Die kratzige Stahlwolle, mit der Sie Ihre schmutzigen Pfannen reinigen, ist mehr als nur fleißig; sie ist absolut prächtig, wenn sie in Flammen aufgeht, wie Reddit-Benutzer ChazDodge in einem kürzlich veröffentlichten Video zeigt, das die drahtige, brennende Wolle wie den Tod des Planeten Krypton aussehen lässt.
Auch wenn es sich nicht um eine Explosion durch eine nukleare Kettenreaktion – à la Krypton – handelt, entsteht das Lichtspiel, das die brennende Stahlwolle erzeugt, durch Hochgeschwindigkeits-Oxidation.
So funktioniert’s: Immer wenn etwas brennt, findet eine Oxidation statt. Das bedeutet, dass ein Atom, Molekül oder Ion ein oder mehrere Elektronen verliert. Rost entsteht zum Beispiel, wenn Sauerstoff auf Eisen trifft. Dabei verliert das Eisen Elektronen und bildet Eisenoxid. Rost ist eine langsame Version der Reaktion, die in dem Reddit-Beitrag über die brennenden (oxidierenden) Metallstreifen, aus denen Stahlwolle besteht, zu sehen ist.
Doch wir benutzen unsere Kochutensilien aus Edelstahl (der Eisen enthält), ohne zu erwarten, dass sie durch einen verirrten Funken in Flammen aufgehen. Wie kommt das?
Der Grund, warum ein Eisenblock wie ein Kochgeschirr kein Feuer fängt, ist, dass die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen klein ist, so Jason Benedict, außerordentlicher Professor für Chemie an der University at Buffalo, gegenüber Live Science. Wenn Eisen rostet, entsteht bei der Reaktion zwar etwas Wärme, aber das ist nur eine sehr geringe Menge. Außerdem kann ein großer Eisenblock einen Großteil der Wärmeenergie aufnehmen und abführen, bevor die Temperatur des Blocks ansteigt. (Man kann diesen Effekt beim Erhitzen eines Metalllöffels sehen, wenn man kochende Nudeln umrührt – ein kleiner Löffel wird sehr schnell zu heiß, um ihn zu halten, während ein größerer Löffel länger braucht.)
Stahlwolle hingegen besteht aus vielen dünnen Fäden, so dass viel mehr Eisenatome mit dem Sauerstoff der Luft in Kontakt kommen. Wenn man Wärme zuführt (z. B. durch eine Flamme), fügt man dem Eisen Energie zu, und das macht es wahrscheinlicher, dass das Eisen mit anderen Elementen reagiert.
„Wenn man Wärme zuführt, überwindet man eine Energiebarriere, damit die Reaktion schneller abläuft“, so Benedict. Sobald die Reaktion in Gang kommt, erhitzt sie benachbarte Atome, da sie selbst Wärme erzeugt. In einem Eisenblock wird die Wärme an viele andere Eisenatome weitergeleitet. Aber in einer dünnen Eisenfaser gibt es weniger festes Material, das die Wärme absorbieren kann (Luft absorbiert Wärme, aber viel effizienter als Feststoffe), so dass sie weiter brennt. Das Produkt der Verbrennung sind Roststücke oder Eisenoxid, so wie das Produkt der Verbrennung von Holz schwarze Asche (oder Kohlenstoff) ist.
Der Kontakt mit Sauerstoff ist entscheidend dafür, wie schnell und wie heiß das Eisen in Stahlwolle brennt – in einer Umgebung mit reinem Sauerstoff sind die Flammen viel heißer, und das Eisen brennt schneller. (Während Stahlwolle oft mit anderen Chemikalien – zum Beispiel Seifenpulver – bedeckt ist, brennt nur das Eisen und vermischt sich mit Sauerstoff.)
Luft besteht nur zu etwa 20 Prozent aus Sauerstoff, so dass die Verbrennung mit einer Art halber Geschwindigkeit abläuft, die wie eine Dynamitzündschnur aus einem Cartoon aussieht. Das ist es, was in dem Video passiert – es ist genug Sauerstoff vorhanden, um das Eisen zu verbrennen, aber nicht genug, um es auf einmal in Flammen aufgehen zu lassen. Auch hier kann man eine Analogie zum Holz ziehen: Wenn man eine kleine Flamme anpustet, kann der zusätzliche Sauerstoff das Holz schneller zum Brennen bringen, während, wenn man die Lüftungsschlitze eines altmodischen Holzofens schließt, das Feuer bis zur Glut erlischt und langsamer brennt.
Das ist auch der Grund, warum pulverförmige Metalle leicht brennen und deshalb beim Schweißen verwendet werden. Thermit ist ein gutes Beispiel – Thermit ist eine Mischung aus Eisen- und Aluminiumpulver, die bei ausreichender Erhitzung mit Sauerstoff reagiert und bei hoher Temperatur brennt – genug, um Metall zu schmelzen und zu schweißen. Thermit taucht auch am vierten Juli auf – es ist eine Zutat in dem Zeug, mit dem Wunderkerzen beschichtet sind.
Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel wurde aktualisiert, um darauf hinzuweisen, dass es sich bei der Oxidation um den Verlust von Elektronen und nicht um die Aufnahme von Sauerstoff handelt, wie es vorher hieß.
Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.
Aktuelle Nachrichten