Lehrerbrief
zur Unfallverhütung
und Sicherheitserziehung
für Chemie der Klassen 9 und 10

Umgang mit brennbaren Gasen und Flüssigkeiten

Bundesverband der Unfallversicherungsträger

Inhaltsverzeichnis

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Vorbemerkung
Ziele
Didaktische Überlegungen
Methodische Hinweise
Folie 1 Arbeitsblatt
Folie 2 Wasserstoff
Zusammenfassung zur Unfallvermeidung

Versuche: Explosionen und Verbrennungen

V1 - Lehrerversuch: Verbrennen eines Dampf-Luft-Gemisches
V2 - Lehrerversuch: Explosion eines Dampf-Luft-Gemisches
V3 - Lehrerversuch: Verbrennen eines Gas-Luftgemisches
V4 - Lehrerversuch: Explosion eines Gas-Luft-Gemisches

Versuche: Wie kann man eine Explosion verhindern?

V5 - Schülerversuch: Knallgasprobe
V6 - Schülerversuch: Flammenrückschlagsicherung nach Davy

1. Vorbemerkung

Brennbare Gase sind hoch- bzw. leichtentzündlich und mit Luft vermischt explosionsfähig. Viele brennbare Flüssigkeiten entwickeln schon bei Raumtemperatur leichtentzündliche Dämpfe, die mit Luft ebenfalls explosionsfähige Gemische bilden. Selbstverständlich will der Umgang mit diesen Stoffen gelernt sein.

Da sie auch im Alltag vorkommen (z. B. Heizgas, Alkohole), kann hier der Chemieunterricht einen wichtigen Beitrag zur allgemeinen Sicherheitserziehung leisten.

2. Ziele

Die Schülerinnen und Schüler sollen
  • wissen, daß brennbare Gase hoch- bzw. leichtentzündliche Stoffe sein können,
  • brennbare Flüssigkeiten mit hohem Dampfdruck hoch- oder leichtentzündliche Dämpfe entwickeln,
  • brennbare Gase und Dämpfe mit Luft explosionsfähige Gemische bilden,
  • Heizgas (Erdgas, Stadtgas, Flüssiggas u. a.) als Gemisch brennbarer Gase ebenfalls hochentzündlich ist,
  • man gefahrlos mit diesen Stoffen umgehen kann, wenn die einschlägigen Sicherheitsregeln eingehalten worden.

3. Didaktische Überlegungen
Nach den Lehrplänen allgemeinbildender Schulen sind brennbare Gase (Wasserstoff, Methan, Ethan u. a.) und brennbare Flüssigkeiten (Benzin, Alkohole u. a.) im Chemieunterricht zu behandeln. Zum Unterrichtsstoff gehören Eigenschaften wie die Entzündlichkeit dieser Substanzen und die Explosionsfähigkeit ihrer Gemische mit Luft. Mit der Behandlung dieser Stoffeigenschaften wird wichtiges Wissen für die Allgemeinbildung vermittelt und ein Beitrag dazu geleistet, daß Schülerinnen und Schüler auch außerhalb des Schulunterrichts brennbare Gase und Flüssigkeiten sachgerecht handhaben können.

Um sich selbst und die Schülerinnen und Schüler nicht zu gefährden, sind die Experimente von der Lehrkraft mit großer Sorgfalt vorzubereiten und unter Verwendung von Schutzbrille und Schutzscheibe durchzuführen.

4. Methodische Hinweise
Warum ist der Umgang mit brennbaren Gasen und Dämpfen so gefährlich?

Mit Hilfe geeigneter Versuche kann man zeigen, daß brennbare Gase und Dämpfe hoch- bzw. leichtentzündlich sind.

Folie 1: Arbeitsblatt für den Selbsteintrag

x_luft.gif (4427 Byte)

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Diese Folie stellt zwei parallele Zahlenstrahlen dar, auf die die Prozentwerte von 0 bis 100 im gegenläufigen Sinn eingetragen sind. Ein Zahlenstrahl gilt für Luft, der andere für das untersuchte brennbare Gas.

Die Vorlage kann als Folie benutzt oder als Arbeitsblatt kopiert werden. Durch vertikale Geraden können die untere und obere Explosionsgrenze des untersuchten Gases eingetragen und damit der Explosionsbereich innerhalb der Explosionsgrenzen sowie die ungefährlichen Bereiche dargestellt werden. Für die Schülerinnen und Schüler werden damit Begriffe verständlicher gemacht.

Verwendung als Folie
Es empfiehlt sich, eine leere Deckfolie auf die Grundfolie zu legen und die Eintragungen mit farbigen Folienstiften vorzunehmen, die man danach wieder löschen kann. Damit ergibt sich eine Einsatzmöglichkeit bei verschiedenen Stoffen, die zu unterschiedlichen Zeiten behandelt werden.

Verwendung als Arbeitsblatt: Alle Schülerinnen und Schüler erhalten eine Kopie und können die Explosionsgrenzen eines oder mehrerer Gase farbig kennzeichnen.

Tabelle: Explosionsgrenzen einiger Gase und Dämpfe

Stoff Explosionsgrenze (Vol-%)
untere obere
Benzin 0,8 6,5
Diethylether 1,6 36,0
Ethin 1,5 83,0
n-Heptan 1,1 6,7
Kohlenstoffdisulfid 1,0 60,0
Kohlenstoffmonooxid 11,0 74
Methanol 5,5 44,0
Wasserstoff 4,0 75,6

Folie 2: Wasserstoff (Muster)

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Konkretes Beispiel zur Ergänzung von Folie 1. Das Beispiel kann zur Diskussion konkreter Explosionsgrenzen und der Ableitung entsprechender Sicherheitsmaßnahmen eingesetzt werden.

 

Zusammenfassung

Zusammenfassend einige wichtige Prinzipien zum sachgerechten Umgang mit brennbaren Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten:

  • Bei Gasgeruch Haupthahn schließen und Fenster öffnen!

  • Keine Zündquellen betätigen!

  • Flammenrückschlagsicherung beim Abfackeln von Gasen und Dämpfen verwenden

  • Gase erst nach Knallgasprobe entzünden!
  • Brennbare Flüssigkeiten in offenen Geräten nur in kleinen Mengen erhitzen!
  • Beim Umfüllen von brennbaren Flüssigkeiten Funken durch Erdungskabel vermeiden.

 

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Literatur und Bearbeitung

Autor (Text):

 Ludwig Schenk
Bearbeitung (WWW): Klaus-G. Häusler
Quelle: BUK; Lehrerbriefe Bestell-Nr. GUV 57.2.256

Literatur:

 [1] Asselborn, W.H.: Gefahrstoffverordnung und Unterrichtspraxis, Schroedel Schulbuchverlag, Hannover 1989.
[2] Menzel, P.: Explosionsversuche mit dem Zündrohr. In Praxis der Naturwissenschaften 4/30.Jg. Heft 3/91

Versuche:

1997 HMTC - Halbmikrotechnik Chemie
Klaus-G. Häusler; haeusler[at]muenster[dot]de buk-msikg/brengas/brengas.htm 25.04.2003