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Jul 23, 2023

Warum brennen Steine ​​nicht?

Dozentin für Geowissenschaften an der University of Montana, Natalie Bursztyn

Dozent für Geowissenschaften, University of Montana

Natalie Bursztyn arbeitet nicht für ein Unternehmen oder eine Organisation, die von diesem Artikel profitieren würde, berät sie nicht, besitzt keine Anteile an diesen Unternehmen oder erhält keine Finanzierung von diesen und hat über ihre akademische Anstellung hinaus keine relevanten Verbindungen offengelegt.

Die University of Montana stellt als Mitglied von The Conversation US finanzielle Mittel bereit.

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Warum brennen Steine ​​nicht? – Luke, 4 Jahre, New Market, New Hampshire

Während viele Steine ​​nicht brennen, tun es einige doch. Es hängt davon ab, woraus die Steine ​​bestehen – und das hängt davon ab, wie sie entstanden sind.

Es gibt drei Hauptgesteinsarten: magmatisches, sedimentäres und metamorphes Gestein. Diese Gesteine ​​bestehen aus Mineralien, die alle unterschiedliche Eigenschaften haben. Einige davon schmelzen zu Magma oder Lava – superheißes, flüssiges Gestein –, wenn sie Hitze ausgesetzt werden. Andere werden Feuer fangen.

Steine, die brennen, wenn sie erhitzt werden, verbrennen. Das bedeutet, dass Elemente im Gestein mit dem Luftsauerstoff reagieren und dabei Wärme und Licht in Form von Flammen erzeugen.

Die Elemente Schwefel, Kohlenstoff und Wasserstoff reagieren leicht mit Sauerstoff. Gesteine, die diese Elemente enthalten, sind brennbar. Ohne diese Elemente in ihrem Inneren schmelzen Gesteine, die ausreichend Hitze ausgesetzt sind, anstatt Feuer zu fangen.

Magmatisches Gestein entsteht, wenn unterirdisches Magma oder Lava aus einem Vulkan abkühlt und zu festem Material kristallisiert. Diese Gesteine ​​bestehen größtenteils aus Silikatmineralien, die bei Temperaturen von 700 Grad Celsius bis zu 1.300 °C kristallisieren.

Magmatisches Gestein enthält wenige oder keine brennbaren Elemente. Und es ist sehr schwer, sie wieder zu Magma zu schmelzen, weil sie bei so hohen Temperaturen kristallisieren – um das zu erreichen, bräuchte es eine High-Tech-Verbrennungsanlage, die Städte zum Verbrennen von Abfällen verwenden.

Sedimentgesteine ​​haben eine ganz andere Entstehungsgeschichte. Sie entstehen aus zerbrochenen Gesteinsbrocken, Mineralien, manchmal auch pflanzlichem oder tierischem Material, aber auch aus Kristallen, die beim Verdunsten von Wasser zurückbleiben, wie etwa Kalkablagerungen, die sich in Wasserkochern und Badewannen bilden.

In Lebewesen gibt es viel Schwefel, Kohlenstoff und Wasserstoff. Tatsächlich sind dies drei der sechs wesentlichen Elemente des Lebens auf der Erde. Auch Teile organischer Substanz, insbesondere abgestorbene Pflanzen, sind brennbar und lassen die Steine ​​brennen.

Die letzte Gruppe von Gesteinen wird als metamorph bezeichnet, da diese Gesteine ​​entstehen, wenn viel Hitze und Druck vorhandene Gesteine ​​in neue Typen umwandeln, ohne sie zu schmelzen oder zu verbrennen. „Metamorphose“ kommt aus dem Altgriechischen und bedeutet „Verwandlung“. Beispielsweise stammt Marmor, den man in Küchenarbeitsplatten oder Statuen sieht, aus Kalkstein, der tief unter der Erde unter starker Hitze und Druck umgewandelt wurde.

Metamorphe Gesteine, die aus magmatischen Gesteinen gebildet werden, enthalten nicht die brennbaren Elemente – diejenigen, die brennen –, metamorphe Gesteine ​​aus Sedimentgesteinen hingegen schon. Ein bekanntes Beispiel ist Anthrazitkohle, die fast ausschließlich aus Kohlenstoff besteht. Es entstand, als abgestorbene Pflanzen vor langer, langer Zeit in Sümpfe fielen, von Sand oder Schlamm begraben wurden und schließlich über Hunderte von Millionen Jahren zu Kohle komprimiert wurden.

Auf der ganzen Welt gibt es viele Kohleflöze. Manchmal entzündet sich die Kohle sogar schon im Boden. Die Ursache kann natürlicher Natur sein, beispielsweise ein Blitzschlag, oder menschliche Aktivitäten wie Bergbau.

In Centralia, Pennsylvania, einer ehemaligen Bergbaustadt, brennt seit über 50 Jahren ein Kohleflöz. Es gibt weitere aktive Kohleflözbrände an Orten auf der ganzen Welt, darunter Simbabwe in Afrika und Jharia in Indien.

Wenn Kohlenstoff mit noch mehr Druck komprimiert wird, als zur Herstellung von Kohle erforderlich ist, entstehen schließlich Diamanten – das härteste Mineral, das in der Natur vorkommt. Im Jahr 1772 bewies der französische Chemiker Antoine Lavoisier, dass Diamanten verbrennen können, indem er einen Diamanten mit einer Lupe verbrannte.

Mit genügend Geduld könnten Sie einen Diamanten in einer Kerzenflamme verbrennen. Da Diamanten jedoch ziemlich teuer sind, ist es besser, stattdessen andere Dinge aus Kohlenstoff zu verbrennen, wie zum Beispiel Blätter unter einer Lupe oder Stöcke und Marshmallows am Lagerfeuer.

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