Alltagsrelevante Redoxreaktionen Chemie Fachreferat, 31. März 2008

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

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

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

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

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

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

Redoxreaktionen: Geschichte Oxidation Sauerstoffübertragung Reduktion Metall aus Metalloxid gewinnen

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

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

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

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

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

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

Mehlstaubexplosion

Verbrennung: Arten Vollständige Verbrennung Entstehung von Feuer mit Flammenerscheinung

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

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

Verbrennung: Korrosion 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 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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