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Knallgasprobe – Experiment in 5 Schritten

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Knallgasprobe: Ablauf in 5 Schritten

Du willst wissen, wie die Knallgasprobe funktioniert? Dann lies weiter, denn hier erklären wir Dir Schritt für Schritt, wie dieses Experiment abläuft. Du wirst außerdem sehen, dass dieser Versuch sehr nützlich ist. Es gibt übrigens viele weitere spannende Experimente für Kinder mit großem Lernfaktor. Jetzt schauen wir uns jedoch erst einmal an, was es mit der Knallgasreaktion auf sich hat.

Wozu dient die Knallgasprobe?

Die Knallgasprobe wird verwendet, um das Gas Wasserstoff nachzuweisen. In der Schule wird Dir dieses Experiment wahrscheinlich im Fach Chemie begegnen. Denn es kommt bei diesem Versuch zu einer chemischen Reaktion: Der Knallgasreaktion. Ihren Namen verdankt sie der Tatsache, dass es zu einem lauten Knall kommt, wenn Wasserstoff vorhanden ist.

An dieser Stelle soll Dir jedoch erst einmal erklärt werden, was Wasserstoff eigentlich ist: Wasserstoff ist das erste Element, welches es in der Geschichte des Universums gab, danach haben sich alle anderen Elemente daraus gebildet. Zudem ist es das Element, welches auf den Planeten des Universums am häufigsten vorkommt (vgl. Amann, 2018). Wenn Du Dich für die verschiedenen Himmelskörper im Weltraum interessierst, dann schau in unserer Rubrik Astronomie für Kinder vorbei. Dort findest Du viele kindgerechte Erklärungen zu Planeten & Weltraum. Noch mehr zu diesem Thema lernst Du außerdem bei der Kinderuni.

Kennst Du eigentlich die anderen Fächer der Naturwissenschaften? Versuch sie doch mal aufzuzählen. Damit Du Dir besser merken kannst, worum es in den Fächern geht, findest Du auf unseren Seiten zudem viele weitere naturwissenschaftliche Experimente:

Wie funktioniert die Knallgasreaktion?

Bei der Knallgasprobe vermischen sich zwei Gase: Wasserstoff und Sauerstoff. Beide zusammen ergeben dabei eine explosive Mischung (vgl. Jander/ Spandau, 1987). Es entsteht nämlich ein neues Gas: Das Knallgas. Wird zusätzlich anschließend noch Aktivierungsenergie hinzugefügt (z.B. die Flamme einer Kerze), reagiert der Wasserstoff mit dem Sauerstoff zu Wasser, wobei Energie frei wird. Dieser Vorgang macht sich zudem durch einen Knall bemerkbar (vgl. Blecker, 2010). Für die Vorschule ist dieser Versuch deshalb nicht geeignet.

Auch für den Antrieb einer Rakete werden Wasserstoff und Sauerstoff gemischt und anschließend angezündet. Dabei wird so viel Energie frei, dass die Rakete bis in den Weltraum fliegen kann (vgl. Frith/ Gillespie, 2020). Warum die Rakete so viel Energie benötigt, um abzuheben, erfährst Du übrigens im Kurs Physik für Kinder.

Du weißt nun, was die Knallgasreaktion ist und warum man sie im Labor nachstellt. Deshalb erklären wir Dir als Nächstes, wie das Experiment in 5 Schritten durchgeführt wird.

Durchführung des Versuchs in fünf Schritten

Jetzt schauen wir uns erst einmal an, welche Materialien wir für die Knallgasprobe benötigen.

Achtung!

Wasserstoff ist ein entflammbares Gas. Die Knallgasprobe darf deshalb nie allein zu Hause durchgeführt werden. Dieser Versuch darf nur in einem Labor unter Aufsicht eines Erwachsenen durchgeführt werden!

1. Materialien zusammenstellen

Für den Versuch benötigst Du ein Reagenzglas und zudem einen Deckel. Außerdem brauchst Du eine Kerze und ein Feuerzeug. Bitte den Erwachsenen im Labor um Wasserstoff und besorge Dir außerdem ein Blatt Papier und einen Stift.

2. Die Kerze anzünden

Stelle die Kerze auf den feuerfesten Labortisch und zünde sie anschließend mit dem Feuerzeug an. Achte darauf, dass eine moderate Flamme entsteht: nicht zu hoch, aber auch nicht zu klein. Erst wenn die Kerze gut brennt, kannst Du mit dem nächsten Schritt fortfahren.

3. Das Reagenzglas mit Wasserstoff befüllen

Besorge dir ein Reagenzglas und lasse es Dir anschließend von einem Erwachsenen mit Wasserstoff befüllen. Halte das Reagenzglas dabei mit der Öffnung nach unten und verschließe es, indem Du den Deckel schnell vor die Öffnung schiebst. Beachte, dass Du das Reagenzglas nicht drehen darfst. Zudem muss die Öffnung mit dem Deckel nach unten zeigen.

4. Die Knallgasprobe

Gehe nun zur Kerze und erst wenn die Öffnung des Reagenzglases nah an der Flamme ist, kannst Du den Deckel abnehmen. Das Gas kann anschließend entweichen. Aufpassen: Jetzt musst Du jedoch genau hinhören. Es kann außerdem sinnvoll sein die eben beschriebenen Schritte noch einmal durchzuführen und wieder genau darauf zu achten, was du hörst.

Knallgasprobe: Die Reaktion
Abb. 1: Bei der Knallgasprobe ertönt ein lautes Geräusch

5. Die Auswertung des Experiments

Anschließend kannst Du Stift und Papier zur Hand nehmen und alles dokumentieren. Dabei solltest Du außerdem aufschreiben, wie Du den Versuch durchgeführt hast. Zudem kannst Du den Versuchsaufbau auch aufzeichnen und ganz wichtig ist es am Ende zu vermerken, was Du beobachtet hast. Was hast Du gehört, als Du das Gas über der Flamme schließlich freigelassen hast? Besprich Deine Erkenntnisse doch anschließend bei der Ferienbetreuung.

Es gibt drei mögliche Varianten, wie das Experiment zur Knallgasprobe abgelaufen sein kann. Eine Übersicht der Varianten und die zugehörigen Erklärungen findest Du in dieser Tabelle:

Tabelle 1: Auf diese 3 Arten kann das Experiment zur Knallgasprobe ablaufen

VarianteBeobachtungErgebnis
1Ich konnte nichts hören.Das Gas im Reagenzglas enthielt keinen Wasserstoff.
2Ich habe ein „Plopp“ gehört.Das Gas im Reagenzglas war reiner Wasserstoff.
3Ich habe ein Pfeifen oder Knallen gehört und das Reagenzglas war beschlagen.Das Gas im Reagenzglas war Knallgas: Also eine Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff, welche zu Wasser geworden ist.

Knallgasprobe: Die Reaktionsgleichung

Um eine chemische Reaktion zu beschreiben, wird eine Reaktionsgleichung verwendet. Die Gleichung kann dabei entweder aus Worten oder aus Formeln bestehen. In der Mitte steht zudem ein Reaktionspfeil. Links von diesem Pfeil werden die Ausgangsstoffe notiert und rechts davon außerdem das Produkt, welches als Ergebnis der Reaktion entsteht. Weitere Informationen zur Reaktionsgleichung der Knallgasreaktion findest Du zudem auf der Seite der Universität Siegen.

Das ist die Reaktionsgleichung für die Knallgasprobe in Buchstaben und Zahlen:

2 H2  + O2  ➔ 2 H2O

(H = Wasserstoff) 

(O = Sauerstoff)

(H2O = Wasser)

Gleichung der Knallgasreaktion
Abb. 2: Die Knallgasreaktion in Symbolen, Buchstaben & Zahlen und in Worten

Wissensfragen zur Knallgasreaktion

Und hast Du alles verstanden? Damit Du Dein Wissen anschließend sofort überprüfen kannst, haben wir ein Arbeitsblatt mit mehreren Fragen erstellt. Außerdem gibt es dazu noch ein Lösungsblatt, welches Du dir zum Vergleichen Deiner Ergebnisse anschauen kannst. Das ist übrigens eine super Übung für das Homeschooling.

Hast Du gewusst, dass es eine chemische Reaktion ist, die eine Rakete in die Höhe fliegen lässt? Neben Chemie und Physik bietet sich außerdem die Biologie zum Experimentieren an! Nun weißt Du, wie eine Knallgasreaktion abläuft und außerdem, dass Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser werden, wenn Du etwas Aktivierungsenergie hinzufügst. Mit diesem wichtigen Chemiewissen kannst Du loslegen und anschließend noch viele weitere Experimente entdecken.

Literatur

Amann, Manfred (2018): Chemie ganz leicht. Hamburg: Impian.

Blecker, Jürgen (2010): Chemie für jedermann. München: Compact Verlag.

Frith, Alex/ Dr. Gillespie, Lisa Jane (2020): Was? Wie? Chemie!, 1. Auflage, London: Usborne Publishing.

Jander, G./ Spandau, H. (1987): Kurzes Lehrbuch der anorganischen und allgemeinen Chemie. Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag.

FAQs – Knallgasprobe

Wie groß muss der Wasserstoffanteil bei der Knallgasprobe sein?

Damit es knallt, muss der Anteil von Wasserstoff an diesem Gasgemisch bei 4–77 % liegen.

Was hat die Knallgasreaktion mit einer Brennstoffzelle zu tun?

Brennstoffzellen liefern elektrische Energie. Dies geschieht, indem aus Wasserstoff und Sauerstoff Wasser gebildet wird, denn dabei wird Energie frei. Diese Reaktion läuft allerdings sehr kontrolliert ab.

Wie schnell verläuft die Detonation bei der Knallgasprobe?

Wenn es bei der Berührung des Knallgasgemisches (Sauerstoff + Wasserstoff) mit einer Flamme zu einer Explosion kommt, dann geschieht das mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 2820 m/s (Meter pro Sekunde).

Bei welchem Unglück kam es zur größten Knallgasreaktion, die jemals gesehen wurde?

1986 wurde die Raumfähre Challenger kurz nach ihrem Start durch eine heftige Knallgasexplosion zerstört. Dabei starben sieben Astronauten. Es ist die größte Explosion mit Knallgas, die je gesehen wurde.

Woraus wird der Wasserstoff für die Knallgasprobe hergestellt?

Durch elektrischen Strom kann Wasser in einzelne Bestandteile zerlegt werden, wobei Wasserstoff entsteht. Dieser kann anschließend für Experimente verwendet werden.

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