A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 9 Ω
Das Banner der Rhetos-Website: zwei griechische Denker betrachten ein physikalisches Universum um sie herum.

Zucker-Brenn-Versuch

Physik

© 2026


Grundidee｜ Video｜ Anleitung｜ Material｜ Durchführung｜ Die Asche als Katalysator｜ Zucker, Wachs und überhaupt｜ Summengleichung｜ Kann Zucker explodieren?｜ Was ist Phänomenologie?｜ Fußnoten


Grundidee


Zucker, etwa reinen Haushaltszucker, kann man nicht ohne Weiteres mit einer Flamme entzünden. Der Zucker schmilzt, aber es bildet sich keine Flamme. Vermischt man aber zum Beispiel feinen Haushaltszucker mit der Asche von verbranntem Papier [1], so brennt der Zucker mit einer schwachen aber laut knisternden Flamme. Man benötigt recht viel Asche. Der Zucker schmilzt dabei und verklumpt am Ende zu einer Art festen Schlacke.

Video




Feiner Haushaltszucker vermischt mit der zermahlenen Asche von verbranntem Papier kann leicht entzündet werden. Ein ähnlicher Haufen nur mit Zucker jedoch lässt den weißen Zucker zwar zu bernsteinartigen Klumpen karamellisieren, aber es entsteht keine Flamme. Auch ein Haufen nur mit Asche glüht bestenfalls im Bereich der Stützflamme aus dem Feuerzeug, zündet aber nicht.

Anleitung


Material


  • Eine feuerfeste Unterlage oder Gefäß

Durchführung


Asche

Man nimmt einige Fetzen Papier oder Pappe und verbrennt sie in einem feuerfesten Gefäß. Ideal sind zum Beispiel Schalen aus Metall oder Porzellan. Mit dem Spatel oder einem anderen Gerät zerreibt man die Asche möglichst fein. Ideal ist es, am Ende Aschestaub zu haben. Je feiner die Ascheteilchen sind, desto mehr Kontaktfläche haben sie nachher mit dem Zucker.

Ascheglühen

Dann versucht man mit dem Feuerzeug die Asche zu entzünden. Das sollte nicht gelingen. Wenn das Papier restlos verbrannt ist, ist die Asche ja genau der Rückstand, der selbst nicht mehr weiter brennen kann. Man kann die Asche bestenfalls zum Glühen bringen. Asche an sich brennt nicht.

Zuckerschmelze

Nun legt man einen Zuckerwürfel auf eine feuerfeste Unterlage (wir nutzen oft eine Schieferplatte). [2] Auch das sollte nicht gelingen. Der Zucker schmilzt ab etwa 185 °C [2] in der Flamme eines Feuerzeugs sehr schnell. Interessant ist, wie er sich dabei zu Tropfen formt, die dann mit bräunlicher Farbe karamellisieren. Hält man das Feuerzeug längere Zeit an eine Stelle, wird der braunrötliche Zucker dann immer dunkler, bis er am Ende verkohlt erscheint. Man sieht aber nirgends, dass der Zucker mit einer erkennbaren Flamme brennt. Man kann den Zucker nur schmelzen und verkohlen. Zucker an sich brennt nicht.

Zuckerbrand

Nun mischt man den körnigen Zucker gut mit der fein zermahlenen Asche zu einem Zucker-Asche-Gemisch. Hält man dann ein Feuerzeug an dieses Gemisch, wird es schnell zünden. Direkt über dem Gemisch ist die Flamme bläulich, weiter oben heller gelb. Die Flamme erzeugte bei unseren Versuchen immer auch ein wohlig knisterndes Geräusch. Das Zucker-Asche-Gemisch brennt gut.

Die Asche als Katalysator


Der Zucker-Brenn-Versuch ist ein klassisches Beispiel für eine sogenannte Katalyse. Die Asche ist der sogenannte Katalysator. Bei einer Katalyse gibt es einen Stoff, der eine chemische Reaktion oft stark beschleunigt. Aber dieser befähigende Stoff, der Katalysator, verändert sich durch die Reaktion chemisch gesehen selbst überhaupt nicht.

DEFINITION:

Ein "Katalysator" ist ein "chemischer Stoff, welcher die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ändert, ohne im Endprodukt zu erscheinen." [8]

Diese Definition passt gut auf die Asche beim Zucker-Experiment: die Asche beschleunigt die Reaktion von Zucker und Sauerstoff, verändert sich selbst aber nicht. Interessant bei der Definition eines Katalysator ist, dass er die Reaktion nicht an sich überhaupt erst ermöglicht, sondern ihre Geschwindigkeit verändert. [9]

Tatsächlich würde der Zucker auch ohne Flamme von außen und ohne Katalysator mit dem Sauerstoff aus der Luft reagieren. Theoretisch müsste man Sauerstoff und Zucker in ein geschlossenes Gefäß geben können und müsste nur lange genug warten, bis das Gefäß keinen Zucker mehr sondern nur noch Gase und Wasser enthält. Interessant wäre es, ob ein solcher Versuch jemals gemacht wurde und wie viel Zeit der Vorgang benötigt. Vermutlich dürfte die Reaktionsgeschwindigkeit für alle praktischen Zwecke nahe Null liegen.

Festhalten kann man auf jeden Fall, dass die Asche die Oxidation (Verbrennung) von Zucker so stark beschleunigt, dass dabei eine Flamme gut sichtbar wird. Siehe mehr zu diesem Gedanken im Artikel zum 👉 Katalysator

Zucker, Wachs und überhaupt


Zum Jahreswechsel 1860/61 hielt der englische Physiker Michael Faraday eine heute berühmte Weihnachtsvorlesung für Kinder und Jugendliche. [13] Mit eindrucksvollen Experimenten zeigte Faraday, dass Wachs, ähnlich wie Zucker, nicht ohne Weiteres zum Brennen gebracht werden kann. Nur mit einigen Kniffen kann das gelingen.



Paraffin, ein häufig für Kerzenwachs verwendeter Stoff, kann nicht direkt mit einem Feuerzeug angezündet werden. Mit Pappstreifen als Docht aber brennt das Paraffin mit ähnlich knisternder Flamme wie Zucker mit Asche. Siehe auch 👉 Wachsbrenner

Faraday zeigte auch, dass man Wachs sehr stark erhitzen kann, und plötzlich entzündet er sich auch ohne Docht von ganz alleine. In der Lernwerkstatt in Aachen haben wir den Versuch auf ähnliche Weise mit Salatöl durchgeführt.



Erhitzt man Salatöl ausreichend stark, zündet es von alleine. Man benötigt weder einen Docht noch irgendwelche zugesetzten Stoffe.

Nun sind Zucker, Wachs (etwa in Form von Paraffin) und Salatöl trotz vieler äußerlicher Unterschiede doch chemisch mehr oder minder verwandt. Die chemischen Summenformeln von typischen Bestandteilen dieser Stoffe haben eine Gemeinsamkeit:


Das C in diesen Formeln steht für das chemische Element Kohlenstoff, das H für Wasserstoff und O für Sauerstoff. Allen drei beispielhaften Stoffen gemeinsam ist, dass sie einen größeren Anteil an C und H enthalten, manchmal auch O. Solche Stoffe gehören zu den sogenannten organischen Verbindungen, da man sie oft in Lebewesen antrifft oder sie aus den Körpern toter Wesen entstanden sind oder hergestellt werden können. Weitere solche organischen Stoffe sind etwa Mehl, Stärke, Papier, Holz-, Braun- und Steinkohle.

Wenn es tiefer liegende Verwandtschaften zwischen chemisch betrachteten Stoffen gibt, liegt die Frage nahe, ob es noch weitere Gemeinsamkeiten gibt. Das ist eine typisch wissenschaftliche Denkweise. Man fragt sich, ob einige Sonderfälle verallgemeinert werden können. Kann man am Ende vielleicht sogar eine Art Prinzip, Naturgesetz oder allgemeine Regel aufstellen? Ob eine Vermutung letzten Endes etwas taugt, klärt man in den Naturwissenschaften oft mit weiteren Versuchen ab.

Öl und Wachs mit Asche
Wir streuten etwas Asche von frisch verbrannten Papier auf einige Tropfen Salatöl sowie auch auf etwas von einer Kerze abgehobelten Wachs. In beiden Fällen konnten wir keine Zündung mit einem Feuerzeug herstellen. In unserem Versuch war die Asche kein wirkungsvoller Katalysator, um Salatöl oder Wachs zum Brennen zu kriegen.


TO-DO:

Wachs und Salatöl zünden bei ausreichend großer Erhitzung von alleine. Gilt das auch für Zucker? Kann man Zucker in einem Schmelztiegel so stark erhitzen, dass er auch ohne äußere Zündflamme von alleine anfängt zu brennen?


Summengleichung


Oft findet man für die Reaktion von Saccharose (eine häufige Zuckerart) mit Luft eine Reaktionsgleichung angegeben. [4] Was dabei auffällt ist, dass die Asche oder irgendwelche Stoffe aus der Asche (z. B. Kaliumsalze [1]) in der Gleichung überhaupt nicht auftreten. Die Gleichung beschreibt damit was im Endeffekt bei der Reaktion herauskommt, nicht aber unbedingt, welche Verbindungen zwischenzeitlich entstanden sein könnten.

Gleichung

  • C₁₂H₂₂O₁₁ + 12 O₂ → 12 CO₂ + 11 H₂O

Legende


Die Gleichung lässt einen interessanten Schluss zu: wenn genügend Sauerstoff, etwa aus der Umgebungsluft, vorhanden ist, dann verbrennt die Saccharose vollständig zu Kohlendioxid und Wasser. Das entstehende Wasser wird durch die Hitze der Flamme wahrscheinlich sofort verdunstet, sodass man es mit bloßem Auge nicht wird sehen können. Auch das Gas Kohlendioxid ist für das Auge unsichtbar.

Theoretisch müsste also die Zuckermasse bei einer vollständigen Verbrennung ganz als Gas entweichen. Am Ende dürfte nur die reine Asche übrig bleiben. Tatsächlich aber bildete sich bei dem Versuch eine klebrige, zähe Art Schlacke, die viel schwerer ist als die Asche vom Anfang alleine war. Das deutet darauf hin, dass der Zucker nicht vollständig verbrannt wurde.


TO-DO:

Kann man den Zucker-Brenn-Versuch so abwandeln, dass der gesamte eingesetzte Zucker am Ende verbrannt ist? Die Restmasse am Ende dürfte als nicht mehr sein als die Masse der eingesetzten Asche vom Anfang.


Kann Zucker explodieren?


Ja, das Thema spielt in der Industrie sogar eine große Rolle. Je kleiner und feiner Zucker in kleine Teilchen aufgeteilt wird, bis hin zu Zuckerstaub, desto besser kann er sich mit der Luft zu einem explosionsfähigen Gemisch verbinden.


ZITAT:

"Weißer Kristallzucker wird als Rohstoff weltweit in großen Mengen produziert und vielfältig weiterverarbeitet. Dabei können durch mechanische Beanpruchung der Zuckerkristalle in den verschiedenen industriellen Verfahren feine brennbare Stäube entstehen, die aufgewirbelt in Luft eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bilden." [4]


Auch Kohle und Mehl können so explodieren. Eine Gefahr entsteht oft dort, wo Stoffe durch Transport oder Mahlprozesse in immer feinere Korngrößen zerkleinert werden.

  • Bei Abrissarbeiten eines Zuckersilos in Groß-Gerau [wurde] im Jahr 2009 eine Explosion durch Freisetzung von Zuckerresten an der Siloinnenwand ausgelöst. [6]
  • In einer Anlage der Imperial Sugar Company in Port Wentworth, Georgia (USA) wurden 2008 durch eine Zuckerstaubexplosion 14 Menschen getötet und 40 Personen schwer verletzt. [7]

Bei dem oben beschriebenen Versuch dürfte die Gefahr einer Explosion aber sehr gering sein. Man sieht im Video, dass selbst bei feinem Zucker die Körner so groß sind, dass man noch lange nicht von einem Zuckerstaub sprechen kann. Und explosionsfähige Stäube entstehen auch erst dann, wenn sich der Staub innig mit Luft als Staubwolke vermischen würde. Aus dem Bergbau aber zum Beispiel sind gewaltige und oft tödlich verlaufende Explosionen von riesigen Wolken aus Kohlenstaub bekannt.

Was ist Phänomenologie?


Wer in die Geschichte der Erforschung von Katalysatoren einsteigt, wird früher oder später auf ein interessantes Fremdwort stoßen: phänomenologisch oder, als Hauptwort Phänomenologie:


ZITAT:

Ein "Katalysator" ist ein "chemischer Stoff, welcher die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ändert, ohne im Endprodukt zu erscheinen (phänomenologische Definition nach W. Ostwald)." [8]


Was meinen die Autoren des hier zitierten Spektrum Lexikons der Physik damit, dass ihre Definition "phänomenologisch" sei? Wilhelm Ostwald war übrigens ein Chemiker, der im Jahr 1853 im heutigen Riga in Lettland geboren wurde und 1932 in Leipzig starb. Riga gehörte damals zum russischen Reich und später zur Sowjetunion. Aber was meint nun Phänomenologie? Ein Lexikon der Philosophie klärt darüber auf.

DEFINITION:

"»Phänomen« ist ein Grundbegriff der Erkenntnistheorie. Ursprünglich diente er zur Bezeichnung der Erscheinungen der Wirklichkeit, wie sie in Raum und Zeit, in ihrer Mannigfaltigkeit und Veränderlichkeit dem menschlichen Bewusstsein gegeben sind, in Abgrenzung zur eigentlichen Wirklichkeit, wie sie in den hinter diesen Erscheinungen waltenden Ideen, der eigentlichen und unveränderlichen Wesenheit, begründet liegt". [11]

In den Naturwissenschaften hat sich im Laufe des 19. Jahrhunderts die Deutung herauskristallisiert, dass die Phänomene, also die Erscheinungen die wir sinnlich fassen können, nur beschrieben werden sollen, etwa über mathematische Gleichungen. Aber es soll nicht nach wahren Ursachen oder einer tieferen Wirklichkeit dahinter gefragt werden. Ludwig Boltzmann, der Begründer der statistischen Wärmelehre, vertrat ausführlich diese Sicht. Auf den Punkt bringt er seine Haltung mit folgendem Satz:


ZITAT:

Ludwig Boltzmann: "Ich bin der Meinung, daß die Aufgabe der Theorie in der Konstruktion eines rein in uns existierenden Abbildes der Außenwelt besteht; daß wir, wenn wir die Erscheinungen auf die einfachste Weise ordnen und vollständig darstellen, das Ziel erreicht haben; nicht, daß die Theorie die Dinge an sich oder ihre wahren Ursachen erkennen lasse." [12] Mehr dazu im Artikel zur 👉 Phänomenologie


Am Beispiel des Zucker-Brenn-Versuchs kann man sich vielleicht ganz gut mit einigen möglichen Fragen klar machen, was man unter einem phänomenologischen Zugang zur Natur verstehen könnten. Im Sinne von Boltzmann und ähnlichen Denkern wären die folgenden Fragen wahrscheinlich typisch phänomenologisch:

  • Kann man den Zucker so katalytisch mit Asche verbrennen, dass am Ende nur die Anfangsmasse der Asche übrig bleibt?
  • Wie verändern verschiedene Mischungsverhältnisse von Zucker und Asche die Geschwindigkeit der Reaktion?
  • Wirkt Asche von Papier auch auf Wachs oder Pflanzenöl wie ein Katalysator?
  • Beschleunigt die Asche die Oxidation von Zucker auch "kalt" ohne Flamme?

All diesen Fragen gemeinsam ist, dass man sie durch reine Beobachtung von Versuchen beantworten kann. Man muss keine Theorien über unsichtbare Dinge oder verborgene Ursachen aufstellen. Bei den folgenden Fragen ist das anders. Sie wären nach Boltzmann und ihm verwandter Denkschulen eher nicht phänomenologisch:

  • Wie hat man sich die Vorgänge auf der Ebene von Atomen oder Molekülen vorzustellen?
  • Welche Rolle spielt die submikroskopische Form der Oberfläche der beteiligten Stoffe?
  • Was ist die eigentliche Ursache der Beschleunigung der Reaktion durch die Asche?

Atome und andere submikroskopische Dinge kann man nicht sehen, sie gelten daher nicht als sinnlich fassbares Phänomen. Und die eigentliche Ursache ist ebenfalls rein theoretisch und kann nicht direkt sinnlich erfasst oder geprüft werden.

Eine bewusste Unterscheidung eines eher phänomenologischen Zugangs zur Physik im Gegensatz zu einem eher hypothetisch-theoretischen mit der Annahme verborgener Wirklichkeiten hilft vielleicht, seine eigenen Neigungen besser zu erkennen. Wer gerne mathematische Modelle aufstellt und die Natur gerne beobachtet und beschreibt wird sein Glück in anderen Instituten, Berufen und Themen finden als Denker, die bewusst eine Realität hinter der Realität vermuten und nach verborgenen Ursachen und Urprinzipien suchen. Beide Zugänge zur Physik haben ihre Vertreter und Gemeinschaften und auch ihren Wert.

Fußnoten


  • [1] Kalium und seine Salze spielen eine wichtige Rolle in der Asche von verbrannter Biomasse (z. B. Papier): "Biomass fuels contain inherent inorganic elements that include alkali metals and chloride as well as minor quantities of Si, Al, Ca, Fe, Mg, P and S." Sowie: "Potassium is an important plant nutrient, it is highly mobile, and it is absorbed into woody material through the root system and transported to all areas of the growing tree". In: J.M. Jones et al.: An investigation of the thermal and catalytic behaviour of potassium in biomass combustion. Proceedings of the Combustion Institute, Volume 31, Issue 2, 2007, Pages 1955-1963. ISSN 1540-7489. Online: https://doi.org/10.1016/j.proci.2006.07.093
  • [2] Schieferplatten sind leicht und feuerfest. Man kann sie als Zubehör der Gastronomie für wenig Geld kaufen. Sie heißen dort zum Beispiel Buffetplatte, Servierplatte oder Anrichtplatte. Schiefer ist eine Gesteinsart. Siehe dazu auch 👉 Schiefer
  • [3] Schmelztemperatur von Saccharose bei 185,5 °C. In: Lide, D.R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 79th ed. Boca Raton, FL: CRC Press Inc., 1998-1999., p. 3-172. Zitiert nach: National Center for Biotechnology Information (2026). PubChem Compound Summary for CID 5988, Sucrose. Abgerufen am 30. Mai 2026. Online: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Sucrose.
  • [4] Man findet die Reaktionsgleichung zum Beispiel in: K.-W. Stahmer, M. Gerhold: Brenn- und Explosionskenngrößen von Zuckerstaub. Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). 2014. Brenn- und Explosionskenngrößen von Zuckerstaub. Sankt Augustin: IFA. 74 (2014) Nr. 7/8 - Juli/August. Dort auf Seite 281. Online: https://www.dguv.de/medien/ifa/de/pub/grl/pdf/2014_093.pdf
  • [5] 16,5 kJ/kg als gerundeter Brennwert für Saccharose: "Für die weiteren Betrachtungen wurde daher der Brennwert des Zuckers im Anlieferungszustand (16 453 J/g) verwendet." In: K.-W. Stahmer, M. Gerhold: Brenn- und Explosionskenngrößen von Zuckerstaub. Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). 2014. Brenn- und Explosionskenngrößen von Zuckerstaub. Sankt Augustin: IFA. 74 (2014) Nr. 7/8 - Juli/August. Dort auf Seite 281. Online: https://www.dguv.de/medien/ifa/de/pub/grl/pdf/2014_093.pdf
  • [8] Zur Definition: "Katalysator, chemischer Stoff, welcher die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ändert, ohne im Endprodukt zu erscheinen (phänomenologische Definition nach W. Ostwald)." In: der Artikel "Katalysator". Spektrum Lexikon der Physik. 1998. Abgerufen am 30. Mai 2026. Siehe mehr zur Definition im Artikel 👉 Katalysator
  • [9] "Ein Katalysator beeinflußt ausschließlich die Reaktionsgeschwindigkeit. Er verändert nicht die Gleichgewichtslage der chemischen Reaktion, und er bringt auch keine Reaktionen in Gang, welche thermodynamisch nicht möglich sind" In: der Artikel "Katalysator". Spektrum Lexikon der Physik. 1998. Abgerufen am 30. Mai 2026. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/katalysator/7822
  • [10] "Ausgehend von Beobachtungen durch Döbereiner und zahlreiche andere führte Berzelius 1835 den Begriff Katalyse ein, deren Wirkung häufig mit dem ‘Stein der Weisen’ der mittelalterlichen Alchimie verglichen wird. Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts erfolgte durch Ostwald eine klare Definition auf der Grundlage der Reaktionskinetik." In: Gerhard Ludwig Ertl, Tanja Gloyna: Katalyse: Vom Stein der Weisen zu Wilhelm Ostwald. Oktober 2003. Zeitschrift für Physikalische Chemie 217(10-2003). DOI: 10.1524/zpch.217.10.1207.20496
  • [11] Der Artikel "Phänomenologie". Metzler Philosophie Lexikon. Herausgegeben von Peter Prechtl und Franz-Peter Burkard. 2. überarbeitete Auflage. Stuttgart, Weimar, 1999. ISBN: 3-476-01679-X.
  • [12] Ludwig Boltzmann: "Über die Entwicklung der Methoden der theoretischen Physik in neuerer Zeit". Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung 8 (1900): 71-95. Ursprünglich verfasst im Jahr 1892 in München. Siehe auch 👉 Phänomenologie
  • [13] Michael Faraday: A Chemical History of the Candle. A COURSE OF LECTURES DELIVERED BEFORE A JUVENILE AUDIENCE AT THE ROYAL INSTITUTION. 1860/1861. Edited and published in 1908 by William Crookes. Siehe auch 👉 Kerzenflamme



Mit Google weiter auf Rhetos suchen





Startseite Impressum Feedback © 2010-2025 Nachilfe Physik Nachilfe Chemie