Sauerstoff – Oxygenium

Nach dem Sauerstoff wurde lange Zeit in der Chemie gesucht und geforscht. „Phlogiston“ hieß der Stoff, dem man zutraute, für die Brände, die immer wieder ausbrachen verantwortlich zu sein, zweifellos eine Substanz der Götter. Viele berühmte Wissenschaftler der der noch jungen Chemie suchten bis ins Jahr 1777 nach einer Erklärung für dieses bis dahin himmlischen Phänomen.
Carl Wilhelm Scheele, ein Apotheker aus Stralsund, suchte 1771 bis 1773 in verschiedenen Experimenten nach dem Stoff. Er publizierte in seinem Buch „Abhandlungen von der Luft und dem Feuer“ seine Erkenntnisse über „Feuerluft“ und „schlechte Luft“.
Er konnte durch Erhitzen von Braunstein – Manganoxid, wie wir heut wissen – ein Gas erzeugen, welches die Verbrennung verstärkt. Auch der Kristall Kaliumpermanganat (bekannt seit 1659, Glauber)zeigte dieses Verhalten.

Viele chemische Verbindungen…

enthalten Sauerstoff, der so durch chemische Reaktionen verfügbar wird. Im Chemieunterricht stellen wir Sauerstoff durch die Zerlegung von Wasserstoffperoxid \(H_2 O_2\)oder die thermische Zersetzung von Kaliumpermanganat \(KMnO_4\)her.
Da wir den Sauerstoff jedoch technisch in großen Mengen brauchen, nutzen wir das Verfahren der Luftverflüssigung nach Linde.

Herstellung und Nachweis:

Hier wird das violette Salz Kaliumpermanganat \(KMnO_4\) erwärmt. Dabei wird der Kristall instabil und Sauerstoffatome verlassen das Salz. Es wird zersetzt. Das sieht man auch an der Farbänderung des Salzes nach dem Experiment. Der entstehende freie Sauerstoff wird pneumatisch aufgefangen.

Die Glimmspanprobe ist die Nachweismethode für das brandfördernde Gas Sauerstoff. Dabei wird ein glimmender Holzspan in ein Gefäß (hier ein Reagenzglas) getaucht. Ist Sauerstoff enthalten, so flammt der Span auf. Aus dem Glimmen wird eine Flamme.
Andere Gase zeigen diesen Effekt bezüglich eines Glimmspans nicht.

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Luft und Luftverschmutzung

Die Zusammensetzung der Luft

Die 15 km dicke Schicht um unseren Planeten wird aus einem Gasgemisch gebildet, welches hauptsächlich aus Stickstoff (\(N_2\)) und Sauerstoff (\(O_2\)) besteht. Daneben enthält das Gemisch noch 1 % andere Bestandteile, wie das Edelgas Argon (Ar), Spuren der weiteren Edelgase und den umstrittenen Klimakiller Kohlenstoffdioxid (\(CO_2\)).

Drei Experimente zur Luft.

Die Luftverschmutzung

Täglich fliegen Tausende Flugzeuge, fahren Millionen Autos, tausende Schiffe und pusten unzählige Schornsteine mit dem Effekt unsere Luft zu verschmutzen. Flugzeuge, Fahrzeuge und Schornsteine stoßen die drei Hauptverursacher der Luftverschmutzung aus Kohlendioxid, Schwefeldioxid und eine Mischung aus Stickstoffoxiden. Hier die Flugzeuge über Europa an nur einem Tag:

Quelle: flightradar24.com , focus-online.de

All diese Abgase ….

sammeln sich in der Luft und verursachen Krankheiten, die die Menschen weltweit betreffen. Ein Umdenken ist dringend notwendig! Hört Euch um! Macht mit! Besprecht Alternativen!

Quelle: www.umweltbundesamt.de

Videos zu Luftverschmutzung:

London 3D

Stickstoffdioxid

Pollution

Pollution-Song (Tom Lehrer)

weiterführende Links:

Luftlabor.ch

luftbewusst.de

careelite.de

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Die REDOX-Reaktion

Laufen Oxidation und Reduktion in einem System gleichzeitig ab, so nennt man diesen Prozess eine
REDuktions-OXidations -Reaktion oder kurz REDOX -Reaktion.

Voraussetzung ist, es gibt ein Oxid und einen Hilfsstoff, der den Sauerstoff des Oxids aufnehmen kann. So ein Stoff hilft, das Oxid zu reduzieren, er ist ein Reduktionsmittel und wird bei dem Prozess selbst oxidiert. Das Oxid selber ist also ein Oxidationsmittel.

Bei der RED-OX-Reaktion wird ein OXID reduziert und ein Hilfsstoff oxidiert.

Hier wird Eisenoxid durch Aluminium reduziert. Es entsteht Eisen.
Das Aluminium nimmt dabei den Sauerstoff auf und wird zu Aluminiumoxid oxidiert.

Hans GoldschmidtThermitverfahren

Die Versuche des Herrn Hans Goldschmidt zu Redox-Prozessen führten vor über 100 Jahren zu neuen Erkenntnissen in der Metallurgie. Dabei wurden Oxide von stark nachgefragten Metallen, wie Chrom, Mangan und dem Halbmetall Silizium in einer Hochtemperatur-Reaktion aus ihren Oxiden hergestellt.

So stellte Herr Goldschmidt ein Verfahren vor, mit dem es möglich sein sollte, eine gebrochene Eisenbahnschiene innerhalb weniger Arbeitsstunden zu schweißen. Für damalige Verhältnisse undenkbar, da der Austausch der Schiene Tage dauerte und zum „Schweißen“ flüssiger Stahl – also 1800°C heiß – vor Ort sein müsste. Eine Demonstration des Goldschmidtverfahrens fand weltweite Aufmerksamkeit.

Heute wird das aluminothermische Schweißenweltweit eingesetzt, da es immer noch die einfachste Art ist, flüssigen Stahl in kleinen Portionen an jedem Ort der Welt herzustellen um Schienenstöße miteinander zu verbinden und Reparaturen durchzuführen.

Der Schienenstrang wird von einer Form umgeben und vorgewärmt. Dann wird das Reaktionsgefäß mit dem Eisenoxid- Aluminium – Gemisch aufgesetzt. Die Reaktion des Gemisches wird mit einer Zündkirsche aktiviert und läuft dann stark exotherm von selbst ab. Die Schlacke – das aluminiumoxidhaltige Nebenprodukt – läuft in die seitlichen Schalen. Später wird die Gussform entfernt und die Bruchstelle entgratet.

Weiter zur Eisengewinnung durch den Hochofenprozess…

REDOX-Reaktion von Kupferoxid + Kohlenstoff

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