Alle Kohlenwasserstoffe sind prinzipiell brennbar
Diese wohl wichtigste Reaktion der Kohlenwasserstoffe (abgekürzt CH) ist jedem aus dem täglichen Leben bekannt. Die Verbrennung von Erdgas zur Warmwasserbereitung, von Butan oder Propan in Lötlampen oder Campingkochern und das Entzünden eines Benzin-Luft-Gemisches in einem Motor, das Abbrennen einer Kerze: Alles verläuft nach ein und der gleichen Reaktion: Der Verbrennung von Alkanen in Gegenwart von Sauerstoff.

C₇H₁₆ + 11 O₂ ———> 7 CO₂ + 8 H₂O + Energie

Verbrennung ist eine Frage des CH:O-Verhältnisses
Das Verhältnis zwischen Kohlenwasserstoff und Sauerstoff muss bei der Verbrennung stimmen. Jeder, der schon einmal mit einem Bunsenbrenner gearbeitet hat, weiß, dass durch die Änderung der Luftzufuhr (und damit der Sauerstoffmenge) unterschiedlich heiße Flammen eingestellt werden können (-> Versuch). Auch hierbei wird natürlich ein Kohlenwasserstoff verbrannt - das Erdgas, also Methan.

Bei zu geringer Luftzufuhr beobachten wir die leuchtende Flamme. Sie enthält fein verteilten, elementaren Kohlenstoff, dem kein Sauerstoff als Reaktionspartner mehr zur Verfügung stand. Die Kohlenstoffpartikel bestehen aus Graphit und sind deshalb relativ stabil. Sie glühen nur und senden Licht aus. (Dass Festkörper, die auf eine hohe Temperatur gebracht werden, leuchten, ist auch von dem Glühdraht einer Glühbirne bekannt.) Dieser nicht verbrannte Kohlenstoff kann sich als Ruß auf den glatten Oberflächen hitzebeständiger Materialien niederschlagen. Er lagert sich dabei in Graphitform ab.

Bei ausreichender Luftzufuhr beobachten wir die rauschende Flamme. Hier werden die Kohlenstoffatome vollständig mit Sauerstoff zu Kohlendioxid umgesetzt. Die Energieausbeute ist also höher, die Flamme heißer, aber nicht leuchtend.

Die Verbrennung ist auch eine Frage des C:H-Verhältnisses
Noch eine weitere Tatsache ist für die vollständige Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs wichtig, nämlich das Verhältnis von Kohlenstoff und Wasserstoff im Molekül.
Je höher der Kohlenstoffanteil ist, desto mehr Ruß wird in Form von Kohlenstoff gebildet.
So beobachtet man bei der Verbrennung von Benzol (C : H = 1 : 1) eine stärkere Rußbildung als bei der von Cyclohexen (C : H = 1 : 1,67) und Cyclohexan (C : H = 1 : 2).

Nur gasförmige Kohlenwasserstoffe brennen
Die von vornherein gasförmigen Kohlenwasserstoffe können leicht an Luftsauerstoff entzündet werden und verbrennen bei genügender Luftzufuhr rückstandslos. Das gilt prinzipiell für jede brennbare Substanz: Nur der Dampf brennt. Die Zufuhr an Aktivierungsenergie dient oftmals dazu, erst einmal brennbaren Dampf zu erzeugen. Die Rolle des Verdampfens kann man in einem Versuch zeigen (-> Versuch).

Für die Brennbarkeit der flüssigen und geschmolzenen Kohlenwasserstoffe ist der Flammpunkt entscheidend. Der Flammpunkt eines flüssigen oder geschmolzenen Stoffes ist bei der Temperatur erreicht, bei dem sich genug Dampf entwickelt, um den Stoff bei Nähern einer Flamme oder eines Funkens zu entzünden (-> Versuch).

Der flüssige Kohlenwasserstoff brennt nach der Entzündung jedoch meist nicht von selbst weiter. Dafür muss erst seine Brenntemperatur erreicht werden, die meist noch mindestens 30 °C über dem Flammpunkt liegt.

Vom Flammpunkt und der Brenntemperatur ist noch der Zündpunkt zu unterscheiden. Das ist die Temperatur, bei der sich ein stöchiometrisches Gemisch aus Brennstoff und Sauerstoff ohne Fremdzündung selbst entzündet.

Zu den genauen Hintergründen klicke hier.

Weitere Texte zum Thema „Kohlenwasserstoffe“