Experimente mit Sauerstoff

Experimente mit Sauerstoff

Sauerstoff ist ein interessantes Gas. Wir brauchen es zum Atmen und es fördert die Verbrennung. Ein brennender Holzspan flammt wieder auf, wenn man ihn in Sauerstoff steckt. Und brennende Eisenwolle wird so heiß, dass sie zu kleinen Eisentropfen zusammenschmilzt.

In diesem Experiment zum Nachmachen zeige ich euch, wie ihr Sauerstoff aus Wasserstoffperoxid herstellt und wie ihr das Gas auffangt. Dann könnt ihr die spannenden Eigenschaften des Sauerstoffs selbst entdecken. Das ist aber nichts für Kinder. Hier müssen die Erwachsenen helfen!

  • Was ihr dazu braucht: Glasflasche, PVC-Schlauch mit Schlaucholive, durchbohrter Stopfen, Trockenhefe, Wasserstoffperoxid 3 oder 6 %ig, Feuerzeug, Holzspan (zum Beispiel Schaschlickspieß), Wasserschüssel, Spülmittel, kleine Marmeladengläser mit Deckel oder verschließbare Reagenzgläser
  • Schwierigkeitsgrad: etwas aufwendig und gefährlich. Hier müssen die Erwachsenen helfen
  • Altersempfehlung: ab acht Jahren

Hier geht's zum Sauerstoff Video-Experiment:


So wird's das Sauerstoffexperiment gemacht:

Für dieses Experiment braucht ihr Wasserstoffperoxid. Das gibt es zum Beispiel in der Apotheke oder im Internet als drei- oder sechsprozentige Lösung. Füllt eine Glasflasche zu etwa einem Viertel mit dem Wasserstoffperoxid.

Mit Wasserstoffperoxid und Hefe kannst du Sauerstoff herstellen


Für die Flasche braucht ihr noch einen Stopfen mit einer Bohrung, ein Anschlussstück für die Bohrung (Schlaucholive) und einen passenden Schlauch. Das gibt es zum Beispiel als Zubehör für die Gärung von Wein. Ich habe es mir im Internet bestellt aber auch in der Gartenabteilung im Baumarkt kann man so etwas finden.

Besorgt euch aus dem Supermarkt noch ein paar Tütchen Trockenhefe. Jetzt gebt ihr zu dem Wasserstoffperoxid in der Flasche noch etwa ein halbes Tütchen Trockenhefe. Beobachtet was passiert.

Die Mischung aus Hefe und Wasserstoffperoxid schäumt und bildet Sauerstoff


Nach etwa 10 Minuten könnt ihr den Stopfen mit dem Schlauch auf die Flasche stecken und das Schlauchende in eine Schüssel mit Wasser halten. Fangt die Bläschen, die aus dem Schlauchende kommen unter Wasser in kleinen verschließbaren Gläsern auf. Das können zum Beispiel kleine Marmeladengläser sein.

Den Sauerstoff kannst du in einer pneumatischen Wanne unter Wasser auffangen


Wie man das macht, habe ich euch in diesem Beitrag gezeigt: Luft umfüllen. Das Prinzip heißt pneumatische Wanne. Das entstehende Gas verdrängt das Wasser in euerem Gläschen, so dass ihr es nachher komplett mit Gas gefüllt habt und mit einem Deckel verschließen könnt. Auf diese Weise könnt ihr eine einige Gläschen mit dem Gas füllen und für spätere Experimente beiseite stellen.

Jetzt könnt ihr die Eigenschaften der aufgefangen Gases untersuchen. Zündet einen Holzspan an, zum Beispiel einen Schaschlickspieß. Lasst ihn einen Moment brennen und pustet ihn wieder aus. Den noch glimmenden Sparen haltet ihr in eines von euren Gläschen. Beobachtet was passiert.

Glimmspanprobe, einen glimmender Holzspan flammt in Sauerstoff wieder auf


In diesem Experiment habe ich euch gezeigt was passiert, wenn Eisen brennt. Auf einer feuerfesten Unterlage, zum Beispiel einem Backblech, könnt ihr das Experiment mit der brennenden Eisenwolle auch noch einmal in eurem gasgefüllten Glas ausprobieren. Aber Vorsicht, hier müssen die Erwachsenen helfen! Es wird heftig!

Eisenwolle verbrennt in Sauerstoff besonders heftig


Ihr könnt euch auch eine Schüssel mit Seifenwasser machen und den Schlauch dort hinein halten. Dann entstehen aus den Bläschen gasgefüllte Seifenblasen an der Oberfläche des Seifenwassers. Ihr könnt das Experiment mit dem glimmenden Holzspan mit den Seifenblasen wiederholen. Was passiert dabei?

Die Glimmspanprobe an Sauerstoffbläschen


Versucht einmal, die Seifenblasen mit einem brennenden Holzspan anzuzünden geht das?

Was passiert bei diesem Experiment und warum ist das so?

Das Wasserstoffperoxid ist so ähnlich wie Wasser. Es ist farblos, geruchslos, flüssig und sieht harmlos aus. Diese Verbindung enthält aber ein Atom Sauerstoff mehr als Wasser. Wasser hat die Formel H2O, Wasserstoffpermoxid hat die Formel H2O2 . Es besteht also als zwei Atomen Wasserstoff und zwei Atomen Sauerstoff.

Wasserstoffperoxid wird zum Beispiel als Bleichmittel benutzt. Wenn man sich die Haare färben möchte, muss die ursprüngliche Farbe erst entfernt werden. Das macht man mit Wasserstoffperoxid. Erst danach kann der neue Farbton angewendet werden.

Wasserstoffperoxid hat bleichende bzw. oxidierende Eigenschaften, weil es ein Atom Sauerstoff mehr hat und viel reaktiver ist als Wasser.

Die Hefe enthält ein Enzym, das den überschüssigen Sauerstoff aus dem Wasserstoffperoxid herausholt. Dabei entsteht elementarer Sauerstoff – die Bläschen die entstehen, wenn ihr die Hefe zum Wasserstoffperoxid hinzugebt. Die Mischung schäumt nach einer Weile deutlich auf. Den entstehenden Sauerstoff habt ihr über den Schlauch als Bläschen in euren Gläsern aufgefangen. Die Gläschen enthalten dann reinen Sauerstoff.

Der Zerfall von Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff ist eine chemische Reaktion. Die passiert sehr langsam und läuft auch in eurer gekauften Flasche Wasserstoffperoxid ab. Die Verbindung zerfällt also langsam zu Wasser und Sauerstoff. Das Enzym in der Hefe ist ein Katalysator für diese Reaktion. Ein Katalysator beschleunigt eine chemische Reaktion, macht sie also viel schneller, wird aber selbst nicht bei der Reaktion verändert.

Sauerstoff ist zu etwa 21 % in der Luft enthalten. Den brauchen wir zum Atmen, sonst würden wir ersticken. Auch die Kerze braucht ihn zum Brennen, sonst geht sie aus. Das habe ich euch in diesem Experiment gezeigt: wenn der Kerze die Luft ausgeht.

Der reine Sauerstoff ist so reaktiv, dass er sogar einen glimmenden Holzspan wieder aufflammen lässt. Das Experiment nennt sich übrigens Glimmspanprobe und gilt als Nachweis für die Anwesenheit von Sauerstoff. Sauerstoff selbst kann nicht brennen, es fördert aber die Verbrennung.

Die Verbrennung von Eisenwolle an Luft ist schon spektakulär genug. In reinem Sauerstoff geschieht die Reaktion noch viel heftiger. Die entstehende Glut ist viel heller, es entsteht ein knisterndes Geräusch und ein Teil des Eisens wird so heiß, dass es zu kleinen Eisentropfen zusammenschmilzt.

Die Seifenbläschen auf eurer Seifenwasseroberfläche verhalten sich genauso wie der Sauerstoff in euren Gläsern. Sie brennen selbst nicht, fördern aber die Verbrennung.

Ihr habt hier einige chemische Experimente also Stoffumwandlungen gemacht. Ihr habt aus der chemischen Verbindung - Wasserstoffperoxid - ein chemisches Element - Sauerstoff- durch eine chemische Reaktion herausgeholt. Den reinen Sauerstoff habt ihr wieder mit einem Element - Eisen - reagieren lassen. Es entsteht eine neue chemische Verbindung, in diesem Fall Eisenoxid.

Um diese Phänomene geht es in diesem Experiment für Kita und Sachunterricht:

  • Chemische Elemente und Verbindungen
  • chemische Reaktionen
  • Katalysator für chemische Reaktionen
  • Eigenschaften von Sauerstoff
  • Sauerstoff fördert die Verbrennung
  • Auffangen von Gasen in der pneumatischen Wanne
  • chemische Nachweisreaktion
  • Prinzip des Katalysators
  • Enzyme als Katalysator

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