Brennender Zucker

Zucker als Brennstoff verwenden? Klar, warum nicht? Selbst unser Körper “verbrennt” Zucker und gewinnt somit Wärme und Energie.

Was brauchst Du?

2 Stück Würfelzucker, einen (Unter-)Teller, Zündhölzer, etwas Asche

Durchführung

• lege die beiden Zuckerwürfel auf den Teller.
• Streue nun auf einen der beiden Würfel etwas Asche.
• Nun versuche mit den Zünholz zunächt den reinen Zucker, dann den mit Asche beträufelten Zucker anzuzünden.
• Was passiert?

Ich hoffe, Ihr habt das Gleiche beobachten können, wie das folgende Bild  zeigt. Der “normale” Zucker brennt nicht, oder auch nur sehr kurz, wohingegen der mit Asche belegte Zucker sehr gut brennt. Der “normale” Zucker bildet eher ein braune Flüssigkeit, die wiederum sehr hart wird, sobald die Hitze weg ist.

Erklärung

Ich will bei den Erklärungen nicht auf die Detailreaktionen eingehen, zumal einige davon noch gar nicht genau geklärt sind.

Bevor wir die Unterschiede besprechen, sollten wir ein Vergleichsbild  für Zucker festlegen. Wenn man ein Stück Zucker zerbröselt, seht Ihr viele kleine Kristalle. Diese wiederum bestehen aus kleinen Bausteinen, den sogenannten Atomen und Molekülen. Stellt Euch nun diese Atome als kleine Männchen vor, die sich die Hand geben. Wenn sich mindestens 2 davon festhalten, spricht der Chemiker schon von Molekül. Hier halten sich nun, sagen wir 6-8 Männchen als kleiner “Klumpen” fest und viele dieser kleinen Klumpen bilden den Zuckerkristall. Bei Raumtemperatur sind diese Männchen sehr träge und faul uns sehen keinen Anlass sich zu bewegen. Daher ist der Zucker fest.

Was passiert mit dem normalen Zucker?

Legt man nun Feuer an diesen Zuckerkristall, mögen das die Männchen (die Moleküle) nicht sonderlich. Sie beginnen zu zappeln und davon zu laufen. Da sie ihre Nachbarn und Freunde mögen, halten sie sich aber weiterhin fest. Dies könnt Ihr sehr gut beobachten, denn der Zucker wird flüssig. Sobald die Hitze weg ist, beruhigen sich die Teilchen und der Zucker wird wieder fest.

Läßt man nun die Flamme längere Zeit dran, so verfärbt sich der flüssige Zucker braun. Dies liegt nicht daran, dass er verbrennt. Vielmehr lösen sich die Molekülklumpen auf und bilden Ketten. Die Männchen am Kettenanfang und Kettenende wollen aber nicht “alleine” bleiben und greifen sich die Start- bzw. Schlussläufer der Nachbarklumpen. Die Ketten werde also länger. Diesen Vorgang nennt man “Polymerisation”. Es bilden sich unterschiedlich lange Einheiten, von denen einige eine Eigenfarbe haben. Daher erscheint der geschmolzene Zucker braun. Läßt man diese Masse nun wieder abkühlen, bleibt ein gut schmeckendes Material zurück, das sogenannte Karamell. Den Vorgang (Zucker erhitzen, braun werden lassen und wieder abkühlen) heißt auch karamellisieren.

Warum brennt der Zucker, der mit Asche bestreut ist?

Im Gegensatz zu “normalem” Zucker verbrennt der mit Asche bestreute Zucker sehr gut. Zunächst passiert das gleiche wie bei normalem Zucker. Die kleinen “Männchenklumpen” beginnen zu zappeln und werden flüssig. Der Unterschied ist nun, dass die Asche den flüssigen Zucker anzieht und die Männchen dazu bringt, die Hände des Nachbarn loszulassen. Dadurch werden sie sehr leicht und beginnen zu fliegen. Während des Fluges merken sie aber, dass sie sich nicht sehr wohl fühlen und greifen nach allem, was um sie herumfliegt und das ist primär Sauerstoff. Sie halten sich nun am Sauerstoff fest und sind wieder glücklich. Diesen Vorgang nennt man Verbrennung. Das Gas was entsteht ist meist Kohlendioxid – das gleiche Gas, das Ihr auch ausatmet.

Euer Körper hat einen Trick gefunden, diese Spaltung der Männchenketten so zu machen, dass nicht so viel Hitze ensteht, sondern dass die freiwerdende Energie von Muskeln&Co genutzt werden kann, dass diese sich bewegen. Es wird eine “kalte Verbrennung” durchgeführt. Das Ende ist aber das Gleiche: Kohlendioxid ensteht als Verbrennungsprodukt.

Die Asche nennt man in diesem Fall übrigens Katalysator. Das ist ein Stoff, der Reaktionen beschleunigt, ohne selbst aufgebraucht zu werden.