Wie funktionieren Sicherheitsstreichhölzer?

Sicherheitsstreichhölzer sind ein gängiger Gegenstand in der Küchenschublade eines jeden Haushalts. Das Konzept ist einfach: Man schlägt den Streichholzkopf gegen den Streifen und voilà. Aber in diesem Alltagsgegenstand steckt eine Menge Chemie.

Es gibt zwei Arten von Streichhölzern: solche, die als sicher gelten, und solche, die mit jeder Oberfläche entzündet werden können. Der einzige Unterschied besteht darin, dass bei Sicherheitsstreichhölzern die Chemikalien, die zum Anzünden benötigt werden, voneinander getrennt sind. Aber bevor wir verstehen, wie sie funktionieren, müssen wir uns zunächst fragen, wie sie entstanden sind?

Das Luzifer-Streichholz

Sicherheitsstreichhölzer haben sich von ihrem Vorläufer, dem Luzifer-Streichholz, weit entfernt. Einem Artikel der Pacific Rural Press aus dem Jahr 1893 zufolge wird die Erfindung des Streichholzes Sir Isaac Holden zugeschrieben, der aus dem Bedürfnis nach sofortigem Feuer auf Knopfdruck Kapital schlug.

Es dauerte nicht lange, bis das Luzifer-Streichholz an Popularität gewann. Sie wurden in Metalldosen verkauft und mit einem Stück Sandpapier zum Anzünden geliefert. Die Zusammensetzung der Luzifer-Streichhölzer war den heutigen Streichhölzern nicht allzu unähnlich. Aber es gab eine Zutat, die den entscheidenden Unterschied ausmachte: weißer Phosphor.

Die grausige Geschichte der Streichhölzer

Weißer Phosphor taucht zwar in den heutigen Sicherheitsstreichhölzern auf, aber nur in Form einer kleinen Menge Dampf – aber dazu später mehr. Zu Beginn des neunzehnten Jahrhunderts wurde in Luzifer-Streichhölzern weißer Phosphor als einer der Hauptbestandteile des Streichholzkopfes verwendet. Weißer Phosphor ist ein sehr brennbares und giftiges Material. Seine pyrophore Eigenschaft bedeutet, dass er sich spontan selbst entzünden kann. Aus diesem Grund wird er vom Militär häufig als Brandwaffe eingesetzt.

Ähnlich wie Napalm wird weißer Phosphor in Granaten und Granaten verwendet und entzündet sich spontan, wobei eine so starke Hitze entsteht, dass die Haut von den Knochen schmilzt. Diese Chemikalie ist auch für den Kieferknochen verantwortlich, eine Berufskrankheit, die durch das Einatmen der giftigen Dämpfe der Chemikalie verursacht wird. Der weiße Phosphor greift den Unterkiefer an und verursacht Abszesse und sogar Gehirnschäden. Die einzige Behandlungsmöglichkeit bestand in der Entfernung des gesamten Kiefers, wodurch der Betroffene dauerhaft entstellt wurde. Die andere Alternative war der Tod durch Organversagen.

Die instabilen und giftigen Eigenschaften des weißen Phosphors führten dazu, dass sich täglich tödliche Unfälle ereigneten: Streichholzschachteln entzündeten sich plötzlich, nachdem sie geschüttelt oder im Sonnenlicht liegen gelassen worden waren, und die Menschen atmeten häufig die giftigen Dämpfe ein. Es musste etwas gegen die gefährlichen Luzifer-Streichhölzer unternommen werden.

Wann wurden die Sicherheitsstreichhölzer erfunden?

Aufgrund der Nachfrage der Öffentlichkeit nach billigen Streichhölzern, die überall angezündet werden konnten, und ihrer Abhängigkeit davon, dauerte es mehr als 50 Jahre, bis die Herstellung von Luzifer-Streichhölzern eingestellt wurde. Eine Kombination aus Presseberichten, öffentlichen Kampagnen und Gesetzesänderungen führte dazu, dass diese tödlichen Streichhölzer 1910 schließlich durch eine sicherere Alternative ersetzt wurden.

Warum werden Streichhölzer als Sicherheitsstreichhölzer bezeichnet?

Interessanterweise wurden die Wirkstoffe, die in den Lucifer-Streichhölzern enthalten waren, auch in den Sicherheitsstreichhölzern verwendet, allerdings mit einem entscheidenden Unterschied: Die brennbaren Chemikalien wurden zwischen dem Streichholzkopf und der Zündplatte getrennt.

Weißer Phosphor wurde schließlich durch ein anderes Allotrop ersetzt: roten Phosphor. Roter Phosphor entzündet sich nicht an der Luft, wenn die Temperatur unter 240 °C liegt, im Gegensatz zu seinem Vorgänger, der sich bei 30 °C spontan entzünden konnte. Das bedeutet, dass es sich um ein viel stabileres Element handelt, das in einem alltäglichen Haushaltsgegenstand verwendet werden kann. Deshalb werden Streichhölzer auch als Sicherheitsstreichhölzer bezeichnet – sie sind heutzutage viel sicherer!

Was sind Sicherheitsstreichhölzer?

Wir haben bereits festgestellt, dass das Besondere an Sicherheitsstreichhölzern die Tatsache ist, dass die brennbaren Elemente voneinander getrennt sind. Aber was verbirgt sich hinter den Inhaltsstoffen?

Der Streichholzkopf enthält ein Oxidationsmittel, meist Kaliumchlorat, und Schwefel. Diese Chemikalien entzünden sich nicht von selbst, das heißt, das Streichholz wird nicht durch normale Reibung entzündet. Das liegt daran, dass die Schlagfläche die Chemikalie enthält, die Kaliumchlorat und Schwefel zum Entzünden benötigen: roter Phosphor.

Der Streichholzkopf enthält auch Leim, der nicht nur die Materialien miteinander verbindet, sondern auch als zusätzlicher Brennstoff dient. Das Holzstäbchen ist mit einer Schicht aus Paraffinwachs überzogen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Flamme den Stock abbrennt. Außerdem ist das Holz mit Ammoniumphosphat getränkt, das ein Nachglühen verhindert. Die Anzündfläche und der Streichholzkopf haben einen gemeinsamen Hauptbestandteil: pulverisiertes Glas. Das ist wichtig, weil es den ganzen Prozess in Gang setzt.

Wie funktionieren Sicherheitsstreichhölzer?

Wenn der Streichholzkopf auf das Streichholzpad trifft, entsteht durch die Reibung von Glas auf Glas Hitze. Diese Hitze reicht aus, um eine kleine Menge roten Phosphors in weißen Phosphordampf umzuwandeln.

Obwohl sich weißer Phosphor spontan entzündet, wäre es ein kurzlebiges Schauspiel, wenn es nicht das Oxidationsmittel im Streichholzkopf gäbe. Die geringe Menge an weißem Phosphor beginnt, das Kaliumchlorat zu zersetzen, wobei Sauerstoff freigesetzt wird, so dass die Flamme weiterbrennen kann. Der Sauerstoff verbindet sich dann mit dem Schwefel, so dass auch dieser zu brennen beginnt. Dadurch entzündet sich das Holz des Streichholzes, an dem die Flamme wegen des Paraffins haften bleibt.

Alle diese Bestandteile sorgen dafür, dass das Streichholz lange genug brennt, um Ihre Lieblingskerze anzuzünden.

Der Unterschied zwischen Sicherheitsstreichhölzern und normalen Streichhölzern

Der einzige Unterschied zwischen Sicherheitsstreichhölzern und Streichhölzern zum Anzünden besteht darin, dass der Streichholzkopf der letzteren roten Phosphor sowie ein Oxidationsmittel und Schwefel enthält. Dadurch kann es sich an jeder Oberfläche entzünden, wenn durch Reibung Wärme entsteht.

Wenn man dagegen ein Sicherheitsstreichholz zum Beispiel gegen eine Ziegelmauer schlägt, würde es sich nicht entzünden, weil im Streichholzkopf kein roter Phosphor enthalten ist.

Wie sehen Sicherheitsstreichhölzer aus?

Dass der Streichholzkopf in der Regel rot ist, liegt nicht an der Farbe der enthaltenen Chemikalien. Die Tatsache, dass sie die gleiche Farbe wie der rote Phosphor haben, ist nur ein Zufall. Der Grund für die Färbung des Streichholzkopfes ist, dass der Spitze Farbstoff zugesetzt wird, um deutlich anzuzeigen, welches Ende Feuer fängt.

Es ist offensichtlich, dass Streichhölzer eine ziemlich grausame Entwicklung durchgemacht haben. Es ist eine Erleichterung, dass sich Sicherheitsstreichhölzer seit den Tagen Luzifers sprunghaft weiterentwickelt haben, und wie etwas so Winziges so bemerkenswert sein kann.

Wir bei ReAgent lieben es, die wissenschaftlichen und chemischen Geheimnisse hinter alltäglichen Gegenständen zu entschlüsseln. In der Vergangenheit haben wir uns mit der Chemie von Feuerwerkskörpern und sogar mit der Angst beschäftigt!