Feuer und Flamme – Stoffe verbrennen

"Feuer" ist geradezu ein Musterbeispiel für die Kunst des Menschen, sich natürliche Phänomene zu Nutze zu machen. "Nutzen" lässt sich Feuer in der Tat auf vielfältige Weise. Und schön sieht's dabei auch noch aus! Manchmal reden wir sogar davon, SELBST "Feuer und Flamme" für etwas zu sein. Dass "Stoffe verbrennen" dabei nicht nur Zerstörung bedeutet, wirst du in diesem Video sehen. Erstmal ganz grundsätzlich: Was ist Feuer überhaupt? Wir sprechen von "Feuer", wenn wir "Flammen" sehen, also dieses tanzende, züngelnde, meist gelbliche Licht. Wenn wir eine Kerze anzünden, scheint die Flamme aus dem "Nichts" zu erscheinen. Aber das stimmt natürlich nicht! Es dauert einen kleinen Moment, bis der Docht wirklich brennt, denn es muss Folgendes passieren: Die Flamme des Streichholzes gibt "Wärme" ab. Diese bringt das Wachs der Kerze teilweise zum Schmelzen. Der Docht saugt das flüssige Wachs auf und nach OBEN. Dort verdampft das Wachs. Erst dann entzündet es sich und wir sehen eine Flamme. Die Flamme ist also eine Leuchterscheinung des brennenden Wachs-GASES. Je mehr Gas aufsteigt, desto größer die Flamme. Aber Gase breiten sich doch im Raum aus – wieso ist das Feuer dann nur an der Dochtspitze? Dazu müssen wir klären, was "brennen" eigentlich bedeutet. Wenn etwas "verbrennt", heißt das nicht nur, dass der Stoff (wie hier das Wachs) gasförmig wird und leuchtet; es findet vor allem eine "chemische Reaktion" statt. Das gasförmige Wachs "reagiert" mit dem Sauerstoff in der Luft. Konkret heißt das: Die "Kohlenstoff-" und "Wasserstoff-Atome" (aus denen Wachs hauptsächlich besteht) verbinden sich mit "Sauerstoff" zu "Kohlenstoffdioxid" und "Wasser". Es entstehen also zwei neue Stoffe. Das "C-O-zwei" und der Wasserdampf LÖSEN sich in der Luft, kühlen dabei ab, und leuchten deshalb nicht mehr. Eine Verbrennung ist also eine chemische Reaktion mit "Sauerstoff". Dabei entstehen "Oxide", also Verbindungen der Ausgangsstoffe mit Sauerstoff. Deshalb nennt man das Ganze auch "Oxidation". Was manchmal als schwarzer Ruß bei einer Kerzenflamme zu sehen ist, sind übrigens "Kohlenstoffreste", die nicht vollständig zu Kohlenstoffdioxid verbrannt sind. Kohlenstoff steckt nicht nur in "Wachs", sondern auch in "Kohle", "Holz" und "Öl". All diese Stoffe sind "brennbar". Aber auch andere Stoffe, wie Metalle, können mit Sauerstoff reagieren, also "oxidieren". Das geschieht manchmal ganz unscheinbar, zum Beispiel wenn "Eisen" zu "Eisenoxid" rostet, manchmal aber auch mit einer Flamme, wie bei "Magnesium". Da stellt sich die Frage: Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit ein Feuer entsteht? Egal ob Kerzenwachs, Holz oder Magnesium – es muss auf jeden Fall ein brennbarer Stoff vorhanden sein, also ein "Brennstoff". Außerdem natürlich "Sauerstoff" – wenn der fehlt, gibt es keine chemische Reaktion. Der Sauerstoff in der Luft reicht aus, solange diese den Brennstoff gut erreichen kann. Kleine Holzspäne brennen viel besser als ein ganzes Holzscheit, weil mehr "Oberfläche" des Brennstoffs mit Sauerstoff in Kontakt ist. Aber nicht alles, was brennbar ist, fängt gleich Feuer an der Luft. Das wäre ziemlich unangenehm. Es braucht noch eine entscheidende Zutat: WÄRME. Die Kerze haben wir über ein Streichholz entzündet. Durch die zugeführte Wärme haben wir einerseits das Wachs VERDAMPFT, und andererseits so weit erhitzt, dass die Zündtemperatur des Wachses erreicht wurde. Das ist die Temperatur, die überschritten werden muss, damit sich ein Brennstoff entzündet und ein Feuer entsteht. Wenn die Kerze dann erstmal brennt, liefert sie selbst genug Wärme, um das Feuer (also die Oxidationsreaktion) fortzuführen. Eine Flamme oder ein Zündfunke ist am Anfang hilfreich, aber mit genug "Wärme" gar nicht zwingend notwendig. Die Zündtemperatur des "Streichholzköpfchens" haben wir beispielsweise mit der Wärme überschritten, die durch die REIBUNG an der rauen Schachtelseite entstand. Und Zeitungspapier kann allein durch die Hitze einer Herdplatte Feuer fangen! DIESE Tabelle zeigt dir einige Zündtemperaturen, bei denen sich die Stoffe nur durch WÄRME, also ohne Zündfunke, entzünden. Unser "Flammendreieck" drückt aber auch aus, dass ein Brand nicht stattfinden kann, also auch ABBRICHT, wenn eine der drei Voraussetzungen weggenommen wird. Ein Feuer kann also gelöscht werden, indem ihm der Brennstoff entzogen wird. Oder auch, indem es ERSTICKT, also die Sauerstoffzufuhr unterbrochen wird. So erlischt eine Kerze unter einem Glas, sobald der Sauerstoff darin durch die Verbrennungsreaktion verbraucht wurde. Und der Klassiker unter den Brandbekämpfungsmitteln, das Wasser? Das macht nichts anderes, als den Brennstoff ABZUKÜHLEN. Es sorgt also dafür, dass die Temperatur unter die Zündtemperatur sinkt und damit nicht mehr genug Wärme vorhanden ist, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten. Ganz schön viel Chemie steckt in so einem Feuerchen! Fassen wir zusammen: Eine Verbrennung ist eine "Oxidation", also eine chemische Reaktion eines Stoffes mit "Sauerstoff". "Flammen" sind dabei eine Lichterscheinung des Gases, das durch Verdampfung des Brennstoffes frei wird. "Brennstoff", "Sauerstoff" und "Wärme" sind die Voraussetzungen, um ein Feuer zu entzünden und eine Verbrennung aufrechtzuerhalten. Ein Feuer kann durch "Entzug des Brennstoffes", durch "Ersticken" (also Wegnahme des Sauerstoffes) oder durch "Abkühlen unter die Zündtemperatur des Brennstoffes" gelöscht werden. Nur das Feuer in UNS lässt sich nicht so leicht löschen! Unsere ZELLATMUNG stellt ebenfalls eine "Oxidationsreaktion" dar. Und die läuft und läuft und läuft.