Knallgas

Knallgas is en Mischen ut gasförmigen Waterstoff un Suerstoff, de explosionsordig tünnern kann. Wenn de Mischen Kuntakt kriggt to apen Füer (Gloot oder’n Funk), gifft dat de so nöömte Knallgasreakschoon. In Luft ünner atmosphäärschen Druck mutt de Volumenandeel vun’n Watestoff twüschen 4 un 77 % liggen, anners kummt dorbi keen Explosion mehr tostannen. Bi en kuntrolleert Verbrennen gifft dat en Knallgasflamm.

Knallgasreakschoon

Mit Knallgasreakschoon is de explosionsordige, exotherme Reakschoon vun Waterstoff mit Suerstoff meent. Se stellt en Form vun’t Verbrennen dor (Oxidatschoon).

De Reakschoonsglieken is:

$\mathrm {2\ H_{2}+O_{2}\longrightarrow 2\ H_{2}O}$

Dorbi hannelt sik dat üm en bannig vertwiegte Kedenreakschoon (Kedentwiegexplosion), an de Waterstoff-, Suerstoff- un Hydroxyl-Radikalen as Reakschoonsdräger bedeeligt sünd.

$\mathrm {H_{2}\ {\xrightarrow {Energie}}\ H{\cdot }+{\cdot }H\quad (Kedenanfang)}$

$\mathrm {H{\cdot }+O_{2}\longrightarrow {\cdot }OH+O{\cdot }}$

$\mathrm {O{\cdot }+H_{2}\longrightarrow {\cdot }OH+H{\cdot }}$

$\mathrm {{\cdot }OH+H_{2}\longrightarrow H_{2}O+H{\cdot }}$

un wietere Reakschonen.

Dat Reakschoonsprodukt is Water.

De Energie, de op’n molaren Formelümsatz freesett warrt, bedriggt 571,6 kJ/mol (Δ_rH⁰ = −571,6 kJ/mol). Dormit ännert sik de Enthalpie H för en Mol vun’t Water, dat dorbi rutkummt, üm -286 kJ/mol.

As Nevenreakschoon entsteiht ok Waterstoffperoxid na:

$\mathrm {H_{2}+O_{2}\longrightarrow H_{2}O_{2}}$

En analoge, aver strikt kontrolleerte exergone Reakschoon löpt ok in de Mitochondrien vun leven Zellen bi de Endoxidatschoon in’n Komplex IV vun de Atenkeed (bioloogsche Knallgasreakschoon) af. Se deent tovn Winnen vun Energie in de Zellen, d. h. to’n Billn vun ATP-Molekülen:

$\mathrm {O_{2}+4\ e^{-}+4\ H^{+}\longrightarrow 2\ H_{2}O}$

De fre’e Enthalpie ΔG°' vun de Reakschoon kann ut ehr Redoxpotential (+0,5 V) afleidt warrn un bedriggt bi physioloogsch Bedingen (pH 7) −193 kJ/mol.

De glieke Reakschoon finnt ok in en Brennstoffzell statt. Bi ehr Kunstrukschoon warrt de bi de Knallgasreakschoon freesette Energie (Enthalpiedifferenz) – hier nauer: de fre’e Enthalpie oder Gibbs-Energie – ΔG nütt, ahn en Explosion aflopen to laten. De Energie, de dorbi free warrt, warrt to’n Deel as elektrischen Stroom un to’n Deel as Warms afgeven. In de Brennstoffzell löpt de Reakschoon aver langsom un kontrolleert af.

Knallgas lett sik dör de Elektrolys vun Water herstellen, also to’n Bispeel wenn een Stroom dör en verdünnte Süür oder Base leiden deit, oder ok dör’n thermischen Verfall vun Water.

En Knallgasreakschoon is dat ok wesen, as de Challenger-Ruumfähr verunglückt is.

Knallgasproov

De Knallgasproov is in de de Chemie en Nawies för Waterstoff. Man, de is nich spezifisch, vun wegen dat ok t. B. Methan mit Suerstoff en Knallgas billt. Se warrt an sik blots in’n Chemieünnerrict as schienboren Nawies bruukt. De egentliche Verwennen is dat beproven vunvn Luftandeel vun Apparat, de Waterstoff produzeert.

För den Nawies warrt normalerwies dat Gas, dat ünnersöcht warrn schall, in en Reagenzglas an en Füerborn (Bunsenbrenner, Füertüüch) hollen. De Apen vunvt Glas kiekt dorbi na ünnen, üm dat de lichtere Waterstoff nich utneihn kann.

Wenn dat opfungen Gas reinen Waterstoff is, kummt dat to en langsom Verbrennen, oder mitünner to en swack Verpuffen – de Knallgasproov is negativ. Wenn dat opfungen Gas en Mischen ut Waterstoff un Suerstoff, also Knallgas, is, verlöpt de Verbrennen mit en fiepen Luut. Denn is de Proov positiv.

Vun wegen de ünnerscheedlichen Luden bi reinen Waterstoff oder bi en Mischen mit Suerstoff, warrt de Knallgasproov ok to’n Kontrolleeren vun de Reinheit vun en Waterstoff-Atmosphäär bruukt, üm Explosionen in en slaten Fatt to hinnern.

Jüst so as Knallgas explodeert ok dat Chlorknallgas.

Literatur

• Jander, G., Spandau, H.: Kurzes Lehrbuch der anorganischen und allgemeinen Chemie, Springer-Verlag, 1987, Berlin Heidelberg.