Stickstoff -Hauptbestandteil der Luft

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Stickstoff hatte schon viele Namen wie zum Beispiel „schlechte Luft“. Es hieß früher auch „Azot“, „Azotum“, „Stickgas“ oder „Zoogenium“. Das Symbol „N“ bezieht sich auf den lateinischen Namen „Nitrogenium“. Dies ist von „Herkunft des Laugensalzes“ abgeleitet.

Sein elementares Vorkommen in der Luft wurde 1771 von Carl Wilhelm Scheele nachgewiesen. Dort bildet es bei Raumtemperatur ein Gas aus zweiatomigen Molekülen \( (N_2) \). Aus diesem Gas besteht die Luft zu 78%.

Stickstoff kommt in der Natur in den Strukturen von Eiweißen und dem Salz Salpeter vor. Salpeter war bis in das beginnende 20. Jahrhundert die Hauptquelle zur Herstellung von Stickstoffverbindungen. Die stickstoffhaltigen Salze werden von den Menschen schon seit Jahrtausenden genutzt und hergestellt. Diese Nitrate und Ammoniumsalze finden sich in der Erdkruste, sind aber auch aus tierischen Exkrementen herstellbar. Schon im antiken Ägypten stellte man sie aus Kameldung oder dem Boden von Ställen her. In Südamerika erfolgt die Herstellung bis heute aus über Jahrhunderte abgelagerten Vogelkot (Guano).
So stehen uns die Stickstoffverbindungen über diese Salze und Naturstoffe zur Verfügung. Ammoniak, Salpetersäure und Stickstoff-Düngemittel sind die wichtigsten Produkte aus Stickstoff. Das 1913 erfundene Verfahren zur Ammoniakherstellung erlangte als Haber-Bosch-Verfahren Weltruhm.

Experimente mit Stickstoff

Anwendung : flüssiger Stickstoff hilft bei der Reparatur von Rohrleitungen

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Die Nichtmetalle

Betrachten wir die „andere“ Seite des PSE. Hier finden wir die Elemente „rechts“ der Bor-Astat-Linie.
Die Nichtmetalle sind Atomarten, die Elementsubstanzen aufbauen, die immer etwas nichtmetallisches an sich haben. So sind einige gasförmig bei Raumtemperatur oder sie leiten keinen elektrischen Strom, glänzen nicht oder sind schlechte Wärmeleiter. Irgendwas fehlt immer …

Nichts desto trotz finden wir hier wichtige Bausteine unserer Natur und die häufigsten Atomarten (Elemente) dazu!

Beitrag: Kohlenstoff

Beitrag: Schwefel

Beitrag: Wasserstoff

Beitrag: Sauerstoff

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Reduktion

Viele Metalle findet man leider nicht in elementarer – gediegener- Form auf oder in der Erde, sondern es gibt sie nur in Verbindungen. Oxide, also die Sauerstoffverbindungen der Elemente, machen eine große Gruppe dieser Minerale aus. So kennen wir Eisenoxid, Zinn- und Bleioxide um nur einige Beispiele zu nennen . Die Chemie hat Prozesse erforscht und Verfahren bereitgestellt, mit denen man diesen Erzen ihre metallischen Elemente entreißen kann.

Die chemische Reaktionsart „Reduktion“ eines Oxids liefert Sauerstoff und das Element. Dazu müssen die äußeren Bedingungen stimmen und eventuell chemische Hilfsmittel „Reduktionsmittel“ eingesetzt werden.

Definition:

Die Reduktion ist eine Art der chemischen Reaktion,
bei der ein Oxid in Sauerstoff und ein Element aufgespalten wird!

So würde dann die Reduktion von Siliziumoxid ablaufen und das Element Silicium liefern, was wir dringend für die Halbleiterindustrie benötigen und welches einen großen Wert darstellt. Und das nur aus SiO2 (Sand)…

SiO2  ––––> Si    + O2

–> leider ist es bisher nicht gelungen, diesen Prozess ohne Hilfsmittel durchzuführen

Auch die Reduktion von Kupferoxid CuO wäre interessant, da sie das Edelmetall Kupfer liefern würde.

2  CuO  ––––>  2  Cu    + O2

–> auch hier verhindert der Zusammenhalt der Atome ein Spaltung ohne Hilfsmittel

Setzt man jedoch Hilfsmittel ein, die man mit dem Oxid vermischt, so reagieren einige Oxide plötzlich und liefern das gewünschte Element! Die Hilfsmittel opfern sich jedoch, da sie vom frei werdenden Sauerstoff oxidiert werden …

Was würde also entstehen, wenn man Kupferoxid mit dem Hilfsstoff Wasserstoff zur Reaktion bringt?

Kupferoxid + Wasserstoff —>

Da das Hilfsmittel hier oxidiert wird, während gleichzeitig das Oxid reduziert wird entsteht eine Kombination aus Reduktion und Oxidation , die REDuktions-OXidations-Reaktion.
In Fachkreisen nur REDOX-Reaktion genannt.

Aber das ist ja schon ein neues Kapitel!

weiter zu den REDOX-Reaktionen…

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