Essentials
Elemente die durch Oxidation/ Reduktion erzeugt werden. Wichtige Prozesse. Wichtige Formeln.
Elemente die durch Oxidation/ Reduktion erzeugt werden. Wichtige Prozesse. Wichtige Formeln.
Hochofenprozess Teil 2
In den verschiedenen Zonen laufen unterschiedliche Reaktionen ab, wenn Luft und Sauerstoff durchgeblasen werden. Das Erz, ein Oxid, wird durch die Reaktion mit dem entstehenden Kohlenmonoxid zu Metall reduziert.
Das geschmolzene Eisen wird durch eine Reihe von Reaktionen in den vier Hauptthermozonen des Hochofens erzeugt. In der Zone A wird vorgewärmte Luft in den Hochofen eingeblasen und dabei wird der Koks oxidiert. Die Reaktion
C(s) + O2(g) → CO2(g)
ist exotherm und die Temperatur erreicht 1900°C. Wenn das reduzierte Eisen sich von der Zone C zur Zone A bewegt, schmilzt es (Schmelzpunkt reines Eisen 1540°C, in Gegenwart von 4.3% Kohlenstoff 1152°C). Sowie sich das Kohlendioxid durch den Hochofen nach oben zur Zone B bewegt, reagiert es mit einem Teil des Koks und produziert dabei Kohlenmonoxid:
CO2(g) + C(s) → 2CO(g)
Diese Reaktion ist endotherm und führt zu einem nennenswerten Absinken der Temperatur auf 1300°C. Das Kohlenmonoxid ist das Reduktionsmittel für die Reduktion des Eisenerzes in der Zone C, wo die Temperatur ca. 1000°C beträgt.
FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)
Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)
Thermitreaktion von Chrom.
Cr2O3(s) + 2Al(s) → Al2O3(s) + 2Cr(l)
Wie werden Alkine hergestellt?
Im allgemeinen werden Alkine wie Alkene hergestellt. Zu den Präparationsmethoden gehört die Eliminierung von zwei HBr aus Dibromalkanen; zur Entfernung des zweiten HBr sind allerdings höhere Temperaturen nötig:
Br Br Br
| | |
CH3-CH-CH2 + OH- → (org. LM, 80°C) CH3C=CH2 + Br- + H2O
Br
|
CH3C=CH2 + OH- → (org. LM, 120°C) CH3C≡CH + Br- + H2O
Die Reaktion der Alkine ähneln jenen der Alkene. Die wichtigste Reaktion ist die Addition an die Dreifachbindung. Alkine können hydriert, halogeniert, hydrohalogeniert oder hydratisiert werden
Was ist eine Hydrohalogenierung? Beispiele
Die Addition eines Halogenwasserstoffs an ein Alken unter Bildung eines halogenierten Alkans wird Hydrohalogenierung genannt und stellt die Gegenreaktion zur Dehydrohalogenierung dar, durch die Alkene erzeugt werden:
CH2=CH2 + HBr → (0°C) CH3-CH2Br
Wie läuft die Halogenierung von Bromwasser ab? Warum ist es ein Test auf aromatische Verbindungen?
Halogenierungen, besonders die Bromierung mit Bromwasser (einer wäßrigen Lösung von Brom) wird als einfacher Test auf Alkene angewandt. In der abgebildeten Reaktion bilden das dunkelbraune Brom und das farblose Ethen das ebenso farblose 1,2-Dibromethan.
Aromatische Kohlenwasserstoffe: Obwohl sie ungesättigt sind, sind sie viel weniger reaktiv als Alkene. Ein Zeichen dieser geringen Reaktivität ist, daß die Verbindungen Bromwasser nicht entfärben.
Wie funktioniert einer Eliminierungsreaktion?
Eine Eliminierungsreaktion ist eine Reaktion, bei der zwei Gruppen oder Atome an benachbarten Kohlenstoffatomen aus dem Molekül entfernt werden, wobei eine Mehrfachbindung zwischen den beiden Kohlenstoffatomen zurückbleibt.
Wie verläuft die Dehydrohalogenierung zur Herstellung von Alkenen?
Alkene werden auch durch Abspaltung von HBr aus Bromalkan gebildet, indem das Bromalkan in Alkohol mit Natriumhydroxid erhitzt wird:
Br H
| |
CH3 – CH – CH2 + OH- → (organ. LM, 55°C) CH3 – CH = CH2 + Br- + H2O
Diese Reaktion ist ein Beispiel für die Dehydrohalogenierung, in diesem Fall eine Dehydrobromierung. Allgemein ist sie ein Beispiel für eine Eleminierungsreaktion.
Wie verläuft die Dehydrierungsreaktion zur Herstellung von Alkenen?
Alkane in Alkene umwandeln. Durch Entfernung von Wasserstoffatomen an zwei benachbarten Kohlenstoffatomen mit Hilfe der katalytischen Dehydrierung:
CH3CH3 → (Cr2O3, 500°C) CH2=CH2(g) + H2
Was ist die Reformingreaktion?
Eines der Arbeitsziele einer Ölraffinerie ist die Umwandlung unverzweigter Alkane in besser brennende verzweigte Alkane unter Verwendung der katalytischen Reformingreaktion. In diesem Prozeß wird das unverzweigte Alkan etwa bei Raumtemperatur über einen Lewissäurekatalysator (typisch ist ein Aluminiumhalogenid) geleitet:
CH3
|
CH3 – CH2 – CH2 – CH3 → (AlCl3, Raumtemperatur) CH3 – CH – CH3
Diese Reaktion ist ein Beispiel für Isomerierung, eine Reaktion, bei der eine Verbindung in eines seiner Isomeren umgewandelt wird. In der Praxis entsteht eine Mischung von Produkten. Wenn die Temperatur erhöht wird, findet auch eine Fragmentierung statt, die unter der Bezeichnung „Cracken“ bekannt ist.
Substitutionsreaktion – Definition und Beispiel.
Eine Substitutionsreaktion ist eine Reaktion, bei der ein Atom oder eine Atomgruppe ein Atom des ursprünglichen Moleküls ersetzt.
CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g)
Welche vier Reaktionstypen können Kohlenwasserstoffe eingehen?
Substitutionsreaktion, Eliminierungsreaktion, Additionsreaktion, Kondensationsreaktion;
Die charakteristische Reaktion einer C=C Doppelbindung ist die Addition, die zur Eliminierung entgegen gesetzte Reaktion.
Welches ist die technisch wichtigste Alkan-Reaktion?
Alkane sind nicht vollständig inert. Eine ihrer technisch wichtigsten Reaktion ist die Oxidation, besonders ihre vollständige Verbrennung zu Kohlendioxid und Wasser.
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
Was versteht man unter einer Eliminierungsreaktion ? Beispiel dafür !
Eine Eliminierungsreaktion ist eine Reaktion, bei der zwei Gruppen oder Atome an
benachbarten Kohlenstoffatomen aus dem Molekül entfernt werden, wobei eine
Mehrfachbindung zwischen den beiden Kohlenstoffatomen zurückbleibt.
Bsp.: eine Dehydrohalogenierung ist eine Eliminierungsreaktion, oder
Dehydrierung:
CH3CH3 → (Cr2O3) CH2=CH2 + H2
Was versteht man unter einer Kondensationsreaktion ?
Eine Kondensationsreaktion ist eine Substitutionsreaktion, bei der sich 2 Moleküle
unter Abspaltung eines einfachen Moleküls (z.B. Wasser oder Ammoniak) miteinander
verbinden. Wichtig für die Veresterung.
C2H5NO2 + C3H7NO2 → C5H10N2O3 + H2O
Was versteht man in der organischen Chemie unter einer Substitutionsreaktion ?
Eine Substitutionsreaktion ist eine Reaktion, bei der ein Atom oder eine Atomgruppe
ein Atom des ursprünglichen Moleküls ersetzt.
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
Was versteht man in der organischen Chemie unter einer Additionsreaktion ?
(Gleichung)
Eine Additionsreaktion einer ungesättigten Verbindung ist eine Reaktion, bei der ein
Reaktand an die beiden (durch eine Mehrfachbindung verbundene) Atome addiert
wird. Die Mehrfachbindung wird dabei aufgespalten:
CH3CH=CHCH3 + H2 → (Ni, 500°) CH3CH2CH2CH3
Was versteht man unter einer Kondensationspolymerisation ?
Bei einer Kondensationspolymerisation kann das Wachstum nur an funktionellen
Gruppen auftreten (im Gegensatz zur radikalischen Polymerisation, bei der die
Seitenketten aus der Hauptkette wachsen). → Polyestermoleküle können
nebeneinander angeordnet werden, indem man sie durch ein kleines Loch presst →
können zu einer Faser versponnen werden. Veresterung von Terephtalsäure mit
Ethylenglykol:
Was versteht man unter einer Halogenierungsreaktion ?
Eine Reaktion, bei der ein Halogen in eine Verbindung eingebaut wird. Bsp.:
CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl-CH2Cl
Anwendung: Test auf Alkene
Wie wird Methanol hergestellt ?
Erzeugung entweder durch Oxidation gasförmiger KW, oder aus CO und H2:
CO + 2 H2 → (400°C, 150atm, ZnO) CH3OH
Skizzieren Sie das Schema einer radikalischen Polymerisation .
eine Polymerkette wird durch Radikale verlängert. Ein Monomer wird auf 1000 bar
komprimiert und in Gegenwart eines organischen Peroxides (Typ R-O-O-R) auf 100°C
erhitzt. Dabei entstehen zwei Radikale:
R-O-O-R → R-O· + ·O-R
Diese Radikale greifen das Monomermolekül CHX=CH2 an und bilden ein neues
Radikal:
H H
| |
R-O· + CH2=C → R-O-CH2-C·
| |
X X
Wenn dieses Radikal andere Monomermoleküle angreift, pflanzt sich diese Kette fort:
H H H H
| | | |
R-O-CH2-C· + CH2=C → R-O-CH2-C-CH2-C·
| | | |
X X X X
Die Kette wächst so lange, bis alle Monomere aufgebraucht sind, oder bis zwei Ketten
zusammenwachsen.
Nennen sie 4 Reaktionen die durch leichte Reduktionsmittel ablaufen.
Element Quelle Prozess
H2 H2O Synthesegasreaktion (Reformingreaktion): CH4 (g) + H2O (g) → (800°C, Ni) CO (g) + 3 H2 (g)
Schichtgasreaktion: CO (g) + H2O (g) → (400°C, Fe/Cu) CO2 (g) + H2 (g)
Cu Cu2S Kupferschmelzen: Cu2S (s) + O2 (g) → (Δ) 2 Cu (s) + SO2 (g)
(als Summe von Teilprozessen)
hydrometallurgisch: Cu2+ (aq) + H2 (g) → Cu (s) + 2 H+ (aq)
Nennen sie 2 Reaktionen die durch mäßige Reduktionsmittel ablaufen.
Element Quelle Prozess
P4 PO43- Erhitzen mit Kohlenstoff und Sand im elektrischen Ofen: 2 Ca3(PO4)2 (l) + 6 SiO2 (l) + 10 C (s) → (1500°C) P4 (g) + 6 CaSiO3 (l) + 10 CO (g)
Fe Fe2O3 Hochofen: Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → (900°C) 2 Fe (l) + 3 CO2 (g)
Nennen sie 5 Reaktionen die durch schwierige Reduktionsmittel ablaufen.
Element Quelle Prozess
Na NaCl Downs Prozess: 2 NaCl (l) → (Elektrolyse bei 600°C) 2 Na (l) + Cl2 (g)
K KCl Reduktion mit Natriumdampf: KCl (l) + Na (g) → (750°C) K (g) + NaCl (s)
Si SiO2 Reduktion im Elektroofen: SiO2 (s) + 2 C (s) → (1500°C) Si (s) + 2 CO (g)
Al Al2O3 Hall Prozess: 2 Al2O3 (in Kryolith) + 3 C (s) → (Elektrolyse bei 900°C) 4 Al (l) + 3 CO2 (g)
Ti TiCl4 Kroll Prozess: TiCl4 (g) + 2 Mg (l) → (750-1000°C) Ti (s) + 2 MgCl2 (l)
Nennen sie eine Reaktion die durch ein leichtes Oxidationsmittel abläuft.
Element Quelle Prozess
S H2S Claus Prozess: 2 H2S (g) + 3 O2 (g) → 2 SO2 (g) + 2 H2O (g)
2 H2S (g) + SO2 (g) → (300°C, Al2O3) 3 S (g) + 2 H2O (g)
Nennen sie 2 Reaktionen die durch ein mäßiges Oxidationsmittel ablaufen.
Element Quelle Prozess
Cl2 NaCl Downs Prozess: 2 NaCl (l) → (Elektrolyse bei 600°C) 2 Na (l) + Cl2 (g)
Br2, I2 Br-, I- Oxidation und Entgasung: Cl2 (g) + 2 Br- (aq) → 2 Cl- (aq) + Br2 (l)
Cl2 (g) + 2 I- (aq) → 2 Cl- (aq) + I2 (aq)
Nennen sie 2 Elemente die durch ein schwieriges Oxidationsmittel erzeugt werden.
Element Quelle Prozess
F2 F- Moissan's Methode: 2 HF (mit gelöstem KF) → (Elektrolyse bei 100°C) F2 (g) + H2 (g)
Au Au Cyanid Prozess:
4 Au (s, unrein) + 8 CN- (aq) + O2 (g) + 2 H2O (l) → 4 [Au(CN)2]- (aq) + 4 OH- (aq)
2 [Au(CN)2]- (aq) + Zn (s) → 2 Au (s, rein) + [Zn(CN)4]2- (aq)
Trockenzelle/ Leclanché Zelle
Trockenzelle bzw. Leclanché Zelle: Zinkgehäuse, daß innen mit Papier (als poröse Barriere) ausgekleidet ist. Das metallische Zink wirkt als Zellanode und liefert an den äußeren Stromkreis durch die Anodenreaktion Elektronen:
Zn (s) ---> Zn2+(aq) + 2 e-
Der Behälter ist mit einer feuchten Paste aus Ammoniumchlorid, Mangan(IV)oxid, fein verteilten Kohlenstoffkügelchen und einem inerten Füllmaterial (normalerweise Stärke) gefüllt. Die Kathode besteht aus einem Kohlenstab in der Mitte des Behälters. Kathodenreaktion:
MnO2 (s) + H2O (l) + e- ---> MnO(OH) (s) + OH- (aq)
Alkalische Zelle
Alkalische Zelle: Ammoniumchlorid wird durch Natrium- (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH) ersetzt. Mehr Leistung, gleichmäßiger Stromfluß.
Anodenreaktion:
Zn (s) + 2 OH- (aq) ---> Zn(OH)2 (s) + 2 e-
Kathodenreaktion:
2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + 2 e- ---> 2MnO(OH) (s) + 2 OH- (aq)
Blei Säure Zelle
Blei-Säure-Zelle: Jede Zelle enthält mehrere Gitter, die als Elektroden wirken. Die Elektroden sind anfangs eine harte Blei-Antimon-Legierung, die mit einer Paste von Blei(II)sulfat bedeckt sind. Der Elektrolyt ist Schwefelsäure. Während der Aufladung wird ein Teil des Blei(II)sulfats auf einer Elektrode zu Blei reduziert und auf der anderen Elektrode zu Blei(IV)oxid oxidiert. Daher hat eine voll aufgeladene Blei-Säure-Zelle metallisches Blei auf einem Set der Blei-Antimon-Elektroden abgeschieden und es wird Blei(IV)oxid auf dem zweiten Elektrodenset abgeschieden. Diese Gitterelektroden innerhalb der Zelle sind abwechselnd Anode und Kathode und sind voneinander durch ein faseriges Gewebe getrennt. Die Entladungsreaktion an der Anode ist die Oxidation des Bleimetalls zu Pb2+ in Gegenwart von Hydrogensulfationen aus der Schwefelsäure.
Anodenreaktion:
Pb (s) + HSO4- (aq) ---> PbSO4(s) + H+(aq) + 2 e-
An der Kathode wird das PbO2(s) zu Pb2+ während der Entladung reduziert.
Kathodenreaktion:
PbO2 (s) + 3 H+(aq) + HSO4-(aq) + 2 e- ---> PbSO4(s) + 2H2O(l)
Die Gleichung für die gesamte Zellreaktion während der Entladung:
PbO2(s) + Pb(s) + 2 H+(aq) + 2 HSO4-(aq) ---> 2 PbSO4(s) + 2H2O(l)
Bei der Entladung wird Schwefelsäure (H2SO4) verbraucht, wenn die Zelle wieder geladen wird, wird Schwefelsäure erzeugt.
Nickel Cadmium Zelle
Nickel-Cadmium-Zelle: Wiederaufladbar. Die Elektroden bestehen aus einem Edelstahlgitter und der Elektrolyt ist eine Kaliumhydroxidlösung (KOH). Die Elektronen kommen aus der Oxidation von metallischem Cadmium.
Anodenreaktion:
Cd (s) + 2 OH-(aq) ---> Cd(OH)2 (s) + 2 e-
Die Kathodenreaktion ist die Reduktion von Nickel(III)hydroxid.
Kathodenreaktion:
2 Ni(OH)3 (s) + 2 e- ---> 2 Ni(OH)2(s) + 2 OH-(aq)
Brennstoffzelle
Brennstoffzelle: einfache Version einer Brennstoffzelle: wäßriges Kaliumhydroxid als Elektrolyt.
Oxidationsreaktion des Wasserstoffs:
Anodenreaktion:
H2 (g) + 2 OH-(aq) ---> 2 H2O + 2 e-
Reduktion von Sauerstoff an der Kathode.
Kathodenreaktion:
O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e- ---> 4 OH-(aq)
Nettoreaktion ist die Bildung von Wasser!
Wie funktioniert der Thermitprozeß von Barium (Ba)?
Die echten Erdakalimetalle – Kalzium, Strontium, Barium – werden entweder elektrolytisch oder durch Reduktion mit Aluminium in einer Version des Thermitprozesses gewonnen. Für Barium lautet dieser beispielsweise:
3BaO(s) + 2Al(s) → Al2O3(s) + 3Ba(s)
Wie wird Magnesium aus Meerwasser gewonnen?
Metallisches Magnesium wird durch Reduktion erzeugt, entweder elektrolytisch oder mit einem chemischen Reduktionsmittel. Die elektrolytische Methode verwendet Meerwasser oder Salzsolen als wichtigstes Rohmaterial. Der erste Schritt besteht in der Fällung des Magnesiumhydroxid mit Kalziumhydroxid, das aus der thermischen Zersetzung von Kalziumkarbonat aus Muscheln gewonnen wird:
Mg2+(aq) + 2OH-(aq) → Mg(OH)2(s)
Das gefällte Magnesiumhydroxid wird abfiltriert und mit Salzsäure behandelt:
Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + 2H2O(l)
Die Säure wird aus der Einwirkung von Chlor (aus der Elektrolyse) auf Erdgas erhalten:
CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g)
Schließlich wird das Magnesiumchlorid getrocknet, in eine elektrolytische Zelle gebracht und geschmolzen. Bei der Elektrolyse wird Magnesium an der Kathode und Chlor an der Anode erzeugt:
MgCl2(l) → (Elektrolyse) Mg(s) + Cl2(g)
Wie kommt man vom SiO2 zum Reinkristall?
Silizium ist die zweithäufigste Substanz in der Erdkruste in Form der Silikate, der Steine und als Siliziumdioxid (SiO2) des Sandes. Es wird durch Reduktion mit hochreinem Kohlenstoff in einem elekrischen Bogenofen aus Quarzit gewonnen, der granularen Form des Quarzes. Das Rohprodukt wird dann Chlorgas ausgesetzt und bildet dabei Siliziumtetrachlorid, das destilliert werden kann und mit Wasserstoff zu einer reineren Form des Elementes reduziert wird.
SiCl4(l) + 2H2(g) → Si(g) + 4HCl(g)
Weitere Reinigung: In einem Prozeß wird ein einzelner großer Kristall durch langsames Ziehen eines festen Stabes aus der Schmelze gewonnen. Dann werden die Kristalle zonengeschmolzen und dabei wird das Silizium auf eine Konzentration von weniger als ein Fremdatom pro Milliarde Siliziumatomen raffiniert.
Wo wird die Thermitreaktion von Aluminium angewandt?
Eine Aluminiumanwendung basiert auf der stark exothermen Thermitreaktion mit Metalloxiden:
Fe2O3(s) + 2Al(s) → 2Fe(l) + Al2O3(s) ΔH0 = -852kJ
Diese Reaktion wird zum Schweißen von Schienen oder anderen großen Rohren verwendet, ebenso wie zum Reduzieren jener oxidischen Erze, für die Kohlenstoff ein zu schwaches Reduktionsmittel ist.
Beschreiben Sie den Hallprozeß. Wie wird metallisches Aluminium gewonnen? Wozu dient Kryolith? Gleichung und Skizze.
Metallisches Aluminium wird aus dem Hallprozeß gewonnen, der darauf basiert, daß eine Mischung von Aluminiumoxid und Kryolith, Na3AlF6, bei 950°C schmilzt (reines Aluminiumoxid schmilzt bei 2050°C). die Schmelze wird in einer Einheit elektrolysiert, die aus Graphitanoden und einem mit Stahl ausgekleideten Behälter der als Kathode dient, besteht. Die Elektrolysenreaktionen sind.
Kathodenreaktion:
Al3+(Schmelze) + 3e- → Al(l)
Anodenreaktion:
2O2-(Schmelze) + C(s, Gr) → CO2(g) + 4e-
Die Gesamtreaktion lautet:
4Al3+(Schmelze) + 6O2-(Schmelze) + 3C(s, Gr) → 4Al(l) + 3CO2(g)
Im Hallprozeß wird Aluminiumoxid in geschmolzenem Kryolith gelöst und die Mischung wird in einer Zelle mit Kohlenanoden und einer Stahlkathode elektrolysiert.
Beschreiben Sie den Bayerprozeß. Wie wird Al2O3 (Aluminiumoxid) hergestellt? Warum wird CO2 durch die Aluminiumlösung geblasen? Gleichung?
Der Aluminiumgehalt in den meisten Mineralien ist niedrig und die gängige Aluminiumquelle (Bauxit) ist ein hydratisiertes, unreines Oxid, Al2O3 * xH2O. Das Bauxiterz wird im Bayerprozeß zu Aluminiumoxid verarbeitet. Das Rohbauxit wird zuerst mit wäßrigem Natriumhydroxid behandelt, das amphotere Aluminiumoxid und saures Siliziumoxid auflöst, wobei die Eisen- und Titanhydroxide als roter Schlamm zurückbleiben.
Al2O3 * xH2O(s) + 2OH-(aq) + 3H2O(l) →(170°C) 2Al(OH)4-(aq) + xH2O(l)
Fe2O3 * xH2O(s) + 3H2O(l) → (170°C) 2Fe(OH)3(s) + xH2O(l)
Dann wird das saure Oxid Kohlendioxid durch die Aluminatlösung geblasen. Dadurch wird die OH- Konzentration abgesenkt und es kommt zu einer teilweisen Zersetzung des Aluminations und zu Ausfällen von Aluminiumhydroxid:
Al(OH)4-(aq) + CO2(g) → Al(OH)3(s) + HCO3-(aq)
Das Aluminiumhydroxid wird entfernt und durch Erhitzen auf 1200°C zum Oxid entwässert:
2Al(OH)3(s) →(1200°C) Al2O3(s) + 3H2O(g)
Welche Methoden kennen Sie zur Gewinnung des elementaren Bors ?
Extraktionsprozess (amorphe Form des Bors wird gewonnen):
B2O3 (s) + 3 Mg (s) → 2 B (s) + 3 MgO (s)
Reduktion einer füchtigen Borverbindung an einem aufgeheizten Draht
2 BBr3 (s) + 3 H2 (g) → 2 B (s) + 6 HBr (g)
Was ist eine Disproportionierungsreaktion?
Disporportionierungsreaktion ist eine Reaktion, bei der die Oxidationszahl eines Elementes unter Bildung von 2 verschiedenen Substanzen aus einer einzigen Substanz, die das Element enthält, simultan zunimmt und abnimmt.
2Cu+(aq) → Cu(s) + Cu2+(aq)
Hat Wasser ein amphoteres Verhalten?
Wasser ist auch amphoter und kann daher sowohl als Brönstedbase als auch als Brönstedsäure wirken:
CH3COOH(aq) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + CH3CO2-(aq)
H2O(l) + NH3(aq) ↔ NH4+(aq) + OH-(aq)
Wasser ist Lewisbase und bildet Komplexe.
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Cartes-fiches
Nennen sie 4 Reaktionen die durch leichte Reduktionsmittel ablaufen.
Element Quelle Prozess
H2 H2O Synthesegasreaktion (Reformingreaktion): CH4 (g) + H2O (g) → (800°C, Ni) CO (g) + 3 H2 (g)
Schichtgasreaktion: CO (g) + H2O (g) → (400°C, Fe/Cu) CO2 (g) + H2 (g)
Cu Cu2S Kupferschmelzen: Cu2S (s) + O2 (g) → (Δ) 2 Cu (s) + SO2 (g)
(als Summe von Teilprozessen)
hydrometallurgisch: Cu2+ (aq) + H2 (g) → Cu (s) + 2 H+ (aq)
Nennen sie 2 Reaktionen die durch mäßige Reduktionsmittel ablaufen.
Element Quelle Prozess
P4 PO43- Erhitzen mit Kohlenstoff und Sand im elektrischen Ofen: 2 Ca3(PO4)2 (l) + 6 SiO2 (l) + 10 C (s) → (1500°C) P4 (g) + 6 CaSiO3 (l) + 10 CO (g)
Fe Fe2O3 Hochofen: Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → (900°C) 2 Fe (l) + 3 CO2 (g)
Nennen sie 5 Reaktionen die durch schwierige Reduktionsmittel ablaufen.
Element Quelle Prozess
Na NaCl Downs Prozess: 2 NaCl (l) → (Elektrolyse bei 600°C) 2 Na (l) + Cl2 (g)
K KCl Reduktion mit Natriumdampf: KCl (l) + Na (g) → (750°C) K (g) + NaCl (s)
Si SiO2 Reduktion im Elektroofen: SiO2 (s) + 2 C (s) → (1500°C) Si (s) + 2 CO (g)
Al Al2O3 Hall Prozess: 2 Al2O3 (in Kryolith) + 3 C (s) → (Elektrolyse bei 900°C) 4 Al (l) + 3 CO2 (g)
Ti TiCl4 Kroll Prozess: TiCl4 (g) + 2 Mg (l) → (750-1000°C) Ti (s) + 2 MgCl2 (l)
Nennen sie eine Reaktion die durch ein leichtes Oxidationsmittel abläuft.
Element Quelle Prozess
S H2S Claus Prozess: 2 H2S (g) + 3 O2 (g) → 2 SO2 (g) + 2 H2O (g)
2 H2S (g) + SO2 (g) → (300°C, Al2O3) 3 S (g) + 2 H2O (g)
Nennen sie 2 Reaktionen die durch ein mäßiges Oxidationsmittel ablaufen.
Element Quelle Prozess
Cl2 NaCl Downs Prozess: 2 NaCl (l) → (Elektrolyse bei 600°C) 2 Na (l) + Cl2 (g)
Br2, I2 Br-, I- Oxidation und Entgasung: Cl2 (g) + 2 Br- (aq) → 2 Cl- (aq) + Br2 (l)
Cl2 (g) + 2 I- (aq) → 2 Cl- (aq) + I2 (aq)
Nennen sie 2 Elemente die durch ein schwieriges Oxidationsmittel erzeugt werden.
Element Quelle Prozess
F2 F- Moissan's Methode: 2 HF (mit gelöstem KF) → (Elektrolyse bei 100°C) F2 (g) + H2 (g)
Au Au Cyanid Prozess:
4 Au (s, unrein) + 8 CN- (aq) + O2 (g) + 2 H2O (l) → 4 [Au(CN)2]- (aq) + 4 OH- (aq)
2 [Au(CN)2]- (aq) + Zn (s) → 2 Au (s, rein) + [Zn(CN)4]2- (aq)
Trockenzelle/ Leclanché Zelle
Trockenzelle bzw. Leclanché Zelle: Zinkgehäuse, daß innen mit Papier (als poröse Barriere) ausgekleidet ist. Das metallische Zink wirkt als Zellanode und liefert an den äußeren Stromkreis durch die Anodenreaktion Elektronen:
Zn (s) ---> Zn2+(aq) + 2 e-
Der Behälter ist mit einer feuchten Paste aus Ammoniumchlorid, Mangan(IV)oxid, fein verteilten Kohlenstoffkügelchen und einem inerten Füllmaterial (normalerweise Stärke) gefüllt. Die Kathode besteht aus einem Kohlenstab in der Mitte des Behälters. Kathodenreaktion:
MnO2 (s) + H2O (l) + e- ---> MnO(OH) (s) + OH- (aq)
Alkalische Zelle
Alkalische Zelle: Ammoniumchlorid wird durch Natrium- (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH) ersetzt. Mehr Leistung, gleichmäßiger Stromfluß.
Anodenreaktion:
Zn (s) + 2 OH- (aq) ---> Zn(OH)2 (s) + 2 e-
Kathodenreaktion:
2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + 2 e- ---> 2MnO(OH) (s) + 2 OH- (aq)
Blei Säure Zelle
Blei-Säure-Zelle: Jede Zelle enthält mehrere Gitter, die als Elektroden wirken. Die Elektroden sind anfangs eine harte Blei-Antimon-Legierung, die mit einer Paste von Blei(II)sulfat bedeckt sind. Der Elektrolyt ist Schwefelsäure. Während der Aufladung wird ein Teil des Blei(II)sulfats auf einer Elektrode zu Blei reduziert und auf der anderen Elektrode zu Blei(IV)oxid oxidiert. Daher hat eine voll aufgeladene Blei-Säure-Zelle metallisches Blei auf einem Set der Blei-Antimon-Elektroden abgeschieden und es wird Blei(IV)oxid auf dem zweiten Elektrodenset abgeschieden. Diese Gitterelektroden innerhalb der Zelle sind abwechselnd Anode und Kathode und sind voneinander durch ein faseriges Gewebe getrennt. Die Entladungsreaktion an der Anode ist die Oxidation des Bleimetalls zu Pb2+ in Gegenwart von Hydrogensulfationen aus der Schwefelsäure.
Anodenreaktion:
Pb (s) + HSO4- (aq) ---> PbSO4(s) + H+(aq) + 2 e-
An der Kathode wird das PbO2(s) zu Pb2+ während der Entladung reduziert.
Kathodenreaktion:
PbO2 (s) + 3 H+(aq) + HSO4-(aq) + 2 e- ---> PbSO4(s) + 2H2O(l)
Die Gleichung für die gesamte Zellreaktion während der Entladung:
PbO2(s) + Pb(s) + 2 H+(aq) + 2 HSO4-(aq) ---> 2 PbSO4(s) + 2H2O(l)
Bei der Entladung wird Schwefelsäure (H2SO4) verbraucht, wenn die Zelle wieder geladen wird, wird Schwefelsäure erzeugt.
Nickel Cadmium Zelle
Nickel-Cadmium-Zelle: Wiederaufladbar. Die Elektroden bestehen aus einem Edelstahlgitter und der Elektrolyt ist eine Kaliumhydroxidlösung (KOH). Die Elektronen kommen aus der Oxidation von metallischem Cadmium.
Anodenreaktion:
Cd (s) + 2 OH-(aq) ---> Cd(OH)2 (s) + 2 e-
Die Kathodenreaktion ist die Reduktion von Nickel(III)hydroxid.
Kathodenreaktion:
2 Ni(OH)3 (s) + 2 e- ---> 2 Ni(OH)2(s) + 2 OH-(aq)
Brennstoffzelle
Brennstoffzelle: einfache Version einer Brennstoffzelle: wäßriges Kaliumhydroxid als Elektrolyt.
Oxidationsreaktion des Wasserstoffs:
Anodenreaktion:
H2 (g) + 2 OH-(aq) ---> 2 H2O + 2 e-
Reduktion von Sauerstoff an der Kathode.
Kathodenreaktion:
O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e- ---> 4 OH-(aq)
Nettoreaktion ist die Bildung von Wasser!
Wie funktioniert der Thermitprozeß von Barium (Ba)?
Die echten Erdakalimetalle – Kalzium, Strontium, Barium – werden entweder elektrolytisch oder durch Reduktion mit Aluminium in einer Version des Thermitprozesses gewonnen. Für Barium lautet dieser beispielsweise:
3BaO(s) + 2Al(s) → Al2O3(s) + 3Ba(s)
Wie wird Magnesium aus Meerwasser gewonnen?
Metallisches Magnesium wird durch Reduktion erzeugt, entweder elektrolytisch oder mit einem chemischen Reduktionsmittel. Die elektrolytische Methode verwendet Meerwasser oder Salzsolen als wichtigstes Rohmaterial. Der erste Schritt besteht in der Fällung des Magnesiumhydroxid mit Kalziumhydroxid, das aus der thermischen Zersetzung von Kalziumkarbonat aus Muscheln gewonnen wird:
Mg2+(aq) + 2OH-(aq) → Mg(OH)2(s)
Das gefällte Magnesiumhydroxid wird abfiltriert und mit Salzsäure behandelt:
Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + 2H2O(l)
Die Säure wird aus der Einwirkung von Chlor (aus der Elektrolyse) auf Erdgas erhalten:
CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g)
Schließlich wird das Magnesiumchlorid getrocknet, in eine elektrolytische Zelle gebracht und geschmolzen. Bei der Elektrolyse wird Magnesium an der Kathode und Chlor an der Anode erzeugt:
MgCl2(l) → (Elektrolyse) Mg(s) + Cl2(g)
Wie kommt man vom SiO2 zum Reinkristall?
Silizium ist die zweithäufigste Substanz in der Erdkruste in Form der Silikate, der Steine und als Siliziumdioxid (SiO2) des Sandes. Es wird durch Reduktion mit hochreinem Kohlenstoff in einem elekrischen Bogenofen aus Quarzit gewonnen, der granularen Form des Quarzes. Das Rohprodukt wird dann Chlorgas ausgesetzt und bildet dabei Siliziumtetrachlorid, das destilliert werden kann und mit Wasserstoff zu einer reineren Form des Elementes reduziert wird.
SiCl4(l) + 2H2(g) → Si(g) + 4HCl(g)
Weitere Reinigung: In einem Prozeß wird ein einzelner großer Kristall durch langsames Ziehen eines festen Stabes aus der Schmelze gewonnen. Dann werden die Kristalle zonengeschmolzen und dabei wird das Silizium auf eine Konzentration von weniger als ein Fremdatom pro Milliarde Siliziumatomen raffiniert.
Wo wird die Thermitreaktion von Aluminium angewandt?
Eine Aluminiumanwendung basiert auf der stark exothermen Thermitreaktion mit Metalloxiden:
Fe2O3(s) + 2Al(s) → 2Fe(l) + Al2O3(s) ΔH0 = -852kJ
Diese Reaktion wird zum Schweißen von Schienen oder anderen großen Rohren verwendet, ebenso wie zum Reduzieren jener oxidischen Erze, für die Kohlenstoff ein zu schwaches Reduktionsmittel ist.
Beschreiben Sie den Hallprozeß. Wie wird metallisches Aluminium gewonnen? Wozu dient Kryolith? Gleichung und Skizze.
Metallisches Aluminium wird aus dem Hallprozeß gewonnen, der darauf basiert, daß eine Mischung von Aluminiumoxid und Kryolith, Na3AlF6, bei 950°C schmilzt (reines Aluminiumoxid schmilzt bei 2050°C). die Schmelze wird in einer Einheit elektrolysiert, die aus Graphitanoden und einem mit Stahl ausgekleideten Behälter der als Kathode dient, besteht. Die Elektrolysenreaktionen sind.
Kathodenreaktion:
Al3+(Schmelze) + 3e- → Al(l)
Anodenreaktion:
2O2-(Schmelze) + C(s, Gr) → CO2(g) + 4e-
Die Gesamtreaktion lautet:
4Al3+(Schmelze) + 6O2-(Schmelze) + 3C(s, Gr) → 4Al(l) + 3CO2(g)
Im Hallprozeß wird Aluminiumoxid in geschmolzenem Kryolith gelöst und die Mischung wird in einer Zelle mit Kohlenanoden und einer Stahlkathode elektrolysiert.
Beschreiben Sie den Bayerprozeß. Wie wird Al2O3 (Aluminiumoxid) hergestellt? Warum wird CO2 durch die Aluminiumlösung geblasen? Gleichung?
Der Aluminiumgehalt in den meisten Mineralien ist niedrig und die gängige Aluminiumquelle (Bauxit) ist ein hydratisiertes, unreines Oxid, Al2O3 * xH2O. Das Bauxiterz wird im Bayerprozeß zu Aluminiumoxid verarbeitet. Das Rohbauxit wird zuerst mit wäßrigem Natriumhydroxid behandelt, das amphotere Aluminiumoxid und saures Siliziumoxid auflöst, wobei die Eisen- und Titanhydroxide als roter Schlamm zurückbleiben.
Al2O3 * xH2O(s) + 2OH-(aq) + 3H2O(l) →(170°C) 2Al(OH)4-(aq) + xH2O(l)
Fe2O3 * xH2O(s) + 3H2O(l) → (170°C) 2Fe(OH)3(s) + xH2O(l)
Dann wird das saure Oxid Kohlendioxid durch die Aluminatlösung geblasen. Dadurch wird die OH- Konzentration abgesenkt und es kommt zu einer teilweisen Zersetzung des Aluminations und zu Ausfällen von Aluminiumhydroxid:
Al(OH)4-(aq) + CO2(g) → Al(OH)3(s) + HCO3-(aq)
Das Aluminiumhydroxid wird entfernt und durch Erhitzen auf 1200°C zum Oxid entwässert:
2Al(OH)3(s) →(1200°C) Al2O3(s) + 3H2O(g)
Welche Methoden kennen Sie zur Gewinnung des elementaren Bors ?
Extraktionsprozess (amorphe Form des Bors wird gewonnen):
B2O3 (s) + 3 Mg (s) → 2 B (s) + 3 MgO (s)
Reduktion einer füchtigen Borverbindung an einem aufgeheizten Draht
2 BBr3 (s) + 3 H2 (g) → 2 B (s) + 6 HBr (g)
Was ist eine Disproportionierungsreaktion?
Disporportionierungsreaktion ist eine Reaktion, bei der die Oxidationszahl eines Elementes unter Bildung von 2 verschiedenen Substanzen aus einer einzigen Substanz, die das Element enthält, simultan zunimmt und abnimmt.
2Cu+(aq) → Cu(s) + Cu2+(aq)
Hat Wasser ein amphoteres Verhalten?
Wasser ist auch amphoter und kann daher sowohl als Brönstedbase als auch als Brönstedsäure wirken:
CH3COOH(aq) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + CH3CO2-(aq)
H2O(l) + NH3(aq) ↔ NH4+(aq) + OH-(aq)
Wasser ist Lewisbase und bildet Komplexe.
Wie wird Schwefel hergestellt? Frasch-Prozeß, Clausprozeß;
Nativer Schwefel wird über den genialen Frasch-Prozeß gewonnen, der den geringen Schmelzpunkt und die geringe Dichte ausnützt. In diesem Prozeß wird Wasser mit ca. 165°C und unter Druck im äußersten von drei konzentrischen Rohren hinuntergepumpt und schmilzt damit den Schwefel, der in den tiefen Gesteinslagen unterirdisch lagert. Komprimierte Luft wird durch das innerste Rohr hinuntergedrückt und zwingt so die lockere Mischung von Schwefel, Luft und heißem Wasser durch das mittlere Rohr hinauf. Der unlösliche Schwefel scheidet sich dann beim Abkühlen aus der Mischung ab.
Beim Frasch-Prozeß wird überhitztes Wasser – Wasser unter Druck und über 100°C – durch das äußere Rohr nach unten gepumpt; komprimierte Luft wird durch das innerste Rohr nach unten gepresst und transportiert eine Mischung von flüssigem Schwefel, Luft du heißem Wasser durch das mittlere Rohr nach oben.
Eine Hauptquelle des Schwefels ist der Clausprozeß, in dem ein Teil des H2S im Erdöl und Erdgas zuerst zu Schwefeldioxid oxidiert wird:
2H2S(g) + 3O2(g) → 2SO2(g) + 2H2O(l)
Der Rest des Schwefelwasserstoffs wird dann durch Reaktion mit diesem SO2 oxidiert:
2H2S(g) + SO2(g) → (300°C, Al2O3) 3S(s) + 2H2O(l)
Was ist autogenes Schweißen?
Sauerstoff wird beim autogenen Schweißen verwendet:
C2H2(g) + 5/2O2(g) → 2CO2(g) + H2O(g)
Wie funktioniert die Herstellung von Salpetersäure? Ostwald-Prozeß und Reaktionsbedingungen.
Salpetersäure, HNO3, wird über den dreistufigen Ostwaldprozeß erzeugt:
1. Oxidation von Ammoniak von der Oxidationszahl -3 auf +2:
4NH3(g) + 5O2(g) →(1000°C, Pt) 4NO(g) + 6H2O(g)
2. Oxidation des Stickoxides von der Oxidationszahl +2 auf +4:
2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)
3. Reaktion mit Wasser von der Oxidationszahl von +4 und +5 auf +2:
3NO2(g) + H2O(l) → 2HNO3(aq) + NO(g)
Wie bildet sich saurer Regen?
Wenn sich Stickstoffdioxid in Wasser auflöst, reagiert es unter Bildung von Salpetersäure:
3NO2(g) + H2O(l) → 2HNO3(aq) + NO(g)
Auch in der Atmosphäre reagiert Stickstoffdioxid auf die gleiche Art und trägt damit zur Bildung von saurem Regen bei.
Schwefeltrioxid reagiert mit Wasser in der Atmosphäre unter Bildung verdünnter Schwefelsäure:
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4
Gemeinsam mit Salpetersäure bildet es den sauren Regen.
Technische und biologische Stickstofffixierung.
Stickstoff ist das Ausgangsmaterial für die Haber-Bosch-Synthese von Ammoniak. Dieser Prozeß ist die wichtigste Methode zur Fixierung des Elements, d.h. zur Ausbildung einer Bindung mit anderen Elementen. Natürliche Fixierungsreaktionen können durch Blitze eingeleitet werden, wobei ein Teil des Stickstoffs in seine Oxide umgewandelt wird; diese Verbindungen können dann durch Regen in den Boden gelangen. Stickstoff wird auch durch Bakterien fixiert, die sich in den Knollen der Wurzeln von Hülsenfrüchten, wie etwa Bohnen und Erbsen befinden.
Der Haber-Bosch-Prozeß für die Synthese von Ammoniak:
N2(g) + 3H2(g) → (400 – 600°C, 150 – 600atm, Fe) 2NH3(g)
Stickstoff aus der fraktionierten Destillation der Luft, Wasserstoff aus der Reforming- und Schichtreaktion von Methan und Wasser.
Ammoniak ist eine Base; Fähigkeit zur Komplexbildung.
Hochofenprozeß Teil 1
Wichtigste Eisenerze sind die Oxide Hämatit, Fe2O3, und Magnetit, Fe3O4, Pyrit, FeS2 (Katzengold) wird nicht eingesetzt.
Das feinkörnige Eisenerz wird zu stückigem Gut gesintert und im Hochofen zu Roheisen reduziert. Er wird von oben über die sogenannte Gicht abwechselnd mit Koks und Erz mit Zuschlagstoffen (hauptsächlich Kalk) beschickt. Oberhalb des Gestells (Zone A) in dem sich das reduzierte, geschmolzene Eisen und die Schlacke befinden, wird Heißluft (Wind) eingeblasen. Der Kalkstein, der hauptsächlich aus Kalziumkarbonat besteht, wird im Hochofen thermisch zu Kalziumoxid und Kohlendioxid zersetzt. Das Kalziumoxid wird verschlackt und hilft bei der Entfernung von sauren Anhydriden (Nichtmetalloxiden) aus dem Erz:
CaO(s) + SiO2 → (Δ) CaSiO3(l)
CaO(s) + Al2O3(s) → (Δ) Ca(AlO2)2(l)
6CaO(s) + P4O10(s) → (Δ) 2Ca3(PO4)2(l)
Schlacke ist bei Temperaturen des Hochofens flüssig und schwimmt auf dem dichteren, geschmolzenen Roheisen. Sie wird abgezogen und kann zur Herstellung von Baumaterialien eingesetzt werden.
Hochofenprozess Teil 2
In den verschiedenen Zonen laufen unterschiedliche Reaktionen ab, wenn Luft und Sauerstoff durchgeblasen werden. Das Erz, ein Oxid, wird durch die Reaktion mit dem entstehenden Kohlenmonoxid zu Metall reduziert.
Das geschmolzene Eisen wird durch eine Reihe von Reaktionen in den vier Hauptthermozonen des Hochofens erzeugt. In der Zone A wird vorgewärmte Luft in den Hochofen eingeblasen und dabei wird der Koks oxidiert. Die Reaktion
C(s) + O2(g) → CO2(g)
ist exotherm und die Temperatur erreicht 1900°C. Wenn das reduzierte Eisen sich von der Zone C zur Zone A bewegt, schmilzt es (Schmelzpunkt reines Eisen 1540°C, in Gegenwart von 4.3% Kohlenstoff 1152°C). Sowie sich das Kohlendioxid durch den Hochofen nach oben zur Zone B bewegt, reagiert es mit einem Teil des Koks und produziert dabei Kohlenmonoxid:
CO2(g) + C(s) → 2CO(g)
Diese Reaktion ist endotherm und führt zu einem nennenswerten Absinken der Temperatur auf 1300°C. Das Kohlenmonoxid ist das Reduktionsmittel für die Reduktion des Eisenerzes in der Zone C, wo die Temperatur ca. 1000°C beträgt.
FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)
Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)
Thermitreaktion von Chrom.
Cr2O3(s) + 2Al(s) → Al2O3(s) + 2Cr(l)
Wie werden Alkine hergestellt?
Im allgemeinen werden Alkine wie Alkene hergestellt. Zu den Präparationsmethoden gehört die Eliminierung von zwei HBr aus Dibromalkanen; zur Entfernung des zweiten HBr sind allerdings höhere Temperaturen nötig:
Br Br Br
| | |
CH3-CH-CH2 + OH- → (org. LM, 80°C) CH3C=CH2 + Br- + H2O
Br
|
CH3C=CH2 + OH- → (org. LM, 120°C) CH3C≡CH + Br- + H2O
Die Reaktion der Alkine ähneln jenen der Alkene. Die wichtigste Reaktion ist die Addition an die Dreifachbindung. Alkine können hydriert, halogeniert, hydrohalogeniert oder hydratisiert werden
Was ist eine Hydrohalogenierung? Beispiele
Die Addition eines Halogenwasserstoffs an ein Alken unter Bildung eines halogenierten Alkans wird Hydrohalogenierung genannt und stellt die Gegenreaktion zur Dehydrohalogenierung dar, durch die Alkene erzeugt werden:
CH2=CH2 + HBr → (0°C) CH3-CH2Br
Wie läuft die Halogenierung von Bromwasser ab? Warum ist es ein Test auf aromatische Verbindungen?
Halogenierungen, besonders die Bromierung mit Bromwasser (einer wäßrigen Lösung von Brom) wird als einfacher Test auf Alkene angewandt. In der abgebildeten Reaktion bilden das dunkelbraune Brom und das farblose Ethen das ebenso farblose 1,2-Dibromethan.
Aromatische Kohlenwasserstoffe: Obwohl sie ungesättigt sind, sind sie viel weniger reaktiv als Alkene. Ein Zeichen dieser geringen Reaktivität ist, daß die Verbindungen Bromwasser nicht entfärben.
Wie funktioniert einer Eliminierungsreaktion?
Eine Eliminierungsreaktion ist eine Reaktion, bei der zwei Gruppen oder Atome an benachbarten Kohlenstoffatomen aus dem Molekül entfernt werden, wobei eine Mehrfachbindung zwischen den beiden Kohlenstoffatomen zurückbleibt.
Wie verläuft die Dehydrohalogenierung zur Herstellung von Alkenen?
Alkene werden auch durch Abspaltung von HBr aus Bromalkan gebildet, indem das Bromalkan in Alkohol mit Natriumhydroxid erhitzt wird:
Br H
| |
CH3 – CH – CH2 + OH- → (organ. LM, 55°C) CH3 – CH = CH2 + Br- + H2O
Diese Reaktion ist ein Beispiel für die Dehydrohalogenierung, in diesem Fall eine Dehydrobromierung. Allgemein ist sie ein Beispiel für eine Eleminierungsreaktion.
Wie verläuft die Dehydrierungsreaktion zur Herstellung von Alkenen?
Alkane in Alkene umwandeln. Durch Entfernung von Wasserstoffatomen an zwei benachbarten Kohlenstoffatomen mit Hilfe der katalytischen Dehydrierung:
CH3CH3 → (Cr2O3, 500°C) CH2=CH2(g) + H2
Was ist die Reformingreaktion?
Eines der Arbeitsziele einer Ölraffinerie ist die Umwandlung unverzweigter Alkane in besser brennende verzweigte Alkane unter Verwendung der katalytischen Reformingreaktion. In diesem Prozeß wird das unverzweigte Alkan etwa bei Raumtemperatur über einen Lewissäurekatalysator (typisch ist ein Aluminiumhalogenid) geleitet:
CH3
|
CH3 – CH2 – CH2 – CH3 → (AlCl3, Raumtemperatur) CH3 – CH – CH3
Diese Reaktion ist ein Beispiel für Isomerierung, eine Reaktion, bei der eine Verbindung in eines seiner Isomeren umgewandelt wird. In der Praxis entsteht eine Mischung von Produkten. Wenn die Temperatur erhöht wird, findet auch eine Fragmentierung statt, die unter der Bezeichnung „Cracken“ bekannt ist.
Substitutionsreaktion – Definition und Beispiel.
Eine Substitutionsreaktion ist eine Reaktion, bei der ein Atom oder eine Atomgruppe ein Atom des ursprünglichen Moleküls ersetzt.
CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g)
Welche vier Reaktionstypen können Kohlenwasserstoffe eingehen?
Substitutionsreaktion, Eliminierungsreaktion, Additionsreaktion, Kondensationsreaktion;
Die charakteristische Reaktion einer C=C Doppelbindung ist die Addition, die zur Eliminierung entgegen gesetzte Reaktion.
Welches ist die technisch wichtigste Alkan-Reaktion?
Alkane sind nicht vollständig inert. Eine ihrer technisch wichtigsten Reaktion ist die Oxidation, besonders ihre vollständige Verbrennung zu Kohlendioxid und Wasser.
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
Was versteht man unter einer Eliminierungsreaktion ? Beispiel dafür !
Eine Eliminierungsreaktion ist eine Reaktion, bei der zwei Gruppen oder Atome an
benachbarten Kohlenstoffatomen aus dem Molekül entfernt werden, wobei eine
Mehrfachbindung zwischen den beiden Kohlenstoffatomen zurückbleibt.
Bsp.: eine Dehydrohalogenierung ist eine Eliminierungsreaktion, oder
Dehydrierung:
CH3CH3 → (Cr2O3) CH2=CH2 + H2
Was versteht man unter einer Kondensationsreaktion ?
Eine Kondensationsreaktion ist eine Substitutionsreaktion, bei der sich 2 Moleküle
unter Abspaltung eines einfachen Moleküls (z.B. Wasser oder Ammoniak) miteinander
verbinden. Wichtig für die Veresterung.
C2H5NO2 + C3H7NO2 → C5H10N2O3 + H2O
