Alltagsrelevante Redoxreaktionen Chemie Fachreferat 31 Mrz 2008 Gliederung

Alltagsrelevante Redoxreaktionen Chemie Fachreferat, 31. März 2008

Gliederung: o Redoxreaktionen n o Die Verbrennung n n n o Begriffsklärung Redoxreaktionen in der Geschichte Ablauf einer Redoxreaktion Vorraussetzungen Verlauf & Arten der Verbrennung Beispiel: Korrosion von Eisen Der Hochofenprozess n n Aufbau und Ablauf chemischer Prozess

Redoxreaktion: Begriffe o Oxidation Elektronenabgabe; der oxidierte Stoff besitzt eine höhere Oxidationszahl o Reduktion Elektronenaufnahme; der reduzierte Stoff besitzt eine niedrigere Oxidationszahl

Redoxreaktion: Begriffe o Oxidationsmittel ist derjenige Stoff der Elektronen aufnimmt und somit die Oxidation ermöglicht o Reduktionsmittel ist derjenige Stoff der Elektronen abgibt und somit die Reduktion ermöglicht

Redoxreaktion: Begriffe o Redoxvorgang Oxidation und Reduktion sind miteinander gekoppelt und laufen gleichzeitig ab o Oxidationszahlen geben Auskunft über den “Oxidationszustand” eines Stoffes

Oxidationszahlen: Regeln 1. EN Partner < OZ < EP Partner 2. Im Grundzustand Oxidationszahl 0 3. Stellung im PSE 1. 2. 3. Halogene -1 Sauerstoff -2 Alkalimetalle +1

Oxidationszahlen: Regeln 4. Ionenladung = Oxidationszahl 1. 2. 5. Cl⁻ -1 Mg²⁺ +2 Summe OZ = Ionenladung 1. SO₄²⁻ S = +6, O₄ = -2

Redoxreaktionen: Geschichte o Oxidation n o Sauerstoffübertragung Reduktion n Metall aus Metalloxid gewinnen

Redoxreaktion: Ablauf o Oxidation A → A⁺ + e⁻ n o Reduktion B + e⁻ → B⁻ n o Stoff A gibt als Reduktionsmittel (Donator) ein Elektron ab Das Elektron wird vom Oxidationsmittel (Akzeptor) B aufgenommen Redoxreaktion A + B → A⁺ + B⁻ n Stoff A gibt ein Elektron an Stoff B ab

Die Verbrennung o o Oxidation verläuft exotherm Abgabe von Licht, Wärme und flüchtigen Stoffen Verbrennungsgeschwindigkeit und Entzündungstemperatur sind wichtige Parameter

Verbrennung: Entzündungstemperaturen o Beispiele Stoff ϑ in °C Benzin 200 - 300 Heizöl 650 Holz 300

Verbrennung: Verbrennungswärme o Beispiele Stoff Q in KJ Holz (1 kg) 12 000 Erdgas (1 m³) 38 000 Magnesium (1 kg) 14 950 Kupfer (1 kg) 2 000

Verbrennung: Vorraussetzungen o o o Brennbares Material Oxidationsmittel Richtige Mengenverhältnis Gute Vermischung von Material und Oxidationsmittel Katalysator kann beschleunigen oder erst ermöglichen

Verbrennung: Arten o Explosion (schlagartige Verbrennung) n n Plötzlicher Temperatur- und Druckanstieg Volumenausdehnung Freisetzung von großen Energiemengen Entstehung einer Druckwelle

Mehlstaubexplosion

Verbrennung: Arten o Vollständige Verbrennung n Entstehung von Feuer mit Flammenerscheinung

Verbrennung: Arten o Unvollständige Verbrennung n n n Geringe Sauerstoffzufuhr Niedrige Verbrennungstemperatur Entstehung von giften Gasen wie Kohlenmonoxid CO oder polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)

Verbrennung: Arten o Die langsame Verbrennung n n n Bildung einer Metalloxidschicht Verläuft ohne Feuererscheinung Unterhalb der Entzündungstemperatur

Verbrennung: Korrosion o Definition Die von der Oberfläche ausgehende Zerstörung von Werkstoffen durch unbeabsichtigte chemische bzw. elektrochemische Reaktionen mit Stoffen aus der Umwelt bezeichnet man als Korrosion

Verbrennung: Korrosion

Der Hochofenprozess 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Wind (Cowpern) Schmelzzone Kohlungszone Reduktionszone Trocken- und Vorwärmezone Rohstoffeinfüllung Ausströmendes Gichtgas Säule aus Erz, Koks und Kalkstein Schlackentfernung Roheisenentnahme Gichtgasauslass

Der Hochofenprozess Hochofen Brausenstein (1736) Hochofen der Dillinger Hütte

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