Rund ums Zündholz

Feuer entzünden, aber wie?

Die Nutzung und die Beherrschung des Feuers war in der Menschheitsgeschichte von großer Bedeutung. Neben der Erhaltung des Feuers war es auch entscheidend, wie die Flamme entfacht wurde. In unterschiedlichen Kulturen wurde die notwendige Temperatur zum Entzünden des Feuers durch verschiedene Techniken erzeugt. So wurde beispielsweise ein Hartholzstab auf weichem Holz so lange gedreht, bis die Reibungswärme ausreichte, brennbares Material zu entzünden.

Eine weitere Möglichkeit war die Nutzung von Zündfunken. So entsteht beim Zusammenschlagen von Feuerstein und Pyrit (Eisendisulfid, FeS2) ein Funke, der mit ausreichend Geschick auf das brennbare Material gerichtet werden kann. Das älteste Feuerzeug aus Feuerstein und Pyrit, wird auf ein Alter von 15 000 Jahre geschätzt.
Ab 500 v. Chr. wurde Feuerstahl anstelle des Pyrits eingesetzt. Den Stahl zog man über eine scharfe Kante eines Feuersteins und erzeugte so winzige glühende Späne, die ausreichend lange heiß waren, um Brennmaterial (sogenannten Zunder) zu entzünden. Diese Art des Feuermachens wurde bis ins 20 Jh. hinein praktiziert. Außerdem gab es auch mechanische Feuerzeuge, z. B. das Radschlossfeuerzeug aus dem 16. Jahrhundert. Die Palette der unterschiedlichen Entwicklungen reichte über das galvanischen Feuerzeug oder das von JOHANN WOLFGANG DÖBEREINER 1823 erfundene Feuerzeug, welches auf der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff an einer Platinelektrode beruhte, bis zur Erfindung des noch heute genutzten Gasfeuerzeug.

Eine andere Richtung war die Entwicklung von Zündhölzern, bei denen ebenfalls chemische Reaktionen ausgenutzt werden, um einen möglichst langen Funken bzw. eine entsprechende Flamme auf schnellst möglichstem Wege zu erzeugen.
Aus Geschichten und Märchen wie: „Das kleine Mädchen mit den Schwefelhölzern“ von Hans Christian Andersen sind uns noch heute die Schwefelhölzer bekannt. Bei diesen Schwefelhölzern handelte es sich um in Schwefel getauchte Hölzer. Zum Entzünden wurden sie durch ein Papier gezogen, welches Phosphor enthielt. Diese Zündhölzer wurden zu Beginn des 18 Jahrhunderts verwendet.
Mit Holz und Phosphor wurde ebenfalls experimentiert. Phosphor wurde beispielsweise in kleine Flaschen gefüllt. Ein Hölzchen, welches in diesen Phosphor gesteckt wurde und dann an die Luft gezogen wurde, entzündete sich von selbst.
Eine andere Variante kam zu Beginn der 19. Jahrhunderts in Gebrauch. 1805 erfand der Franzose JEAN-LOUIS CHANCEL sogenannte Tunkhölzer, deren Zündkopf aus einer Mischung aus Gummi arabicum, Kaliumchlorat, Schwefel und Zucker bestand. Dieses Reaktionsgemisch entzündete sich, wenn der Zündkopf in Schwefelsäure getaucht wurde.

Auf einem anderen Prinzip basierten die Streichhölzer bzw. Reibehölzer. Hier wurde das Gemisch im Zündkopf nicht durch chemische Reaktion mit einem anderen Stoff entzündet, sondern die bei Reibung entstehende Wärme reichte aus, um die Reaktion der im Gemisch enthaltenen Stoffe auszulösen. Auf dieser Basis wurden viele unterschiedliche Möglichkeiten ersonnen, von jedoch denen nur einige zum Patent angemeldet worden sind. Zum Teil kamen recht gefährliche und giftige Stoffe zum Einsatz, beispielsweise bei den Phosphorstreichhölzern, bei denen sich weißer Phosphor im Zündkopf befand. Diese Zündhölzer hatten die gefährliche Eigenschaft, sich auch selbst zu entzünden. Als darüber hinaus auch die gesundheitsschädigenden Eigenschaften erkannt wurden, ersetzte man den weißen Phosphor durch den weniger gefährlichen roten Phosphor.

Prinzipiell unterscheidet man einerseits Sicherheitszündhölzer, die zum Entzünden eine besondere Reibfläche benötigen und sogenannte Überallzündhölzer, die sich an jedem Gegenstand entzünden lassen. In alten Filmen sieht man manchmal, wie solche Überallzündhölzer funktionieren. Besonders in Western werden die Zündhölzer nicht an einer speziellen Reibefläche entzündet, sondern beispielsweise an einer beliebigen rauen Fläche.

Das heutige Streichholz – ein Alltagsgegenstand voller Chemie

Bei uns werden heute ausschließlich Sicherheitszündhölzer hergestellt und verkauft, in denen eine Menge naturwissenschaftliches Know-how steckt.
Schon das Holz muss vielen Anforderungen gerecht werden. Es muss beispielsweise porös genug sein, um die notwendigen Chemikalien aufzunehmen. So werden die Holzstäbchen mit Ammoniumphosphat und Paraffin getränkt. (Das Ammoniumphosphat verhindert ein Weiterglühen nach dem Löschen des Streichholzes, Paraffin gewährleistet ein gleichmäßiges Abbrennen des Hölzchens). Außerdem muss das verwendete Holz genau die richtige Härte besitzen, denn es darf sich beim Anreißen weder verbiegen, noch darf es für Verarbeitung zu hart sein.

Der Zündkopf besteht im Allgemeinen aus einer Mischung, die Schwefel (oder Antimonsulfid), Kaliumchlorat und Zusätze wie Leim, Paraffin und andere Stoffe enthält. (Die Angaben der Inhaltsstoffe weichen zum Teil voneinander ab. Entscheidend ist die Funktion, die die jeweiligen Stoffe im Gemisch erfüllen).
Die Reibefläche enthält als wichtigste Komponenten roten Phosphor und Glaspulver.

Sicherheitszündhölzer funktionieren nur im Zusammenhang mit einer speziellen Reibefläche.

Chemische Reaktionen von Sicherheitszündhölzern

Die Zusammensetzung muss gut durchdacht sein, um die gewünschten Reaktionen ablaufen zu lassen. Man benötigt nämlich mindestens einen brennbaren Stoff (Reduktionsmittel) und einen Stoff, der zusätzlichen Sauerstoff liefert (Oxidationsmittel).
Reibt man nun das Streichholz an der Zündfläche, erfolgt aufgrund der Reibung eine Erwärmung. Diese Wärme reicht aus, um den Phosphor zu entzünden, der beim Reiben an den Zündkopf gelangt ist. Die Reaktion mit dem Luftsauerstoff ist zu kurz und würde nicht ausreichend Wärme liefern, um das Holz zu entzünden. Die erreichte Temperatur reicht aber, um Schwefel bzw. Antimonsulfid und Sauerstoff zu aktivieren und die Reaktion auszulösen. Der nötige Sauerstoff wird von dem jeweiligen Oxidationsmittel (Kaliumchlorat) geliefert. Nun entzündet sich auch das Holz des Streichholzes.

  1. Reibung an der Zündfläche:

    4 P   +   5 O2   –→   P4O10

  2. Redoxreaktion (Beispiel):

    3/4 S8   +   4 KClO3   –→   6 SO2   +   4 KCl

  3. Verbrennung des Holzes: (Cellulose: (C6H12O6)m)

    (C6H12O6)m   +   6m O2   –→   6m CO2   +   6m H2O

Lernhelfer-App für dein Smartphone oder Tablet

Lexikon Share
Beliebte Artikel
alle anzeigen

Einloggen