Sauerstoff – Oxygenium

Bild von Arek Socha auf Pixabay

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, Johann Rudolph 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 technisch den Sauerstoff jedoch 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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Saccharose – Zucker (Kohlenhydrate)

Der weiße, kristalline Haushaltszucker oder Kristallzucker der auch einfach Zucker genannt wird, gehört zur Gruppe der Zweifachzucker (Disaccharide) einer Untergruppe der Kohlenhydrate. Andere Bezeichnungen für Saccharose sind Rohrzucker, Rübenzucker, Raffinadezucker oder raffinierter Zucker, brauner Zucker, Rohzucker und Sukrose oder Sucrose.

Ein wissenschaftlicher Name ist α-D-Glucopyranosyl-(1-2)-β-D-fructofuranosid.

Bild von Ulrike Leone auf Pixabay 

Gewonnen wird der Zucker…
vornehmlich aus der Zuckerrübe(Europa), dem Zuckerrohr(Äquatorialzone) und der indonesischen Zuckerpalme. Dazu wird der zuckerhaltige Teil der Pflanze gewaschen, geschnetzelt, ausgelaugt, eingedickt und der so entstehende Sirup in Verdampfern schrittweise kristallisiert. Aus 1 Tonne Zuckerrüben erhält man ungefähr 160kg Zucker.

Die Zuckerrübe wird in Deutschland seit ca. 1800 n.Chr. kultiviert und zu einer zuckerreicheren Art gezüchtet.
Die ersten Zuckerrüben (Runkelrüben) enthielten ca. 8% Zucker

Zuckerrohr

Zuckerrohr war bis 1800 n.Chr. die einzige Zuckerquelle. Ihre Kultivierung gelang nur in subtropischen und tropischem Klima . Sie benötigt Temperaturen zwischen 25°C und 30°C. Unter 15°C wächst das Süßgras nicht. Ihre Nutzung begann um 500 v .Chr. im asiatischen Raum. Von dort breitete sich die Nutzung dieser Pflanze bis um das Mittelmeer herum aus.

Zuckerrohr liefert bei 2 (Indien) bis zu 5 (Brasilien) Ernten pro Jahr ca. 20% Zuckersaft im Mark.
Es wird in Brasilien auch zur Herstellung von Bioethanol für Fahrzeuge genutzt. Dort fahren beinahe alle Autos mit einer Motorvariante – gebaut von VW – die sowohl Benzin als auch Ethanol nutzen kann.

Herstellung von Zucker aus Rüben

Zucker aus Zuckerrohr (unraffiniert)

Zuckersaft – ein Erfrischungsgetränk

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Ethen und Ethin

Die besondere Geometrie des Kohlenstoffatoms erlaubt auch die gemeinsame Nutzung mehrerer Elektronenpaare. Dadurch entstehen die doppelte Atombindung – Doppelbindung und die dreifache Atombindung – Dreifachbindung.

Da diese Stoffe relativ wenig Wasserstoff an den Kohlenstoffatomen binden, heißen diese Substanzen auch „ungesättigte Kohlenwasserstoffe“. Solche Stoffe können durch Katalysatoren oder auch Fremdmoleküle in die Lage versetzt werden, ihre Mehrfachbindung aufzuspalten und weitere Atome an das Molekül zu „addieren“, sie werden gesättigt.

Ethen C2H4 (Ethen bei Wikipedia)

Ethin C2H2 (Ethin bei Wikipedia)

Arbeitsblatt – Ethen, Ethin

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Alkane – Moleküle

gasförmige Alkane
Methan, Ethan,Propan und Butan

Methan CH4

Ethan C2H6

Propan C3H8

Butan C4H10

flüssige Alkane
Pentan, Hexan, Oktan… bis Heptadekan

Pentan C5H12

Hexan C6H14

Heptan C7H16

Oktan C8H18

Nonan C9H20

Dekan C10H22

die ebenfalls flüssigen Undekan C11H24 und Dodekan C12H26 folgen …

Feste Alkane

Oktadekan C18H38

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