Laborgerät des Monats: Der Bunsenbrenner

Bild: Public Domain

Der Bunsenbrenner ist unter allen Laborgeräten wohl das bekannteste. Seine Flamme liefert nicht nur Hitze zum Erwärmen von Reaktionen oder Verbrennen von Stoffen – mit ihr kann man auch einige Substanzen nachweisen oder auch Glas schmelzen. All das macht den kleinen Gasbrenner wohl zu dem vielseitigsten Gerät im Labor; auch wenn es heutzutage eher selten benutzt wird.

Chemie und Feuer sind untrennbar miteinander verbunden. Seit den Zeiten als die Chemie noch gar keine Wissenschaft war, war Feuer eines der wichtigsten Mittel, um Stoffe umzuwandeln. Man muss Substanzen nicht gleich verbrennen; die Hitze der Flamme kann genauso einfach nur die Wärme liefern, die Reaktionen in Kolben oder Tiegeln benötigen, um abzulaufen. Eine verlässliche und sichere Hitzequelle ist deshalb auch heute für jedes chemische Labor wichtig.

Das Design entscheidet

Die verschiedenen Flammetypen des Bunsenbrenners: Mit geschlossene Luftzufuhr ist die Flamme gelb und rußig. Je mehr man die Luftzufuhr öffnet, umso farbloser und heißer wird der Flammenkegel. Bild: von Arthur Jan Fijałkowski [CC-BY-SA-3.0] / Wikimedia Commons
Die verschiedenen Flammetypen des Bunsenbrenners: Mit geschlossene Luftzufuhr ist die Flamme gelb und rußig. Je mehr man die Luftzufuhr öffnet, umso farbloser und heißer wird der Flammenkegel. Bild: von Arthur Jan Fijałkowski [CC-BY-SA-3.0] / Wikimedia Commons
Die Erfindung des Bunsenbrenners geht allerdings gar nicht auf Robert Wilhelm Bunsen zurück – das Gerät gab es schon vorher und hieß damals „Faradaybrenner“, nach dem englischen Naturforscher. Faradays Design wurde aber von Peter Desaga, einem Laborassistenten von Bunsen 1855 entscheidend verbessert. Der Trick: Durch den Gasstrom entsteht im Bunsenbrenner ein Unterdruck, der die nötige Luft zur Verbrennung selbst ansaugt. Dadurch ist die Gasflamme besonders heiß und produziert keinen Ruß. In dieser blauen „rauschenden Flamme“ gibt es verschiedene Zonen die verschieden heiß sind. Der Flammenkern ist mit 250 bis 550 °C am „kältesten“; der heißeste Punkt ist kurz über dem Flammenkegel. Her herrschen bis zu über 1000 °C. Durch Verringern der Luftzufuhr kann man die Hitze der Flamme senken und sich die Temperatur wählen die man gerne hätte, jedenfalls grob.

Vier Jahre nach der Entwicklung des Bunsenbrenners erfand Robert Bunsen zusammen mit Gustav Kirchhoff die Spektralanalyse, für die eine zuverlässige heiße und farblose Flamme unerlässlich ist. Die Spektralanalyse wird auch heute noch in der Forschung benutzt: Bestimmte Elemente leuchten nämlich in der Brennerflamme in bestimmten Farben. Natrium beispielsweise leuchtet in einem genau definierten Gelbton. Man sieht diese Farbe manchmal beim Kochen wenn auf einem Gasherd Salzwasser überkocht – die blauen Gasflammen werden dann für einen Moment lang gelb.

Die Farben des Himmels und der Erde

Dieses Prinzip gilt aber nicht nur in Brennerflammen, oder auf dem Herd: Auch unsere Sonne und andere Sterne leuchten in den Farben ihrer Elemente. Auf die Weise können Astronomen aber nicht nur bestimmen, woraus die Sterne bestehen, sondern auch ob sie sich zur Erde hin oder von ihr weg bewegen.

Besonders am heutigen Nachthimmel kann man die Farben der Chemie in all ihrer Pracht sehen: Die blauen Lichter entstehen durch Kupfersalze, Strontium leuchtet rot, die grünen Farben stammen von leuchtendem Barium und ein silbriges weiß kommt von heißem Magnesium und Aluminium.

Strontium, Kupfer und andere Elemente leuchten in den schönsten Farben am Himmel. Bild: Krmt  [CC BY-SA 4.0] / via Wikimedia Commons
Strontium, Kupfer und andere Elemente leuchten in den schönsten Farben am Himmel. Bild: Krmt [CC BY-SA 4.0] / Wikimedia Commons
In den heutigen Labors wird der Brenner aber nur noch eingesetzt wenn es keine Alternativen gibt: Durch das häufige Arbeiten mit brennbaren Lösungsmitteln möchte man einfach nicht gleichzeitig offene Flammen am Arbeitsplatz haben. Zu manchen Gelegenheiten werden die kleinen ausgeklügelten Geräte aber immer noch benutzt, was immer ein bisschen Kerzenlichtstimmung im Labor verbreitet. Nur heißer.

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