel Energie entsteht, wird heiss und brennt die Verbrennung von Erdgas mit Luft CH O 2 CO H 2 O + Energie Methan (Erdgas) Sauerstoff aus der Luft KHR-15

16 Was ist ein Feuer? Wir schauen uns die Verbrennung eines Moleküls an O 2 O 2 H 2 O H 2 O CO 2 CH O 2 CO H 2 O+ Energie CH 4 KHR-16

17 Die erstaunliche Erdgas Flamme KHR-17

18 Ein Experiment mit Methan Methan = Biogas = Erdgas Experiment Molekül Methan KHR-18

19 Wie entsteht das Licht im Feuer? In der Hitze bewegt sich ein Atom sehr schnell und..... verliert seine Elektronen (Ionisation) Wenn es die Elektronen wieder einfängt, leuchtet es auf KHR-19

20 Wie entsteht das Licht im Feuer? KHR-20

21 Wie entsteht das Licht im Feuer? Ein sehr sehr sehr heisses Gas leuchtet, wie in einem Blitz Mikrowellensender Mikrowellenofen Bleistiftmine Aluminiumplatte KHR-21

22 Der gefangene Kugelblitz KHR-22

23 Wie entsteht das Licht im Feuer? Wenn eine chemische Reaktion sehr heiss wird, leuchtet sie auf, sie brennt 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 Aluminium Sauerstoff Aluminiumoxid (Korund) KHR-23

24 Wie entsteht das Licht im Feuer? 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 + viel Hitze + Licht Aluminium Sauerstoff Aluminiumoxid (Korund) eine chemische Reaktion wird sehr heiss (Hitze) die Moleküle bewegen sich sehr sehr schnell sie verlieren durch die Geschwindigkeit ihre Elektronen sie fangen die Elektronen wieder ein und leuchten (Feuer) KHR-24

25 Der Aluminium Blitz KHR-25

26 Wie entstehen die Feuerfarben? farbiges Feuer sehen wir im Feuerwerk heisse, unterschiedliche Atome senden farbiges Licht aus, aber sie verbrennen nicht Na Natrium B Bor Ba Barium Sr Strontium KHR-26

27 Farbige Flammen im Feuerwerk KHR-27

28 Kann Schnee brennen? CH O 2 CO H 2 O + Energie Methan = Biogas = Erdgas CH 4 KHR-28

29 Brennender Schnee KHR-29

30 Kann Schnee brennen? Tief im Meer produzieren Bakterien Biogas CH 4 Wasser H 2 O umschliesst das CH 4 und gefriert Es entsteht Methanschnee CH 4 6H 2 O KHR-30

31 Kann Schnee brennen? So sieht Methanschnee als Molekül aus Methanschnee brennt und leuchtet ORTEP KHR-31

32 Brauchen wir Luft für ein Feuer? CH O 2 CO H 2 O + viel Hitze + Licht Erdgas Sauerstoff aus Luft Ein Feuer ohne Sauerstoff (Luft) hört auf zu brennen: Aber es gibt brennbare Stoffe, die Luft in sich tragen zum Beispiel Kohlendioxid CO 2 KHR-32

33 Feuer ohne Luft aber mit Kohlendioxyd KHR-33

34 Brauchen wir Luft für ein Feuer? 2 Mg + CO 2 MgO + C + Energie Magnesium Kohlendioxid Kohle Magnesium brennt auch ohne Luft aber mit CO 2 Manche Substanzen brennen sogar mit Wasser KHR-34

35 Gibt es kaltes Feuer? Eigentlich nicht denn Atome bewegen sich sehr schnell damit sie leuchten Aber es gibt Licht ohne Feuer KHR-35

36 Gibt es kaltes Feuer? Bei vielen Reaktionen wird nicht Hitze und Licht frei... 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 + viel Hitze + Licht... sondern nur Licht ohne Hitze. NH 2 O NH 2 O NH NH O + O - 2 O - + Licht O O KHR-36

37 Kaltes Feuer KHR-37

38 Was kann ich mit nach Hause nehmen In einer chemischen Reaktion wird es heiss (Hitze) 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 + viel Hitze + Licht Wenn etwas heiss ist, bewegen sich die Moleküle sehr schnell Bei der schnellen Bewegung verlieren die Moleküle Elektronen Kommen die Elektronen zurück, leuchtet das Gasmolekül KHR-38

39 Was kann ich mit nach Hause nehmen Es gibt Feuer ohne Licht Es gibt auch Feuer ohne Luft Es gibt auch Feuer ohne Hitze nur mit Licht KHR-39

40 Kinder-Universität Zürich Sabine Salis-Gross, Sabina Hünerwadel Sibylle Leuthold, Katharina Furrer Lucien Pauli (Physik Institut) Claudia Wilden (Flughafen Zürich) Francine Klopfenstein (Flughafen Zürich) Azmi Baumann (UZH Informatikdienste) Universität Zürich KHR-40

41 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Kommt gut nach Hause! KHR-41

42 Feuer und Flamme... für Chemie Der bellende Hund KHR-42

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