Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

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Ralf
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von Ralf »

Die Eigenschaften passen überein. Es hat eine Dichte von ca. 7,9 (Edelstahl: 7,9), ist sehr schwer biegsam, extrem schwach magnetisch, zeigt keine Reaktion mit Salzwasser an der Luft.

Ich kann mir vorstellen, dass es V2A-Stahl ist. Den bekommt man zum Beispiel hier https://www.bauhaus.info/draehte/stabil ... p/10198462.
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aliquis
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von aliquis »

Wenn es Chromnickelstahl wäre, sollte sich doch aber Chromat und Nickeloxid an der Anode bilden... :?
Ebenso wie aus dem Eisen eigentlich Ferrat entstehen sollte. Oder ist die Oxidation durch Legierung blockiert? Andere Legierungen (z. B. Messing) bewahren unter anodischer Oxidation ja auch die Eigenschaften ihrer Komponenten...
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BJ68
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von BJ68 »

a) https://pubs.rsc.org/en/Content/Article ... D4TA04762A
Die nehmen "304-type stainless steel " her vgl. https://en.wikipedia.org/wiki/SAE_304_stainless_steel was in Richtung V2A gehen dürfte....

b) https://www.researchgate.net/publicatio ... facevolume
Hier wird 12X18H10T benutzt ist laut https://www.stahlportal.com/lagervorrat ... niti18-10/ Edelstahl X6CrNiTi18-10, wobei in dem Link auch Ersatzstähle angegeben sind....


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Ralf
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von Ralf »

Den Versuch kann man noch einfacher gestalten, indem man eine 9V-Batterie in Natronlauge stellt.



Ich dachte auch schon daran, das Reagenzglas durch Spülmittel zu ersetzen, damit Knallgasschaum entsteht. Aber leider spritzt beim Knall dann Natronlauge herum.
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von aliquis »

Die Stromquelle selbst in Natronlauge zu baden, halte ich für keine gute Idee - ebenso wenig wie herumfliegenden ätzenden Schaum.
Abflussreiniger besteht heute nur noch zu 30 % aus NaOH, der Rest ist meist Kochsalz, d. h. neben Sauerstoff entsteht auch Chlor - in der Lauge umgewandelt zu Hypochlorit. Der Anodenkontakt der Batterie wird das vll. nicht so gerne mögen...
Heißt: lemmis Apparatur mit separaten Elektroden (gern auch aus Edelstahl statt Kupfer), sauberer Alkalilauge und Gasableitung per Schlauch ist immer noch der sinnvollste Aufbau.
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Ralf
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von Ralf »

Das hängt vom Verwendungszweck ab. Für eine Experimentierbox werde ich die Idee mit der Batterie umsetzen. Natürlich mit reinem NaOH.
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von aliquis »

O.k., Deine Entscheidung.
Nur soviel: Blockbatterien sind nicht wasserdicht, erst recht nicht "laugendicht"...
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Ralf
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von Ralf »

Professor Blume hat das Experiment letzten Monat auch vorgestellt, noch besser als im Video oben. Man braucht dazu nur noch eine Einwegpipette, Stecknadeln und zwei Kabel. Er benutzt sogar Natriumcarbonat-Lösung statt NaOH! Trotzdem bildet sich kein CO2, was man erwarten könnte, sondern O2. Das könnte dann auch für Kinder besser geeignet sein. Man braucht dann auch kein Netzteil und Prof. Blume empfiehlt es sogar als Schülerversuch. Ich werde mal meine Knallgaszelle mit Natriumcarbonat statt Natriumhydroxid ausprobieren. Ist ja sogar billiger und leichter zu bekommen. Bisher hatte ich das Knallgas noch nie angezündet. Um zu beweisen, dass Soda eine echte Alternative zur Natronlauge ist, muss ich das dann aber tun. :D

Bild

https://www.chemieunterricht.de/dc2/tip/24_12.htm
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von aliquis »

Ein nettes Beispiel für Halbmikrotechnik.

Vorsicht mit der Direkteinbindung fremder Bilder!

Zur Sache: Carbonat wird nicht anodisch oxidiert/kein Kohlendioxid freigesetzt. Bei Sulfat entsteht ja auch kein Schwefeltrioxid oder bei Nitrat keine nitrosen Gase.
Alkalicarbonat hat hier nur zwei Funktionen: für Leitfähigkeit zu sorgen und den Elekrolyt basisch zu stellen (verringert die Erosion der Edelstahlanode). Es unterliegt selbst keiner Redoxreaktion.
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von aliquis »

Ich fand die Idee so einfach und nett, dass ich das glatt mal selbst ausprobieren musste. Es klappt wirklich gut, absolute Empfehlung als Schüler-/Kinderversuch. :thumbsup:

Um die Pipette nach dem ersten Ansaugen noch weiter zu füllen, muss man sie mit der Spitze nach oben halten, die restliche Luft rausdrücken, wieder in die Sodalösung tauchen und erst dann den Kopf loslassen (ggf. mehrfach wiederholen bis voll). Diesen Schritt am besten im Ausgussbecken durchführen.
Der Pipettenkopf füllt sich unten den gegebenen Elektrolyse-Bedingungen rasch (unterhalb einer Minute) mit Knallgas.
Um anschließend das Gas ins Spüliwasser zu blubbern, muss man die Spitze zuhalten, die Pipette auf den Kopf stellen, unter Wasser tauchen, Spitze freigeben und dann am Pipettenkopf pressen. Als Behälter für das Spüliwasser habe ich eine Wanne verwendet, worin die vorgenannten Schritte leichter zu vollziehen sind.
Den Ablauf mit den Kindern/Schülern ggf. vorher einmal üben/durchspielen. Vorsicht mit Nadelspitzen, die auf der anderen Pipettenseite wieder herausschauen (so lässt sich die Nadel stabiler fixieren) - Ungeschickte tragen besser einen Fingerhut... :wink:
Ohne Handschuhe kommt man definitiv mit dem Elektrolyt in Hautkontakt - ein Grund mehr für Soda statt Natronlauge.
Die Gas- bzw. Schaummenge aus dem Pipettenkopf ist genau richtig für einen Knall, der von der Lautstärke her auch im Schülerversuch und ohne Gehörschutz vertretbar ist. Statt einer 1 ml habe ich eine 3 ml Pasteurpipette verwendet. Da die Köpfe aber gleich gross sind, ergibt sich für die Gasmenge kein Unterschied. Das Anzünden des Schaums kann auch mit einem Stabfeuerzeug erfolgen, dafür braucht es keinen Brenner.
Die verwendeten Stecknadeln aus nickelfreiem Edelstahl wiesen anschließend übrigens keinerlei Korrosionsspuren auf, im Elektrolyt war keine Trübung durch Metallhydroxid zu erkennen.

Edit: Eine Miniaturversion des Hoffmannschen Apparats bekäme man, wenn man Anode und Kathode in zwei separate Pipetten einbringt und diese gemeinsam in die Sodalösung stellt.
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von Uranylacetat »

Die Idee gefällt sehr gut! :thumbsup:
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von aliquis »

Ja, hat Ralf prima rausgesucht. Mit dem Aufbau erledigen sich auch einige Probleme der vorher beschriebenen Konstruktionen wie von selbst. Lediglich das Pipetten-Handling sollte man einmal vorher geübt/den Schülern gezeigt haben.
Wer aber jetzt immer noch behauptet, Knallgasexperimente seien generell viel zu gefährlich in der Schule, ist wohl allenfalls fachfremder Vertretungslehrer... :roll:

Ich halte bekanntlich viel von Prof. Blumes Bildungsserver. Die Monatstipps von Herrn Schunk finde ich aber wiederum noch besser als die vom Herrn Prof.
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von Ralf »

Mit gesättigter Natriumcarbonat-Lösung statt Natronlauge funktioniert es gut. Es dauerte aber etwas länger. Für 750 ml Knallgas brauchte das Gerät 35 Minuten bei 10 V und 2 A (alles auf Max. gedreht). Stromverbrauch an der Steckdose = 60 Watt. Nachteil ist, dass es etwas schäumte. Die Anode hat sich nicht weiter dunkel verfärbt, soweit ich das beurteilen kann. Ich war mir sicher, den Pluspol LINKS angelegt zu haben. Dann wäre die Korrosion sogar noch geringer als bei der Natronlauge. Die dunkle Spirale rechts war beim NaOH-Versuch die Anode.

anode.jpg

Ich habe das Knallgas aus dem Versuch mit der Soda-Lösung ausprobiert und etwa 150 ml Schaum auf meiner Hand gezündet, mit Ohrstöpseln und Schutzbrille. Der Knall war sehr laut, sogar das Echo aus dem Wald. Ich konnte die Druckwelle im Gesicht spüren. :shock:



Leider out of focus, aber man sieht "Schaum, Knall, kein Schaum", also schärfer sieht man auch nicht mehr. :D
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von mgritsch »

Ralf hat geschrieben: Dienstag 4. Februar 2025, 16:19Ich konnte die Druckwelle im Gesicht spüren. :shock:
:thumbsup: "es gibt nichts Gutes außer man tut es!" :yeah:
und auf der Hand war nichts zu spüren?
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Re: Die Knallgaszelle - ein Schulversuch

Beitrag von aliquis »

Der ideale Ort für solch ein Experiment...
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