Flammpunkt und Zündtemperatur

Experimente:
Versuch: Flammpunkt von Kohlenwasserstoffen
Versuch: Wie Radikale Kerzenwachs entzünden helfen - Der chemische Flammenwerfer
Versuch: Entzünden von Dieselkraftstoff mit dem "pneumatischen Feuerzeug"


Um das Brennverhalten von brennbaren Stoffen zu charakterisieren, werden Flammpunkt (-> Versuch 10) und Zündtemperatur herangezogen.

Der Flammpunkt ist die Temperatur, bei der soviel Brennstoff verdunstet, dass sich mit Luft durch Fremdzündung entflammbare Gemische bilden können.

Bei der Zündtemperatur entzündet sich das entflammbare Gemisch ohne äußeren Zündfunken von selbst.

Diese Temperaturangaben sind von hoher Bedeutung, nicht nur, um den Umgang mit brennbaren Stoffen zu beherrschen (Sicherheitsgründe). So muss man wissen, dass die Zündtemperatur von Diethylether oder Aceton schon mit einer heißen Herdplatte überschritten wird. Die Temperatur-Werte sind zu berücksichtigen, wenn man für den jeweiligen technischen Zweck den genau "passenden" Brennstoff auszuwählen hat. In der folgenden Tabelle sind einige Werte zusammengefasst.

Brennstoff Flammpunkt (°C) Zündtemperatur (°C)
Methan keine Angaben 595
n-Butan keine Angaben 400
n-Pentan unter -40 285
n-Hexan -26 261
n-Octan 12 240
Benzin -45 bis 10 220 bis 460
Dieselkraftstoff über 55 200 bis 350

Bemerkenswert ist die relativ niedrige Zündtemperatur des Dieselkraftstoffs. Dieses kann man deshalb durch adiabatische Kompression zünden (-> Versuch).

Dass der Flammpunkt mit der Molekülmasse ansteigt, lässt sich leicht erklären: In dieser Reihenfolge steigt der Siedepunkt der Alkane, und damit nimmt die Verdunstung (z. B. bei Raumtemperatur) ab. Es muss dem Alkan also Energie zugeführt werden, um die Verdunstung zu verstärken.

Aber warum nimmt die Zündtemperatur mit steigender Molekülmasse ab? Damit ein Molekül des Brennstoffs mit Sauerstoff reagieren kann, muss seine Struktur "aufgebrochen" werden. Dieses Cracken geht nun bei langkettigen Molekülen leichter, d. h. schon bei niedriger Temperatur vonstatten als bei den kleineren und entsprechend "stabileren" Molekülen. Die Hauptrolle spielen hierbei die abgespaltenen Wasserstoffatome, die H-Radikale. Diese bilden sich bei langkettigen Kohlenwasserstoffen besonders leicht und reagieren dazu noch sofort mit Sauerstoff. Dies ist gleichzeitig der Grund für frühzeitige Zündungen im Motor ("Klopfen").


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Letzte Überarbeitung: 07. Februar 2012, Dagmar Wiechoczek