Eine Explosion ist eine heftig verlaufende chemische Reaktion mit großem Volumen-, Druck- oder Temperaturzuwachs. Solche Reaktionen, zumeist Oxidationen oder Zerfallsreaktionen sind nicht nur abhängig von den Eingangsstoffen. Manchmal sind veränderte Umgebungsbedingungen auch der Auslöser, dass eine Reaktion plötzlich heftig verläuft.
Brennbare Gase verbrennen ihrem Namen nach leicht, reagieren also leicht mit Sauerstoff. Diese Reaktion ist bei entsprechenden Mengen kontrollierbar, was z.B. bei Campingkochern oder flüssigen Grillanzündern (die zu brennbaren Gasen verdampfen) Verwendung findet. Die Verpuffungsunfälle mit Grillanzündern zeigen dann die so genannten Explosionsgrenzen brennbarer Gase. Man versteht darunter die Konzentration des Stoffes in der Luft, bei denen das Luft/Stoff Gemisch nicht mehr gleichmäßig abbrennt sondern explosionsartig zündet. Die Vermischung der Reaktionsgase spielt zum Erreichen der Explosionsgrenze die wesentliche Rolle. Das Zünden der nun explosiven Mischung ist chemisch die umfangreiche Reaktion des brennbaren Gases mit dem Sauerstoffanteil der Luft, die an vielen Stellen gleichzeitig stattfindet.
Reaktionen mit Sauerstoff sind zumeist stark exotherm, setzen also viel Energie in Form von Licht- oder Wärmeenergie frei. Die in hohen Temperaturen messbare Wärmeenergie führt zu der Volumenausdehnung des umliegenden Gases. Diese Volumenausdehnung und Temperaturzunahme kann man sich mikroskopisch als Übertragung der bei der Reaktion frei werdenden Energie in Bewegungsenergie der Gasmoleküle vorstellen. Die durch die Energie angeregten Moleküle bewegen sich in größeren Raumabständen oder erwirken einen höheren Druck in einem festen Raum.
Die spontane Volumenzunahme hören wir als Schall des lauten Knalls. Die Energie der Reaktion wird durch die gestiegene Energie der Moleküle an die Umgebung weiter gegeben. Ganz praktisch nutzt man diese Energie in Sprengsätzen beim Übertage-Bergbau, um Boden von Hängen abzutragen. Es müssen aber nicht unbedingt ganze Hänge sein. Der Chemiker kennt brennbare Gase, die experimentell in sicherer Apparatur die Explosiongrenze vermitteln können.
Wie verhält es sich mit Wasserstoff, der einmal rein und einmal mit Sauerstoff gemischt zur Reaktion gebracht wird?
