Explosionsgrenzen

In drei zylindrische Glasgefäße (4,5 x 50 cm) werden jeweils 2 Tropfen, 15 Tropfen bzw. ein Überschuß (1-2 ml) Diethylether gegeben, ein Rührfisch oder ein Kork- oder Gummistopfen hinzugefügt und das Gefäß mit Alufolie verschlossen. Durch Hin- und Herkippen wird der Inhalt durchmischt (der Stopfen dient dabei als "Mischkugel") und nach senkrechtem Einspannen und Entfernen der Aluminiumfolie entzündet. Die erste Probe zündet gar nicht (Gemisch zu mager). In der zweiten Probe fährt mit lautem Ton eine Stichflamme hinunter (Explosionsbereich). In der dritten Probe brennt das Gasgemisch dagegen ruhig ab, wobei die Flamme beim Einsinken in das Gefäß recht bald wegen Sauerstoffmangel verlischt. (Gemisch zu fett) Es läßt sich zeigen, dass das letzte Gefäß immer noch Etherdampf enthält, indem dieser in eine Kristallisierschale ausgegossen und entzündet wird.

Benötigte Geräte Das Gemisch ist zu fett. Die sich in die tiefe vorarbeitende Flamme verlischt alsbald wegen Sauerstoffmangel. Effektvolles Umgießen des Etherdampfes Das ist der Beweis: Der Ether ließ sich umfüllen. Die Verdunkelung des Raumes dient nur der besseren Sichtbarmachung auf dem Foto. Der Versuch kann genau so gut auch bei Tageslicht durchgeführt werden.

Lernziele:

• Kennenlernen des Explosionsbereichs. Technische Anwendung ist der Automotor, bei dem heutzutage eine elektronische Regelung dafür sorgt, das Luft Und Kraftstoff im exakten Verhältnis gemischt werden (Lamda-Wert = 1)
• Dämpfe von organischen Lösemitteln sind schwerer als Luft. Sie können sich deshalb am Boden anreichern und sich an einer weit entfernten Zünquelle entzünden. Von dieser Regel gibt es eine deutliche Ausnahme: Methan ist deutlich leichter. Darüber hinaus verhalten sich ein paar Gase oder Dämpfe indifferent, weil sie ähnlich schwer wie Luft sind: Acetylen, Ethylen, Methanol. Die Praktikanten sollen versuchen herauszubekommen, warum das so ist: Gase haben im Idealfall das gleiche Molvolumen, weshalb das Gasgewicht durch das Gewicht eines einzelnen Teilchens bestimmt wird. Das Aufzeigen solcher ursächlichen Zusammenhänge ist sehr wichtig:
  • Elerntes Fachwissen lässt sich auch in der Arbeitssicherheit anwenden.
  • Praktikanten sollten sich nicht naiv über die immer gleiche Angabe in den Sicherheitsdatenblättern wundern, dass irgendein Stoff XY Dämpfe entwickelt, "die schwerer als Luft sind und sich über weite Flächen am Boden ausbreiten und an weit entfernten Stellen zünden können".

Hinweise:

• Bei anderen Gefäßvolumina sind ist der Explosionsbereich (2. Probe) durch Ausprobieren zu ermitteln. Die zylindrische Bauform der Gefäße ist wichtig für den Ton bei der 2. Probe und für das Verlöschen der Flamme in der übersättigten dritten Probe.
• Das Umgießen des Etherdampfes ist für die Praktikanten jedes Mal ein lustiger Schaueffekt.
• Zur Demonstration der Kriechfähigkeit von Lösemitteldämpfen aufgrund ihres hohen Gewichts gibt es noch einen weiteren Versuch.