Wo giltet der Massenerhaltungssatz bei der Verbrennung von Baumwolle in der Chemie?

Moin,

,,Die Reaktionsmasse ist gleich groß wie die Gesamtmasse des Ausgsstoffes (sic!)“

steht das so in deinen Lernunterlagen? Dann solltest du das aber ganz schnell vergessen und die korrekte Formulierung lernen.

Die lautet:

»Bei einer chemischen Reaktion ist die Gesamtmasse aller Ausgangsstoffe im Prinzip gleich der Gesamtmasse aller Endstoffe.«

Oder anders gesagt: Bei einer chemischen Reaktion kommt keine Masse hinzu und es geht im Prinzip auch keine Masse verloren.

Dabei liegt die Betonung auf „aller”...

Und habt ihr wirklich Baumwolle verbrannt? Oder war es nicht doch eher Eisenwolle, die da angezündet wurde?

Wenn du Baumwolle anzündest, dann verbrennt sie nahezu vollkommen (es bleibt normalerweise etwas Asche übrig). Die Asche ist dann leichter als es die Baumwolle vorher war.

Bringst du dagegen Eisenwolle zum Glühen, dann ist sie hinterher schwerer als vor dem Versuch.

Wie passt das zusammen? Wird ein Stoff nun durch eine Verbrennung leichter oder schwerer? Oder anders gefragt: Wie passt das zum Satz über die Erhaltung der Masse?

Die Antwort ist, dass beide Beobachtungen nur die „halbe Wahrheit” zeigen.

Es stimmt, dass die Asche leichter als die Baumwolle vom Anfang ist. Aber die Asche ist nicht alles, was berücksichtigt werden muss. Bei der Verbrennung von Baumwolle entstehen nämlich vor allem Kohlenstoffdioxid und Wasser. Beide Stoffe sind unter den Bedingungen der heißen Flamme beim Verbrennungsvorgang gasförmig. Und weil sie gasförmig sind, entschwinden sie in die Luft.

Könntest du also bei der Verbrennung von Baumwolle auch die Luft drum herum vorher und nachher wiegen, dann würdest du feststellen, dass die Luft durch den Verbrennungsprozess schwerer wird. Und zwar genau um den Betrag, um den die Asche leichter ist als die Baumwolle es war.

Bei der Eisenwolle wäre es genau umgekehrt. Bringst du die Eisenwolle zum Glühen, reagiert sie mit dem Sauerstoff aus der Luft. Es entsteht Eisenoxid. Das Eisenoxid ist natürlich schwerer als es das Eisen zuvor war, denn neben den immer noch vorhandenen Eisenteilchen im Eisenoxid kommt nun noch der gebundene Sauerstoff an Masse dazu.

Aber wenn du auch hier die Luft hättest wiegen können, dann würdest du feststellen, dass die Luft leichter wird (weil ihr ja Sauerstoff entzogen wird). Und nun rate mal... Die Luft wird um den Betrag leichter, um den das Eisenoxid an Masse zugenommen hat.

Das kannst du übrigens auch überprüfen. Wenn du die Eisenwolle (oder die Baumwolle) in ein Reagenzglas steckst und dann über die Öffnung des Reagenzglases einen Luftballon stülpst, dann stellst du ein sogenanntes „geschlossenes System” her. Aus dem geschlossenen System kann kein Gas entweichen oder von außen eindringen (das verhindert der Luftballon).

Und wenn du nun die Verbrennungen im verschlossenen Reagenzglas durchführst, wirst du feststellen, dass die Gesamtmasse des Reagenzglases, des Inhalts und des Luftballons vor und nach der Reaktion gleich ist.

Alles klar?

LG von der Waterkant

Wenn Du Baumwolle verbrennst, dann bleibt sehr wenig Asche zurück — im Grenz­fall von reiner Zellulose mit genug Sauerstoff sogar gar nichts, weil alle Reaktions­pro­duk­te gasförmig sind:

(C₆H₁₀O₅)ₙ + n O₂ ⟶ 6n CO₂ + 5n H₂O

Die Masse bleibt zwar erhalten, aber die Gase fliegen weg. Ich weiß nicht, warum Du das Gegenteil behauptest.

Die Verbrennung von Metallen führt dagegen wirklich zu einer Massenzunahme, weil die Metalloxide gewöhnlich nicht gasförmig sind, sondern auf der Waagschale liegen bleiben. Der Sauerstoff im Oxid wiegt dann zusätzlich; er kommt natürlich aus der Luft und ist vor der Reaktion nicht mitgewogen worden, daher schlägt er nur nach der Reaktion auf der Waage.

Musst die Masse des Luftsauerstoffs berücksichtigen.