Die Knallgasprobe ist der Klassiker für junge Chemiker:innen in der Schule. Dabei verrät ihr Name schon genau, worum es sich bei diesem Experiment handelt: Wenn es knallt, hat sich ein ganz bestimmtes Gas im Glas befunden. Welches das ist, wie das Experiment genau abläuft und wo es auch genutzt wird, verraten wir Dir in diesem Beitrag!
Was passiert bei der Knallgasprobe?
Die Knallgasprobe wird verwendet, um das Gas Wasserstoff nachzuweisen. Dafür macht man sich eine chemische Reaktion zu nutze: die Knallgasreaktion. Ihren Namen verdankt sie der Tatsache, dass es zu einem lauten Knall kommt, wenn tatsächlich Wasserstoff vorhanden ist (vgl. Amann, 2018).
Doch wie funktioniert das genau? 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. Dieses macht seinem Namen aber erst alle Ehre, wenn anschließend Aktivierungsenergie (z.B. die Flamme einer Kerze) ins Spiel kommt. Dadurch reagiert der Wasserstoff mit dem Sauerstoff zu Wasser, wobei Energie frei wird. Und diese Energie nehmen wir dann als lauten Knall war (vgl. Blecker, 2010).
Die Knallgasprobe – Experiment in 5 Schritten
Das war schon alles, was Du zur Knallgasprobe wissen musst. Gar nicht so schwer, oder? Die Reaktionsgleichung schauen wir uns natürlich auch noch an, aber zunächst führen wir unser Experiment durch!
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/r Erwachsenen durchgeführt werden!
1. Materialien zusammenstellen
Für den Versuch benötigst Du ein Reagenzglas und einen dazu passenden Deckel. Außerdem brauchst Du eine Kerze und ein Feuerzeug. Wasserstoff bekommst Du nur im Labor, also zum Beispiel in der Schule im Chemie-Unterricht. 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! Das heißt: 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
Lass das Reagenzglas nun von der erwachsenen Person mit Wasserstoff befüllen! Halte das Reagenzglas dabei mit der Öffnung nach unten und verschließe es, indem Du den Deckel schnell über die Öffnung schiebst. Das Reagenzglas darf nicht gedreht werden, die verschlossene Öffnung sollte also jederzeit nach unten zeigen.
4. Die Knallgasprobe
Nun geht es Richtung brennender Kerze. Beachte dabei: Die Öffnung des Reagenzglases muss nah an der Flamme sein, wenn Du den Deckel abnimmst. So kann das Gas entweichen. Jetzt musst Du jedoch genau hinhören! Knallt es? Dann hat alles so funktioniert, wie wir uns das vorgestellt haben und die Knallgasreaktion hat stattgefunden. Hat es nicht geklappt, kannst Du den Versuch noch einmal durchführen und wieder genau darauf achten, was du hörst.
5. Die Auswertung
Anschließend kannst Du Stift und Papier zücken und Deine Beobachtungen festhalten. Schreib dafür zunächst die Versuchsanordnung, also die Materialien und die einzelnen Schritte auf! Zum Schluss notierst Du das Ergebnis des Experiments. Was hast Du gehört, als Du das Gas über der Flamme freigelassen hast?
Tabelle 1: Auf diese 3 Arten kann das Experiment zur Knallgasprobe ablaufen
| Variante | Beobachtung | Ergebnis |
| 1 | Ich konnte nichts hören. | Das Gas im Reagenzglas enthielt keinen Wasserstoff. |
| 2 | Ich habe ein „Plopp“ gehört. | Das Gas im Reagenzglas war reiner Wasserstoff. |
| 3 | Ich habe ein Pfeifen oder Knallen gehört und das Reagenzglas war beschlagen. | Das Gas im Reagenzglas war Knallgas: Also eine Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff, die zu Wasser geworden ist. |
Wenn Du die Knallgasprobe im Chemie-Unterricht durchführst, hast Du sicher auch schon einmal von einer sogenannten Reaktionsgleichung gehört. Diese hält fest, was passiert, wenn zwei oder mehr Stoffe miteinander reagieren. Du weißt ja schon, was bei der Knallgasprobe los ist: Wasserstoff und Sauerstoff werden zu Wasser und geben dabei Energie ab. Die dazugehörige Reaktionsgleichung sieht entsprechend wie folgt aus:
Wissenstest zur Knallgasreaktion
Wir wissen, dass die Naturwissenschaften manchmal ganz schön anspruchsvoll sein können, aber das war doch gar nicht so schwer, oder? Bei der Knallgasprobe kommt es nur zu einer einzigen Reaktion zwischen zwei Stoffen. Eigentlich logisch, oder? Wenn Du überprüfen willst, ob Du wirklich alles verstanden hast, haben wir ein paar spannende Wissensfragen für Dich vorbereitet. Diese eignen sich auch perfekt für‘ s Homeschooling.
Die Knallgasreaktion ist ein Klassiker im Chemie-Unterricht, wird aber auch in der Raumfahrt genutzt, um Raketen ins Weltall zu befördern. Spannend, nicht wahr? Wie das genau funktioniert, kannst Du Dir jetzt sicher denken, denn eigentlich ist es ganz ähnlich wie im Reagenzglas. Nur wird die Energie hier nicht für das akustische Spektakel genutzt, sondern in Bewegungsenergie umgewandelt. Aber der laute Knall im Labor ist auch ziemlich cool!
Literatur
Amann, Manfred (2018): Chemie ganz leicht. Hamburg: Impian.
Blecker, Jürgen (2010): Chemie für jedermann. München: Compact Verlag.
Jander, G./ Spandau, H. (1987): Kurzes Lehrbuch der anorganischen und allgemeinen Chemie. Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag.
FAQs zur Knallgasprobe
Mit der Knallgasprobe weist Du die sogenannte Knallgasreaktion nach. Hierbei reagieren Sauerstoff und Wasserstoff zu Wasser und geben Energie frei, die Du in einem lauten Knall oder einem Pfeifen hörst. Dafür musst Du jedoch eine Aktivierungsenergie hinzufügen, etwa durch Wärme in Form der Kerze. Spannende weitere Fakten zum Thema Wasser(-stoff) gibt es übrigens bei der Hochschule Mittweida.
Neben einem verschließbaren Reagenzglas brauchst Du zum Beispiel eine Kerze oder einen Bunsenbrenner sowie Wasserstoff. Den bekommst Du jedoch nur im Labor, da es sich dabei um einen potenziell gefährlichen Stoff handelt. Deshalb das Experiment immer mit einer erwachsenen Person durchführen!
Knallgas entsteht, wenn Wasserstoff und Sauerstoff im Reagenzglas zu Wasser reagiert. Dann knallt oder pfeift es und das Glas beschlägt.
Wasserstoff ist sehr leicht entzündlich und kann sogar explodieren, wenn er sich mit Sauerstoff mischt. Bei einer kleinen kontrollierten Menge und unter Aufsicht beispielsweise durch Deine/n Lehrer:in brauchst Du Dir keine Sorgen machen, aber ansonsten muss man mit der Abfüllung des Gases wirklich vorsichtig sein!
Es gibt natürlich mehrere Möglichkeiten, Wasserstoff nachzuweisen, aber die Knallgasprobe ist sicher die populärste darunter. Ein tolles Video zur Herstellung von Wasserstoff mit abschließender Knallgasprobe gibt es übrigens bei der Uni Wuppertal.
Weitere Versuche unter: Experimente
