Rohstoffe, Grundchemikalien und grosstechnische Produkte

Präsentation zum Thema: "Rohstoffe, Grundchemikalien und grosstechnische Produkte"—  Präsentation transkript:

1 Rohstoffe, Grundchemikalien und grosstechnische Produkte
E. Ignatowitz/ Chemie für Schule und Beruf/ Verlag EUROPA-Lehrmittel/ Haan –Gruiten/ 1999

2 Sole (NaClsat.) sättigen mit NH3
SOLVAY-Prozess NH3 NaCl CaCO3 H2O Sole (NaClsat.) 2 CaO x + Sole (NaClsat.) sättigen mit NH3 1 Kalkbrennen 900°C y filtrieren Filtrat z CaCl2 w Na2CO3 v 3 °C Calcinieren 4 Austreiben eines Gases Einleitung unter Kühlung Einleitung bei 60°C

3 Zersetzung der Erdalkalicarbonate
Ionenradius [pm] Zersetzungstemperatur des Carbonates [°C] Be2+ 59 250 Mg2+ 86 540 Ca2+ 114 900 Sr2+ 132 1290 Ba2+ 149 1360 Zersetzung der Erdalkalicarbonate

4 SOLVAY-Prozess, Energetik

5 SOLVAY-Prozess

6 SOLVAY-Prozess

7 NaCl, eine Schlüsselchemikalie!!

8 Chlor-Alkali-Elektrolyse
Membranverfahren 1 Durchlässig für alle Ionen. Verhindert die Vermischung von Kathodenlösung (NaOH) und Anodenlösung . Bei Vermischung würde die NaOH mit dem abgeschiedenen Chlor zu NaOCl (Natriumhypochlorit) reagieren.

9 Chlor-Alkali-Elektrolyse
Membranverfahren 2

10 - + Diaphragma- Verfahren Membranverfahren in out 2 Cl- Cl2 2 e- 2 OH-
2 H2O 2 Na+ in out Diaphragma- Verfahren Membranverfahren 2 Cl- Cl2 2 Na+ 2 H2O + H2 2 OH- 2 e- + - Verd. NaCl out Sat. in NaOH H2O Eine Wanderung von OH--Ionen In den Anodenraum, wird durch den hydrostatischen Druck und der Fliessrichtung verhindert. Kationenaustauschermembran, nur durchlässig für Na+-Ionen.

11 Chlor-Alkali-Elektrolyse
Amalgamverfahren 1 Cl Na

12 Chlor-Alkali-Elektrolyse
Amalgamverfahren 2 +

13 Galvan.Element - + - + - e- e- Elektrolysezelle Galvanisches Element
Spannungsquelle - e- + e- - + - + Anode Voltmeter Kathode Anode Kathode Voltmeter Zn Cu Zn2+ Cu2+ Cu Zn Cu2+ Zn2+ Galvanisches Element Elektrolysezelle DE= E°Kathode-E°Anode > 0 DE= E°Kathode-E°Anode < 0 Galvan.Element e- Anode (Oxidation) Kathode (Reduktion) E° -0.76 V 0 V 0.34 V Zn2+ +2e Zn Cu2+ +2e Cu Kathode (Reduktion) Anode (Oxidation) e- Elektrolyse

14 Galvan.Element Spannungsreihe b Red a Ox +z e- E° E° < 0 E° > 0
Zunehmendes Reduktionsvermögen der Reduzierten Form Nernste Gleichung Starke Reduktionsmittel Zellspannung (Kombination zweier Halbreaktionen) E° < 0 E° > 0 DE = EKathode- EAnode Zunehmendes Oxidationsvermögen der Oxidierten Form DE > 0 => Spontane Redoxreaktion Galvanische Zelle Starke Oxidationsmittel DE < 0 => Nicht Spontane Redoxreaktion Elektrolysezelle e- 0 V -0.76 V 0.34 V Ox1 +z1 e Red1 Galvan.Element Anode (Oxidation) Kathode (Reduktion) E° Ox2 +z2 e Red2

15 Zunehmend stärkeres Reduktionsmittel
Zunehmende Reduzierbarkeit an der Kathode der Elektrolysezelle: Grösseres E° Ox. --> Red. Das stärkere Oxidationsmittel wird zuerst Reduziert Zunehmend stärkeres Reduktionsmittel Zunehmend stärkeres Oxidationsmittel Zunehmende Oxidierbarkeit an der Anode der Elektrolysezelle: Kleineres E° red --> Ox. Das stärkere Reduktionsmittel wird zuerst Oxidiert

16 Strom-Spannungskurve für NaCl(aq) an Pt-Elektroden
Strom I [mA] Bei Erhöhung der angelegten Spannung, der Elektrolysezelle, läuft von allen möglichen Reaktionen zunächst die Zellreaktion mit der kleinsten Zersetzungsspannung ab. Das ist die Reaktion, für die sich in der Spannungsreihe ein Z mit dem kleinsten DE = ∣Ekathode-EAnode ∣ergibt. Zersetzungsspannung Spannung [V]

17 Elektrolyse 2

18 Gegenüberstellung galvanisches Element und Elektrolysezelle
E. Ignatowitz/ Chemie für Schule und Beruf/ Verlag EUROPA-Lehrmittel/ Haan –Gruiten/ 1999

19 Elektrolyse Faraday-Gesetz 1
Das Faraday-Gesetz gibt uns einen Zusammenhang zwischen dem elektrischen Strom I [C/s oder A], der durch eine elektrochemische Zelle fliesst, und dem chemischen Stoffumsatz an den Elektroden. Fliesst ein elektrischer Strom I über die Zeit t durch einen elektrischen Stromkreis, so transportiert dieser Strom die elektrische Ladungsmenge: Q [C] = I [C/s] . t [s] Dieser Ladungsmenge entspricht eine Stoffmenge Elektronen ne Aus der Reaktionsgleichung der Elektrodenreaktion entnimmt man die stöchio- metrische Beziehung zwischen der Stoffmenge Elektronen ne und der umgesetzte Stoffmenge nx. Zusammenfassung: Anwendung des Faraday-Gesetz Moles of X

20 - + Elektrolyse Faraday-Gesetz 2 Am Beispiel einer Cu2+-Lsg. Cu2+
2 H2O O2 + 4 H+ Elektrolyse Faraday-Gesetz 2 Am Beispiel einer Cu2+-Lsg. ANODE: H2O O2 + 4 e- + 4H+ KATHODE: Cu2+ + 2e Cu * 2 2 H2O + 2 Cu O2 + 2 Cu + 4H+