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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Vom Erz zum Stahl

Schon lange finden wir an der Erdoberfläche keine metallurgisch interessanten Erze (wie Eisenerz) mehr in abbauwürdigen Mengen. In früher Zeit begann man deshalb in der Erde zu graben, um Rohstoffe zu finden. Älteste Grabungsspuren davon finden wir von vor über 6500 Jahren.

Eisenerze bauen wir seit 800 v. Chr. in den Alpen und später auch in Mitteldeutschland ab. Man löste das Eisenerz (Chalkopyrit)aus der Wand, indem man es erhitzte und dann mit Wasser abschreckte. Das Erz wurde schichtenweise in einen Rennofen gefüllt im Wechsel Holzkohle und später mit Steinkohle. Im Rennofen konnte das Brennstoff-Erz- Gemisch „durchbrennen“ es entstand im Ofenboden ein Eisenklumpen (Luppe) und flüssige Schlacke(Gesteinsreste und Abprodukte) rannen aus dem Ofen.

Video zum Nachbau eines Rennofens

Mit der Erfahrung wurden die Schächte höher und die Luftzufuhr wurde über Blasebälge geregelt, es entstanden die Hochöfen die heute mit Heißwindanlagen und automatischen Beschickungssystem ausgestattet sind. Heutzutage baut man 30m – 75m hohe Öfen, die pro Tag bis zu 10.000 Tonnen Roheisen liefern. Diese Öfen sind an Stahlwerke benachbart gebaut, damit das spröde und damit nicht schmiedbare Roheisen sofort nach der Erzeugung mit möglichst wenig Transportweg zu Stahl weiterverarbeitet/veredelt werden kann.

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