Ein Knallgasgemisch wird in einen Plastik-Schnapsbecher gefüllt und durch Platin zur Explosion gebracht. Der Becher hüpft dabei auf wie ein Knallfrosch.
Geräte:
Knallgaszelle, Netzgerät, Kabel, Schläuche, Blasenspritze (100-200 ml), Einweg-Schnapsbecher (30 ml), Katalysator-Pad für Taschenöfen, Schere, Pinzette, Feuerzeug, ebene Unterlage (z.B. Tisch)
Chemikalien:
Natriumhydroxid
Wasser
Knallgas
Hinweis:
Beim Betreiben der Knallgaszelle vorsichtshalber eine Schutzbrille tragen. Sehr empfindliche Zuschauer sollten sich beim Vorführen der Knallgasexplosion die Ohren zuhalten.
Durchführung:
Eine Knallgaszelle[1] mit zwei Elektroden aus spiralförmig gewickeltem Edelstahldraht wird mit 10%iger Natronlauge bis knapp unter den Rand befüllt und der Deckel geschlossen. An den Schlauch der Knallgaszelle wird eine Blasenspritze angesteckt, die Elektroden der Zelle an ein Netzgerät angeschlossen und 1-2 Ampere und 5-10 Volt angelegt. Während sich die Spritze mit Knallgas füllt, schneidet man von einem platinbeschichteten Taschenofen-Pad[2] ein Drittel ab (ca. 5x5 mm), nimmt es mit einer Pinzette auf und erhitzt es kurz mit dem Feuerzeug. Der Katalysator sollte dabei schwach glühen. Das Feuerzeug wird ausgepustet, während man weiterhin den Gashebel gedrückt hält. Der Katalysator glüht dadurch weiter. Ist er nach einigen Sekunden durchgeglüht, legt man das Stück auf einen Tisch und stellt daneben einen umgedrehten Plastik-Schnapsbecher an die Tischkante, sodass er ein wenig übersteht. Wenn die Blasenspritze nach einigen Minuten mit Knallgas gefüllt ist, trennt man sie vom Schlauch und leitet ca. 50 ml (Überschuss) vom Gasgemisch von unten in den Schnapsbecher, schiebt ihn auf dem Tisch zum Katalysatorpad und stülpt ihn zügig darüber. Innerhalb kürzester Zeit glüht der Katalysator auf und der Becher fliegt mit einem Knall ungefähr 2 Meter nach oben.
Anmerkungen: Das Katalysator-Pad für Taschenöfen kann man online für ca. 3-4 Euro bestellen.[3] Statt Knallgas aus einer Knallgaszelle kann man natürlich auch ein Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2:1 verwenden. Wenn man den Becher zu langsam über den Katalysator stülpt, ist der Knall deutlich leiser und der Becher hüpft nur ein paar Zentimeter in die Luft.
Entsorgung:
Die Natronlauge aus der Knallgaszelle lässt sich wiederverwenden oder man gibt sie zu den Laugenabfällen. Das Katalysator-Pad kann mehrmals verwendet werden.
Erklärung:
Bei der Elektrolyse in der Knallgaszelle wird das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.[4] Das Natriumhydroxid dient als Elektrolyt.
Kathodenreaktion: 2 H2O + 2 e- → H2 ↑ + 2 OH-
Anodenreaktion: 4 OH- → O2 ↑ + 2 H2O + 4 e-
Gesamtreaktion: 2 H2O → 2 H2 ↑ + O2 ↑
Es entsteht somit Knallgas, bestehend aus Wasserstoff und Sauerstoff im Molverhältnis 2:1.
Bei der Elektrolyse wurde elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Die Rückreaktion, also die Verbrennung von Wasserstoff in Sauerstoff, sollte somit die gleiche Energie wieder freisetzen. Unter den herrschenden Bedingungen ist die Rückreaktion jedoch gehemmt, weil die Raumtemperatur zu niedrig ist, um die Aktivierungsenergie zu erreichen. Ein Katalysator kann die Aktivierungsenergie herabsetzen. Aus diesem Grund verbinden sich Wasserstoff und Sauerstoff aus dem Knallgas beim Kontakt mit dem Platin-Katalysator schon bei Raumtemperatur miteinander zu Wasser:
2 H2 + O2 ---Pt---> 2 H2O
Die dabei freigesetzte Energie lässt den Katalysator erglühen, wodurch eine ausreichend hohe Temperatur erzeugt wird, um die eigentliche Aktivierungsenergie der Reaktion zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt schreitet die Verbrennung auch weiter entfernt vom Katalysator in hohem Tempo voran und es gibt eine Explosion, welche den Becher emporschleudert.
Der Versuch wird gerne in Schulen und Vorlesungen durchgeführt, jedoch werden dafür in der Regel kleine mit Platin und Palladium beschichtete Keramikkügelchen ("Katalysatorperlen") verwendet.[5][6] Diese sind für Privatpersonen nur schwer zu bekommen. Die platinbeschichtete Keramikwolle für Taschenöfen lässt sich als leichter erhältliche Alternative verwenden, wie man sieht. Während erwärmtes Platin die Oxidation von Kohlenwasserstoffen, wie Benzindämpfen oder Feuerzeuggas, ohne Flammenerscheinung katalysiert (z.B. in einem Taschenofen), wird ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch selbst von dem nicht erwärmtem, lediglich zuvor ausgeglühten Platin entzündet.
Bilder:
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Der Versuch im Video
Literatur:
[1] lemmi (2014): Die Knallgaszelle - ein Schulversuch. viewtopic.php?t=3680
[2] MarbsLab (2025): Forenbeitrag vom 26.06.2025, 13:24 Uhr. viewtopic.php?p=100742#p100742
[3] eBay-Artikel "Ultraviolettes Plasmalicht Touch Kohlebrenner Taschenheizung Handwärmer Zugang" vom Verkäufer "Glücklich Einkaufen". https://www.ebay.de/itm/315381678298
[4] https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserelektrolyse
[5] Thomas Seilnacht: Demonstrationen zu den Katalysatoren, Demonstration 3 Katalysator-Feuerzeug (Variation mit Plastik-Becher). www.seilnacht.com/versuche/katal2.html#3
[6] Chemiedidaktik Universität Osnabrück (2023): Die explodierende Katalysatorperle. www.youtube.com/watch?v=nvXacS36Qys
Interessant finde ich ja, dass Platin Wasserstoff zur Entzündung bringt, Kohlenwasserstoffe aber nicht. Als ich mir dieses Pad gekauft hatte, dachte ich schon, es wäre Müll. Denn mit Feuerzeuggas passierte gar nichts. Und sogar der heiße Kat. glüht nur, wenn man Butan drüberleitet, ohne es aber zu entzünden.
Mit einem großen Einweg-Trinkbecher dürfte es ordentlich rumsen.
