Was passiert bei der Verbrennung einer Kerze?

Das faszinierende Schauspiel der Kerzenflamme: Eine chemische Betrachtung

Die scheinbar einfache Kerzenflamme verbirgt eine komplexe chemische Reaktion, die weit mehr beinhaltet als nur das Schmelzen des Wachses und ein sanftes Flackern. Um dieses Phänomen vollständig zu verstehen, müssen wir den Prozess der Verbrennung Schritt für Schritt betrachten.

Beginnen wir mit dem Wachs selbst. Die meisten Kerzen bestehen aus Paraffinwachs, einem Gemisch aus langkettigen Kohlenwasserstoffen. Sobald die Kerze angezündet wird, überträgt die Wärme der Flamme Energie auf das umgebende Wachs. Dieses schmilzt und wird durch Kapillarkräfte in den Docht gezogen. Die Hitze der Flamme verdampft das flüssige Wachs anschließend. Dieser gasförmige Zustand des Wachses ist essentiell für die Verbrennung. Es handelt sich dabei nicht nur um eine einfache Verdampfung, sondern um einen komplexen Prozess der Pyrolyse, bei dem die großen Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere, leichter brennbare Fragmente zerlegt werden.

Diese Fragmente, meist kurzkettige Kohlenwasserstoffe und andere flüchtige Verbindungen, reagieren nun mit dem Sauerstoff aus der umgebenden Luft. Diese Reaktion, die Exotherm ist, setzt Energie in Form von Wärme und Licht frei. Das Licht entsteht durch die angeregten Moleküle in der Flamme, die beim Zurückfallen in ihren Grundzustand Photonen emittieren – der charakteristische Schein der Flamme.

Die Verbrennungsprodukte sind hauptsächlich Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O). Diese entstehen durch die Oxidation der Kohlenstoff- und Wasserstoffatome im Wachs. Neben diesen Hauptprodukten können je nach Wachsqualität und Verbrennungsintensität auch kleine Mengen an Ruß (ungebrannter Kohlenstoff) und weiteren Nebenprodukten entstehen. Der Ruß ist verantwortlich für die leicht gelbliche Färbung der Flamme und die Ablagerungen an der Kerzenoberfläche, die sich bei ungünstigen Bedingungen auch stärker ausbilden können.

Die Flamme selbst ist kein fester Körper, sondern ein Bereich, in dem die chemische Reaktion abläuft. Sie besteht aus verschiedenen Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen und Konzentrationen der Reaktanten und Produkte. Man kann grob zwischen einer inneren, kühleren Zone, einer mittleren, heißeren Reaktionszone und einer äußeren, weniger heißen Oxidationszone unterscheiden. Die sichtbare Flamme ist in erster Linie die Reaktionszone, wo die intensivste Verbrennung stattfindet.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verbrennung einer Kerze ein faszinierendes Beispiel für eine chemische Reaktion ist, die uns Wärme und Licht liefert. Der Prozess ist komplexer als man zunächst vermuten mag und involviert Schmelzen, Verdampfen, Pyrolyse und die Oxidation der entstandenen gasförmigen Brennstoffkomponenten. Die beobachtbare Flamme ist lediglich das sichtbare Ergebnis dieser chemischen Transformation.