Was passiert im Kolbenprober?
Luft ist farblos und geruchlos — und trotzdem kein einheitlicher Stoff. Ein klassischer Versuch zeigt, welcher Anteil der Luft Sauerstoff ist.
- Aufbau:zwei Kolbenprober, dazwischen ein Glasrohr mit Kupfer, das mit dem Brenner erhitzt wird.
- Versuch:100 mL Luft werden mehrmals über das heiße Kupfer hin- und hergeschoben.
- Kupfer:reagiert nur mit dem Sauerstoff der Luft und wird dabei schwarz.
- Ablesen:erst nach dem Abkühlen — warmes Gas dehnt sich aus und täuscht ein zu großes Volumen vor.
Ziehe an einem der beiden Griffe und schiebe die Luft über das heiße Kupfer hin und her — mit der Tastatur: Griff mit Tab wählen, ←/→ schieben. Beobachte das Gasvolumen und den Balken darunter.
Halte fest: Das Gasvolumen sinkt von 100 mL auf etwa 79 mL und bleibt dann gleich. Rund ein Fünftel der Luft ist Sauerstoff, das Restgas erstickt Flammen.
Luft: Luft ist kein einheitlicher Stoff, sondern ein Gemisch.
Sauerstoffnachweis: Heißes Kupfer reagiert nur mit dem Sauerstoff der Luft und wird schwarz. Das Gasvolumen sinkt von 100 mL auf etwa 79 mL.
Ergebnis: Rund ein Fünftel der Luft ist Sauerstoff; das Restgas erstickt Flammen.
Ablesen: Das Volumen wird erst nach dem Abkühlen abgelesen, weil warmes Gas sich ausdehnt.
Welche Gase stecken in der Luft?
Genaue Messungen ergeben für trockene Luft diese Volumenanteile:
- Stickstoff:≈ 78 % — reagiert kaum, erstickt Flammen.
- Sauerstoff:≈ 21 % — nötig für Verbrennung und Atmung.
- Edelgase:≈ 0,9 %, vor allem Argon — reagieren so gut wie nie.
- Kohlenstoffdioxid:≈ 0,04 % — entsteht bei Atmung und Verbrennung.
- Wasserdampf:je nach Wetter 0 bis 4 % — wird bei trockener Luft nicht mitgezählt.
Luft: Gasgemisch aus ≈ 78 % Stickstoff, ≈ 21 % Sauerstoff und ≈ 1 % Edelgasen und Kohlenstoffdioxid.
Stickstoff: ≈ 78 %; er reagiert kaum und erstickt Flammen.
Sauerstoff: ≈ 21 %; er ist nötig für Verbrennung und Atmung.
Edelgase und Kohlenstoffdioxid: Edelgase ≈ 0,9 % (vor allem Argon), Kohlenstoffdioxid ≈ 0,04 %. Wasserdampf wird bei trockener Luft nicht mitgezählt.
Allgemeine Hinweise
Prozent heißt Volumenanteil
21 % Sauerstoff bedeutet: In 100 L Luft stecken 21 L Sauerstoff. Die Anteile beziehen sich auf das Volumen, nicht auf die Masse.
Luft ist kein Reinstoff
Luft ist ein Gemisch. Sie hat keine feste Siedetemperatur: Flüssige Luft siedet in einem Bereich von etwa −196 °C bis −183 °C.
Restgas ist nicht „nichts“
Nach dem Versuch bleiben rund vier Fünftel übrig — vor allem Stickstoff. Eine Flamme erlischt darin, weil der Sauerstoff fehlt.