Abbrennen von flüssigen Siliconen

1. Experiment ist im WACKER-Schulversuchskoffer enthalten	nein
2. Versuchsvorschrift wurde modifiziert	/
3. Eigene Versuchsvorschrift wurde entwickelt	ja
4. Video-Clip verfügbar	ja (als wmv oder als mov)
5. Flash-Animation verfügbar	nein
6. Weitere Materialien: Arbeitsblätter 4

1 Materialien, Chemikalien, Zeitbedarf

Teclubrenner
Dreibein
Stück Eisenblech, als Auflage auf das Dreibein
Tiegelzange
Tropfpipette

Siliconöle aus dem WACKER-Schulversuchskoffer oder
Produkte aus den Versuchen "Hydrolyse von Chlormethylsilanen" und "Geschwindigkeit der Hydrolyse von Chlormethylsilanen"

Ein einmaliges Entzünden und Abbrennen dauert insgesamt etwa 5 Minuten, da das Blech erst heiß werden muß.

2 Versuchsdurchführung und -beobachtung

Da mit offenem Feuer gearbeitet wird, sind brennbare Materialien aus der Umgebung zu entfernen.

Der Teclubrenner heizt das auf dem Dreibein liegende Blech gut von unten ein. Ist das Blech heiß, werden von oben herab 1 bis 3 Tropfen des Silicons in die Mitte auf das Blech getropft. Man tritt einen Schritt zurück. Ist das Feuer erloschen, kann der Versuch wiederholt werden.

Sollte sich das Siliconöl nicht spontan entzünden sondern nur verdampfen, so wird der Dampf direkt mit der Brennerflamme entzündet, und dann das Blech weiter von unten geheizt. Das erhitzte Siliconöl entwickelt zunächst etwas Dampf bevor es mit einer weißen, recht grellen Flamme verbrennt (linkes Bild). Die Feuererscheinung dauert je 5 bis 20 Sekunden. Dabei schweben weiße bis graue Flocken aus Asche hoch. Einige Siliconöle brennen erst bei der Zündung direkt mit der Brennerflamme. Auf der Blechplatte bleibt eine ganz feine, weiße Asche zurück (rechtes Bild).

3 Versuchsauswertung

Bei hohen Temperaturen und ausreichender Luftzufuhr verbrennen Methylsilicone zu einer sehr oberflächenreichen Kieselsäure, Wasser und Kohlendioxid. Bei den Versuchen erscheint die Flamme teils leicht gelblich und die Asche ist nicht ganz weiß. Das deutet darauf hin, dass die Verbrennung nicht ganz vollständig erfolgt ist. Die Reaktionsgleichung lautet bei vollständiger Verbrennung:

Die Zusammensetzung der Kieselsäure entspricht nur in etwa der Formel SiO₂. Es handelt sich weder um diskrete SiO₂-Moleküle noch um Quarz, sondern um winzige Körner, in denen jedes Silicium-Atom tetraedrisch von vier Sauerstoff-Atomen umgeben ist und jedes Sauerstoff-Atom die Brücke zwischen zwei Silicium-Atomen bildet. Die Sauerstoff-Atome am Rande eines Korns sind jedoch jeweils mit einer Bindung an ein Wasserstoff-Atom gebunden.

4 Tipps und Anmerkungen

Die Verbrennung von Siliconen ist einfach durchzuführen und kann im Unterricht bereits bei der Voruntersuchung verschiedener Kunststoffe durchgeführt werden, weil sie Aufschluss über die elementare Zusammensetzung gibt.
Zur Auswertung der Verbrennung vgl. die Seite 7 der Arbeitsblätter "Siliconöle, -harze, -kautschuk".

5 Ergänzende Sachinformationen

Die oben angegebenen Arbeitsblätter enthalten ergänzende Informationen, beispielsweise Verbrennungsenthalpien, die beim Vergleich der Verbrennung von Siliconen mit anderen Kunststoffen hilfreich sind.