Kurze Fragen - Kurze Antworten
Aus dem E-Mail-Korb von Professor Blume

E-Mail-Gruppe 240
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F: Ich habe in der Schule Lösungen von Harnstoff übrig gehabt und habe sie zum Entsorgen mit nach Hause genommen. Damit habe ich meine Topfblumen gegossen. Nun gehen die nach und nach ein, und aus ihren Töpfen läuft dunkelbraunes Wasser. Was habe ich falsch gemacht? Harnstoff ist doch ein guter Dünger.


A: Das mit dem Dünger stimmt. Es gibt Kunstdüngermischungen wie HaKaPhos, die Harnstoff enthalten. Denken Sie auch den früher gern verwendeten Kalkstickstoff CaCN2, der als schwarzes Pulver auf den Schnee gestreut wurde. Bei seiner (glücklicherweise sehr zögerlichen) Hydrolyse entsteht Harnstoff.

Sie haben aber offensichtlich zu viel gegossen und dazu noch zu konzentrierte Lösungen verwendet. Diese wurden durch Mikroorganismen zersetzt. Stichwort: Urease-Reaktion.

O=C(NH2)2 + H2O ———> 2 NH3 + CO2

Während das CO2 weitgehend abdampft, da es sich mit Wasser kaum zu Kohlensäure bindet, löst sich das Ammoniak fast vollständig im Wasser und bildet eine Lauge.

NH3 + H2O ———> NH4+ + OH-

Normalerweise sollte der Boden als Säure/Base-Puffersystem pH-Wert-Änderungen auffangen. Aber bei zu großen Mengen an Säuren oder Basen ist er überfordert. Chemiker sagen: Seine Pufferkapazität ist erschöpft.

Aufgrund der in diesem Fall resultierenden starken Alkalinität werden sogar die Huminsäuren des Bodens zersetzt (daher die braune Farbe des abfließenden Wassers). Hinzu kommt die Schädigung vor allem der feinen Wurzeln.

Woher ich das alles weiß? Weil mir früher schon das Gleiche passiert ist wie Ihnen…

Seien Sie aber nicht traurig: Schließlich haben Sie ja den Nachweis erbracht, dass in Ihren Blumentöpfen nicht nur Blumen, sondern auch Urease-haltige Bodenbakterien leb(t)en…


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F: Da mich mein Sohn mit seinen detaillierten Fragen mittlerweile oft an die Grenzen bringt, bin ich froh, Ihre Seite entdeckt zu haben. Vielleicht können Sie mir diesmal auch direkt helfen bei der Beantwortung folgender Frage:
Wenn eine Kerze brennt, dann brennt im wesentlichen das Wachs. Wenn kein Wachs mehr da ist, verbrennt der Docht alleine, und dann aber ganz schnell.
Warum brennt der Docht alleine schneller als mit Wachs, oder umgekehrt, warum bremst die Anwesenheit von Wachs die Verbrennung des Dochtes?


A: 1) Wachs brennt bei starker Erhitzung auch ohne Docht. Das ist allerdings sehr gefährlich und gleicht oft einem Flammenwerfer. Dazu haben wir einen Tipp des Monats, den Sie nur mit gebotener Vorsicht nachmachen sollten…

2) Der Docht brennt auch ohne Wachs. Grund: Er besteht aus Cellulose, also aus so etwas ähnlichem wie Papier. Das brennt ja auch ganz rasch!

3) Warum jedoch brennt das Wachs eher ab als der Docht?
Eine Substanz muss, bevor sie verbrennen kann, erst verdampfen. Nur dann mischt sie sich mit dem Sauerstoff der Luft und kann mit ihm reagieren.
Wenn man die brennbare Substanz nicht verdampfen kann, muss sie wenigstens so stark erhitzt werden, dass sich entzündliche Substanzen bilden.
Beim Wachs geht das schnell: Es hat einen Siedepunkt bei 350 °C und bildet schon mit einem Streichholz genügend Wachs.
Der Docht dagegen verdampft nicht. Er zersetzt sich erst bei wesentlich höheren Temperaturen (über 450 °C); dann brennen seine Zersetzungsprodukte.


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F: Erklärung der Cu/S-Reaktion mit Hilfe von U°-Werten
Aus Tabellen ist zu entnehmen, dass die U°(S/S2-) = - 0,5 V und U°(Cu/Cu2+) = + 0,34 V betragen. Dem nach durfte Kupfer Schwefel nicht reduzieren können, also nicht zu Kupfersulfid reagieren.
Oder mache ich einen Denkfehler?


A: Ich gehe davon aus, dass Sie die Elemente miteinander reagieren lassen, also

Cu + S ———> Cu2S, CuS (usw.)

Ihr Denkfehler ist: Die in den Tabellen aufgelisteten Standardpotentiale (besser: E0) betreffen wässrige Lösungen mit den betrachteten Redoxpaaren, also z. B. von Kupfer(II)-sulfat und Schwefelwasserstoff.
In Ihrem Falle reagieren aber die Elemente miteinander – und dazu noch als Feststoffe.
Deshalb arbeiten Sie besser mit den Elektronegativitäten: EN (Cu) = 1,9 und EN (S) = 2,5.
Dann klappt es wie auch in der Praxis…


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F: Ich habe mit dem Versuch - Schwimmende Kerze in einer Glaswanne und dann Standzylinder über die Kerze stülpen - meinen Schülern auf einfachem Wege den Sauerstoffgehalt der Luft nachgewiesen. Der Versuch klappt immer gut und die Schüler verstehen, dass der Sauerstoffanteil der Luft 1/5 ist.
Jetzt meine Frage: Warum steigt der Wasserspiegel überhaupt um 1/5, nachdem die Kerze ausgegangen ist. Es wird zwar Sauerstoff verbraucht, aber es entsteht ein neues Gas (Kohlenstoffdioxid).


A: Die bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entstehenden Gase sind CO2 und Wasserdampf. Nehmen wir zum Rechnen modellhaft einen einfachen, flüssigen Kohlenwasserstoff: Pentan.

C5H12 + 8 O2 ———> 5 CO2 + 6 H2O

Sie sehen, dass sich das Gasvolumen verändert: Aus 8 Mol Gas werden 11 Mol Gas. Es sollte also keine Volumenverringerung eintreten – eher im Gegenteil! Beobachten Sie genau: Die Kerze erlischt und zunächst passiert nichts. Dann aber steigt das Wasser plötzlich, ja geradezu ruckartig in den Standzylinder.

Das ruckartige Ansteigen des Wasserspiegels liegt einmal am Abkühlen des Gasraumes. Dabei verschwindet plötzlich unterhalb von 100 °C der Wasserdampf als ein Teil des Gases, da er kondensiert. Das sorgt für eine besonders starke Volumenabnahme. Entsprechend plötzlich steigt das Wasser in den Standzylinder.

Hinzu kommt noch das Lösen von CO2, was allerdings mehr Zeit in Anspruch nimmt.


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F: Ich führe derzeit eine Versuchsreihe mit Luminol durch. Ziel ist eine Lumineszenz zu erzeugen, die mindestens für 30sek. sichtbar ist. Ich habe jetzt schon mehrere Versuche durchgeführt und habe höchstens 10 sek. einen sichtbaren Effekt. Meine Frage ist nun, ob diese Dauer von 30 sek. überhaupt erreichbar ist.

Ich habe bisher eine Luminol-Lösung (w=1%) und eine Kaliumhexacyanoferrat-Lösung mit verschiedenen Massenanteilen eingesetzt (w=0,1%;w=1%,w=ca.4%).


A: An der Reaktion ist Blutlaugensalz (KHF(III)) beteiligt. Es wird dabei verbraucht. Dass die Reaktion bei Ihnen rasch vorbei ist, liegt an der fehlenden Nachlieferung an KHF(III).

Deshalb machen Sie es so, wie ich es in meiner Vorschrift (energie/v-lumino.htm) vorschlage: Geben Sie einen möglichst großen Kristall von Rotem Blutlaugensalz in das Gefäß mit der Reaktionsmischung und rühren Sie das System vorsichtig. Sie erkennen dann, dass sich die Lumineszenz an den Schlieren des sich lösenden Salzes ausbildet. Auf diese Weise können Sie die Lumineszenz 10 min und länger laufen lassen. Ab und zu müssen Sie allerdings Oxidationsmittel (H2O2, alkalisch eingestelltes Chlorwasser oder Ozon) zugeben.

Große Kristalle von KHF(III) können Sie sich selbst züchten, wenn Sie die nicht anders besorgen können. Hierzu haben wir Vorschriften in unserer Kristallwebseitengruppe.

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Letzte Überarbeitung: 19. Februar 2008, Dagmar Wiechoczek