Ist Feuer ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff?

Die alten Griechen und Alchemisten dachten, dass Feuer selbst ein Element ist, zusammen mit Erde, Luft und Wasser. Die moderne Definition eines Elements definiert es jedoch durch die Anzahl der Protonen, die eine reine Substanz besitzt. Feuer besteht aus vielen verschiedenen Substanzen und ist daher kein Element.

Feuer ist zum größten Teil eine Mischung aus heißen Gasen. Flammen sind das Ergebnis einer chemischen Reaktion, hauptsächlich zwischen Luftsauerstoff und einem Brennstoff wie Holz oder Propan. Neben anderen Produkten entstehen bei der Reaktion Kohlendioxid, Dampf, Licht und Wärme. Wenn die Flamme heiß genug ist, werden die Gase ionisiert und zu einem weiteren Aggregatzustand: Plasma. Das Verbrennen eines Metalls wie Magnesium kann die Atome ionisieren und Plasma bilden. Diese Art der Oxidation ist die Quelle des intensiven Lichts und der Wärme eines Plasmabrenners.

Während bei einem normalen Feuer nur eine geringe Menge an Ionisation abläuft, ist der größte Teil der Materie in der Flamme ein Gas. Die sicherste Antwort für "Wie ist der Zustand der Materie des Feuers?" ist zu sagen, es ist ein Gas. Man kann auch sagen, dass es sich hauptsächlich um Gas mit einer geringeren Menge Plasma handelt.

Unterschiedliche Zusammensetzung für Teile einer Flamme

Die Struktur einer Flamme hängt davon ab, welchen Teil Sie betrachten. Nahe der Basis der Flamme mischen sich Sauerstoff und Brennstoffdampf als unverbranntes Gas. Die Zusammensetzung dieses Flammenteils hängt vom verwendeten Brennstoff ab. Darüber befindet sich der Bereich, in dem die Moleküle bei der Verbrennungsreaktion miteinander reagieren. Auch hier hängen die Reaktanten und Produkte von der Art des Brennstoffs ab. Oberhalb dieses Bereichs ist die Verbrennung abgeschlossen und die Produkte der chemischen Reaktion können gefunden werden. Typischerweise ist dies Wasserdampf und Kohlendioxid. Wenn die Verbrennung unvollständig ist, kann ein Feuer auch winzige feste Partikel von Ruß oder Asche abgeben. Zusätzliche Gase können bei unvollständiger Verbrennung freigesetzt werden, insbesondere von "schmutzigem" Kraftstoff wie Kohlenmonoxid oder Schwefeldioxid.

Während es schwierig ist, es zu sehen, breiten sich Flammen wie andere Gase nach außen aus. Zum Teil ist dies schwer zu beobachten, da wir nur den Teil der Flamme sehen, der heiß genug ist, um Licht zu emittieren. Eine Flamme ist nicht rund (außer im Weltraum), weil die heißen Gase weniger dicht sind als die Umgebungsluft, und deshalb steigen sie auf.

Die Farbe der Flamme ist ein Hinweis auf ihre Temperatur und auch auf die chemische Zusammensetzung des Brennstoffs. Eine Flamme strahlt weißglühendes Licht aus, wobei das Licht mit der höchsten Energie (heißester Teil der Flamme) blau und das mit der geringsten Energie (kühlster Teil der Flamme) roter ist. Die Chemie des Kraftstoffs spielt eine Rolle. Dies ist die Grundlage für den Flammentest zur Identifizierung der chemischen Zusammensetzung. Beispielsweise kann eine blaue Flamme grün erscheinen, wenn ein borhaltiges Salz vorhanden ist.