In seiner Ausgabe 7/2013 berichtet der SPIEGEL über gefrorene Methangasblasen („Gefrorene Rülpser“), die sich in einem kanadischen Binnensee gebildet haben. Dazu sieht man ein schönes Foto. Ist das aber etwas Besonderes? So etwas gibt es auch bei uns - manchmal sogar direkt vor der Haustür. Das folgende Bild stammt z. B. aus Bielefeld. Es zeigt den zugefrorenen Obersee, auf dem eifrig Schlittschuh gelaufen wird. Man erkennt neben den Schlittschuh-Kratzern deutlich die eingefrorenen, linsenförmigen Gasblasen. Klick mich an! Bild 1: Gasblasen im Eis des Bielefelder Obersees.
Als Oxidationsmittel für den Wasserstoff [H] kommen bei der Gärung nicht nur organische Verbindungen wie Acetaldehyd (zur Bildung von Ethanol bei der alkoholischen Gärung) oder Brenztraubensäure (zur Bildung von Milchsäure bei der Milchsäure-Gärung) infrage, sondern auch anorganische Verbindungen wie Sulfat, Phosphat oder CO2 bzw. Hydrogencarbonat. Außerdem können auch Eisen(III)-Ionen reduziert werden. Anhand der Methanogenese soll die chemische Reaktionsgleichung ganz ausgeschrieben werden. Dazu kann man drei Schreibweisen wählen. Bei der Sulfat-Reduktion spricht man auch von Sulfatatmung. Wie man sieht, bilden sich vor allem Gase. Das Gemisch nennt man auch Sumpfgas. Es enthält neben Methan noch CO2, Wasserstoff, Phosphorwasserstoff (Phosphane) sowie Schwefelwasserstoff. Die Phosphane sind dafür verantwortlich, dass sich Sumpfgas beim Austritt aus dem Wasser und bei Kontakt mit dem Luftsauerstoff manchmal von selbst entzündet. Bemerkenswert ist auch die parallele Bildung von Eisen(II)-Ionen und von Schwefelwasserstoff. Beide können unter bestimmten Bedingungen zu den Vorstufen von Eisen(II)-disulfid FeS2 reagieren. Dieses bildet die bekannten Mineralien Markasit und Pyrit.
Wenn der See zufriert, kann das ständig aus der Bodenpore („Moussierpunkt“) perlende Gas nicht entweichen. Es sammelt sich unter dem Eis. So entsteht eine Gasblase. Diese wird immer größer und breitet sich dabei zu einer flachen Linse aus. Gleichzeitig wächst aber auch die Eisdecke des Sees. Wenn die Eisbildung schneller erfolgt als die Blasenvergrößerung, wird die flache Gasblase rundherum vom Eis eingeschlossen. Da das Gas weiterhin aus der gleichen Bodenstelle ausperlt, beginnt unter der ersten „Eisblase“ die Bildung einer neuen Blase - und so geht es weiter, bis eine Reihe von Eisblasen übereinander steht.
Zunächst sollte man den Geruch prüfen. Im Allgemeinen wird man auf diese Weise die Anwesenheit von Schwefelwasserstoff feststellen. Dann kann man die Brennbarkeit der Gasmischung untersuchen.
Wenn man speziell Methan nachweisen will, muss man mit einem Gaschromatographen arbeiten.
Rüdiger Blume
Diese Seite ist Teil eines großen Webseitenangebots mit weiteren Texten und Experimentiervorschriften auf Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie. Letzte Überarbeitung: 27. Februar 2013, Dagmar Wiechoczek |