Redoxreaktionen

Feinstaub-Partikel gelangen u.a. durch Verbrennungsprozesse, mechanischen Abrieb von Reifen, Bremsbelägen und Schienen in die Luft. Sie verursachen Erkrankungen der Atemwege.

Flammen sind brennende Gase. Bei der Verbrennung flüssiger oder fester Stoffe treten Flammen nur auf, wenn sich durch Verdampfen oder Zersetzen des Brennstoffs brennbare Gase bilden. Ist dies nicht der Fall, verglühen die Stoffe.

Kohle, Erdöl und Erdgase spielen als Energieträger eine grosse Rolle. Erdöl und Erdgas bestehen hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen, Kohle enthält neben zahlreichen Kohlenstoffverbindungen auch elementaren Kohlenstoff.

Wenn feste und flüssige Stoffe Licht aussenden, spricht man von Glut. Die Farbe der Glut (Wellenlänge des emittierten Lichts) ist von der Temperatur abhängig.

Eisen wird im Hochofen mithilfe von Steinkohlekoks aus Eisenoxiden gewonnen. Reduktionsmittel sind dabei Kohlenstoff und Kohlenstoffmonooxid.

Das Einwirken von Stoffen, Strahlen oder Lärm auf Lebewesen oder Sachen. Die einwirkenden Stoffe nennt man Immissionen, sie sind die Folge von Emissionen und ihren Folgeprodukten.

Immissionsgrenzwerte geben die Höchstkonzentration an, bis zu der ein Schadstoff (nach den vorliegenden Erkenntnissen) keine gesundheitlichen Schäden verursacht MAK, MIK.

Der geregelte Dreiwegekatalysator (Kat) kann den Schadstoffgehalt in den Abgasen von Benzinmotoren um ca. 90 % vermindern. Er enthält Edelmetalle (Platin, Rhodium), welche die Oxidation von CO und VOC zu CO₂ und H₂O und die Reduktion der NO_x zu N₂ katalysieren. Voraussetzung für seine optimale Wirkung ist ein bestimmter Sauerstoffgehalt in den Abgasen.

Kohlenstoffdioxid entsteht bei der vollständigen Oxidation. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe liefert jährlich ca. 31 Milliarden Tonnen CO₂ und führt zu einer Zunahme der CO₂-Konzentration in der Luft. Das führt zu einem Klimawandel durch Verstärkung des Treibhauseffekts.

Kohlenstoffmonooxid entsteht bei der unvollständigen Oxidation, insbesondere bei hohen Temperaturen und unzureichender Sauerstoffversorgung. Es ist hochgiftig.

KW sind organische Verbindungen, deren Moleküle ausschliesslich aus C- und H-Atomen bestehen. Sie sind im Erdöl, im Erdgas und in der Kohle enthalten. Bei ihrer Verbrennung entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf. Weil diese deutlich energieärmer sind als die KW, verlaufen Verbrennungsvorgänge stark exotherm.

Sonde zur Messung des Sauerstoffgehalts in den Autoabgasen am Eingang des Autoabgas-Katalysators. liefert die Information zur elektronischen Regelung des Benzin-Luft-Gemischs, das im Motor gezündet wird.

langsame Reaktion mit Sauerstoff, die ohne Lichterscheinung verläuft. Wichtige Beispiele sind neben der Korrosion von Metallen die Oxidationsvorgänge in lebenden Zellen. Sie liefern den Lebewesen die erforderliche Betriebsenergie.

Maximale Arbeitsplatz-Konzentration, die bei Erwachsenen, die ihr während der Arbeitszeit ausgesetzt sind, keine Schäden verursacht.

Die meisten Metalle kommen in der Erdkruste nicht elementar vor und werden darum durch Reduktion aus ihren Verbindungen gewonnen. Als Reduktionsmittel dienen dabei u.a. Kohlenstoff, Wasserstoff oder unedle Metalle.

Maximale Immissions-Konzentration, der ein Mensch dauernd (Langzeitwert) oder während einer definierten Zeit ausgesetzt sein darf, ohne geschädigt zu werden.

Bei der Oxidation steigt die Oxidationszahl durch Abgabe oder Verschiebung von Elektronen. Nach der ursprünglichen Definition: Reaktion mit Sauerstoff.

Bezeichnung für den Stoff bzw. das Teilchen, dessen Oxidationszahl sinkt. Das OM oxidiert seinen Partner, indem es ihm Elektronen entzieht; es wird dabei reduziert. Gute Oxidationsmittel sind Nichtmetalle mit hoher EN und Edelmetall-Ionen. Sie stehen in der Redoxreihe unten.

Die Oxidationszahl gibt die Ladung an, welche die Atome eines Moleküls hätten, wenn die Bindungselektronen dem elektronegativeren Partner zugeteilt oder bei unpolaren Bindungen gleichmässig auf beide Partner verteilt würden. Sie ist im Gegensatz zur Ionenladung keine effektive, sondern eine fiktive Ladung.

Ein Oxidationsmittel oxidiert seinen Reaktionspartner, indem es ihm Elektronen entzieht.

Säuren, die stärker oxidierend wirken als die hydratisierten H⁺-Ionen einer sauren Lösung. Sie stehen in der Redoxreihe unter dem Wasserstoff-Ion und können auch Edel- und Halbedelmetalle oxidieren.

Modifikation des Sauerstoffs, deren Moleküle aus drei Sauerstoff-Atomen bestehen (O₃). Starkes Oxidationsmittel, das sich im Smog bei der Oxidation von NO bildet und Lebewesen schädigt. In der Stratosphäre 15-50 km über der Erde bildet sich Ozon durch die Wirkung kurzwelliger UV-Strahlen von der Sonne. Die Ozonschicht schützt die Lebewesen auf der Erde, indem sie die UV-Strahlen absorbiert.

Die Redoxgleichung enthält nur die Formeln der Teilchen, die am Redoxvorgang beteiligt sind. Sie ist die Summe der Teilgleichungen für die Oxidation und die Reduktion:

Oxidation: Me → Me⁺ + e^-

Reduktion: X + e^- → X^-

Redoxgleichung: Me + X → Me⁺ + X^-

Reduzierte und oxidierte Form eines Elements bilden ein korrespondierendes Redoxpaar (Me/Me⁺, X^-/X). Das Reduktionsmittel (= reduzierte Form) wird durch Elektronenabgabe zum korrespondierenden Oxidationsmittel (= oxidierte Form) und umgekehrt:

RM (Me, X^-) <--> Om (Me⁺, X) + e^-

Das OM ist umso schwächer, je stärker das korrespondierende RM ist.

Bei Redoxvorgängen werden Elektronen übertragen oder verschoben. Dadurch ändern sich die Oxidationszahlen.

In der Redoxreihe sind die Redoxpaare nach der Stärke ihrer reduzierenden bzw. oxidierenden Wirkung geordnet. Die reduzierte Form (Elektronendonator, RM) steht links, die oxidierte rechts. Das stärkste RM steht zuoberst, das stärkste OM zuunterst. Die reduzierende Wirkung des Donators nimmt nach unten ab, die oxidierende Wirkung des Akzeptors nimmt nach unten zu. Ein RM kann seine Elektronen auf diejenigen OM übertragen, die in der Redoxreihe weiter unten stehen.

Reaktionstyp, bei dem eine Reduktion und eine Oxidation stattfinden, Elektronen werden übertragen oder verschoben. Bei Redoxvorgängen ändern sich die Oxidationszahlen der beteiligten Atome oder Ionen.

Verkleinerung (= Reduktion) der Oxidationszahl durch Elektronenaufnahme oder -verschiebung. Im ursprünglichen Sinn: die Abspaltung von Sauerstoff.

Bezeichnung für den Stoff bzw. das Teilchen, dessen Oxidationszahl steigt. Das RM reduziert seinen Partner, indem es ihm Elektronen überträgt oder zur Verfügung stellt, es wird dabei oxidiert. Gute Reduktionsmittel sind v.a. die unedlen Metalle. Sie stehen in der Redoxreihe oben (links).

Ein Reduktionsmittel reduziert seinen Reaktionspartner. indem er ihm Elektronen überträgt oder zur Verfügung stellt, es wird dabei oxidiert.

Russ ist ein Gemisch aus vielen, zumeist hochmolekularen organischen Verbindungen und elementarem Kohlenstoff. Er entsteht durch unvollständige Verbrennung. Russ ist krebserzeugend und trägt zum Wintersmog bei.

Bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe (Kohle und Heizöl) entsteht Schwefeldioxid, das in der Luft zu Schwefelsäure reagiert. Diese ist die Hauptursache des sauren Regens. Gegenmassnahmen sind die Entschwefelung der Brennstoffe und die Rauchgasreinigung.

Schwefel- und Stickoxide bilden in der Luft Säuren und senken so den pH-Wert der Niederschläge auf Werte unter 5. Der saure Regen schädigt Pflanzenoberflächen und versauert Gewässer und Böden. Im Boden werden Nährsalz-Ionen ausgewaschen und giftige Al³⁺-Ionen freigesetzt. Saure Niederschläge beschädigen Bauten und fördern die Korrosion von Metallen.

Entsteht bei starker Sonneneinstrahlung aus Stickoxiden und VOC. Die NO_x kommen zu 80 % und die VOC zur Hälfte aus Autoabgasen. Der Sommersmog ist durch den hohen Ozongehalt charakterisiert und schädigt Pflanzen, Tiere und Menschen.