Präsentation zum Thema Bioenergie
Inhalt:
- Definition: Bioenergie, Biomasse
- Verbrennung
- Pyrolyse
- Gärung (+Bioethanol)
- Fäulnis (+Biogas, Blockheizkraftwerk)
- Vor- und Nachteile von Bioenergie
- Beispielprojekt Pliening
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Schwefelsäure
-Schwefeldioxid:
----- SO2 ist: Umweltgift, Bleichmittel, Desinfektionsmittel, Konservierungsmittel
----- Struktur: 
-Schweflige Säure:
----- Herstellung: SO2(g) + H2O(l) ----> H2SO3(aq)
----- mit weiteren Wassermolekülen bildet sie H3O+ und HSO3-
-Schwefeltrioxid:
----- Herstellung: Schwefeldioxid mit Sauerstoff an Platin als Katalysator bei 400°C
----- zerfällt bei oberhalb 600°C in Schwefeldioxid und Sauerstoff
-Schwefelsäure:
----- (konzentriert) farblos, ölig, flüssig
----- beständige Säure
----- (konzentriert) stark hygroskopisch
----- Herstellung: Schwefeltrioxid mit Wasser
----- Notwendig für: Düngemitteln, Farbstoffen, Sprengstoffen, Arzneimitteln, Kunststoff etc.
-----Technische Herstellung:
-------1. Gewinnung von Schwefeldioxid
-------2. Gasreinigung und Trockung
-------3. Katalytische Oxidation von SO2
-------4. SO3 zu H2SO4
(klick for bigger image)
----- Reaktion mit unedlen Metalle:
------- Schwefelsäure --> SO2/H2S/S (Symproportionierung)
------- SO2+H2S+S+Metall--> Metallsulfat+SO2+H2S+S+H2O
----- Nachweis von Sulfation: mit Bariumchloridlösung-weiße Niederschlag
Salpetersäure
- Aufbau: siehe Mesomerie
- Technische Herstellung
- 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
2 NO + O2 → 2 NO2
4 NO2 + O2 + 2 H2O → 4 HNO3 (aq)
(Die Regeln sind in der richtigen Reihenfolge anzuwenden)
1. Ein Metallatom hat stets eine positive Oxidationszahl. Das Fluoratom hat stets die Oxidationszahl -I.
2. Das Wasserstoffatom hat die OZ I.
3. Das Sauerstoffatom hat die OZ -II.
4. Ein Halogenatom hat die OZ -I.
5. Atome innerhalb eines Atomverbands von Elementen bekommen die OZ null.
6. Bei Molekülen und Formeleinheiten ist die Summe der OZ aller Atome gleich 0.
7. Bei Atomionen (und Molekülionen) entspricht die (Summe der) OZ der Ladung.
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- Eine Oxidation ist die Abgabe, eine Reduktion die Aufnahme von Elektronen.
- Bei Redoxreaktionen werden Elektronen von einem Teilchen (Elektronendonator, Reduktionsmittel) auf ein anderes Teilchen (Elektronenakzeptor, Oxidationsmittel) übertragen.
- Die Oxidationszahl eines Atoms in irgendeinem Teilchen gibt die gedachte Ladung an, die dieses Atom erhält, wenn man sich das Teilchen nur aus Atomionen aufgebaut denkt.
- Bestimmung von Oxidationszahl (klick here)
- Eine Redoxreaktion liegt vor, wenn sich Oxidationszahlen beteiligter Atome ändern. Dabei bedeutet die Erhöhung der Oxidationszahl eine Oxidation, die Erniedrigung eine Reduktion des betreffenden Teilchens.
- Formulierung der Redoxgleichung:
1. Aufstellen der Redoxpaare und Festlegen der Oxidationszahlen
2. Aufstellen der Teilgleichungen; auf der Seite mit niedrigeren OZ fügt man e- hinzu (Anzahl=Differenz der OZ)
3. Ladungsausgleich mit H3O+ oder OH-
4. Ausgleich der Sauerstoffatome durch H2O
5. Aufstellen der Gesamtgleichung; Ausgleich der der Elektronenzahl
- Reaktionen, bei denen eine Teilchenart als Oxidationsmittel und gleichzeitig Reduktionsmittel in Teilchen mit höherer und niederer OZ übergeht, nennt man Disproportionierungen.
- Reaktionen, bei denen nur eine Teilchenart als Endprodukt aus Teilchen mit höherer und tieferer OZ entsteht, nenn man Symproportionierung.
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Trennung von Atombindungen
- Versuch: Synthese von HCl (klick here)
- Als Radikale bezeichnet man Atome oder Moleküle mit mindestens einem ungepaarten Elektron, die meist besondes reaktionsfähig sind. Radikale werden mit einem Punkt dargestellt.
- Bei der homolytischen Trennung einer Atombindung wird das bindende Elektronenpaar gleichmäßig auf die entstehenden Teilchen verteilt. Es entstehen dadurch Radikale.
- Bei der heterolytischen Trennung einer Atombindung wird das bindende Elektronenpaar ganz auf das elektronegativere Atom übertragen. Es entstehen dadurch Ionen.
Der Säure-Base-Begriff nach Brönsted
- Teilchen, die bei Reaktionen Protonen abgeben, nennt man Brönsted-Säuren (Protonendonatoren)
- Teilchen, die bei Reaktionen Protonen binden, nennt man Brönsted Basen (Protonenakzeptoren)
- Die Eigenschaften wäßriger saurer Lösungen sind auf Oxoniumionen, die Eigenschaften wäßriger alkalischer Lösungen auf Hydroxidionen zurückzuführen.
- Teilchen, die je nach Reaktionspartner als Brönsted-Saäure oder Brönsted-Base reagieren, nennt man Ampholyte.
- pH=-lg(c(H3O+))
Neutralisation
- Bei einer Neutralisation findet ein Protonenübergang von Oxoniumionen auf Hydroxidionen unter Bildung von Wassermolekülen statt. Es wird Neutralisationsenthalpie frei.
- Herstellung einer Maßlösung
1. Bestimmung der Konzentration von H3O+ oder OH-
Bsp. ~ für HCl c(H3O+)=c(Cl-)=c(HCl)
~ für Ca(OH)2 c(OH-)=2c(Ca2+)=2c(Ca(OH)2)
Anzahl von OH- = 2 x Anzahl von Ca2+
----> c (OH-) = 2 c (Ca2+)
2. Berechnung von der Masse: m=c*V*M
3. Abmessen und mischen
- Titration
1. Reaktionsgleichung aufstellen
2. n(Säure)=x*n(Base)
3. Stoffmengen ausrechnen (n=c*V)
4. m=n*M
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- Makromoleküle, auch Polymeren, sind Vereinigung vieler kleiner Moleküle, auch Monomere.
- Verschiedene erscheinungsformen eines Elements bezeichnet man als Modifikationen.
- Strukturen von Feststoffen, deren Bausteine durch Elektronenpaarbindung untereinander verbundene Atome sind, nennt man Atomgitter.
- Enantiotrop heißt ineinander überführbar und bezeichnet Substanzen mit zwei oder mehreren unterschiedlichen festen Phasen, die durch Änderung der Temperatur reversibel ineinander umgewandelt werden können.
Kohlenstoff
- Modifikationen: Diamand--(1500°C) -->Graphit---->Fullerene
Graphit: Hexagonale Kristallstruktur, farblos, hart, Nicht-Leiter
Diamand: Tetraedische Bindung, Kubische Kristallstruktur, schwarz, weich, Leiter
Fullerene: 12 Fünfecke + Sechsecke, braun-schwarz, metallische Glanz, Halbleiter
Schwefel
-Modifikationen: Rhombischer Schwefel--(95,6°C)-->Monokliner Schwefel---->λ-Schwefel---(159°C)--->zähflüssiger Schwefel(Aufbrechen der S8-Ringe)
Glucose
-Makromoleküle mit Glucose: Stärke, Cellulose (unterschiedliche Verknüpfung der Glucoseringe)
Stärke: Reservestoff, Nachweis mit Iod, pulverförmig, spiralförmige Molekülketten
Cellulose: Balaststoff, faserartig, gestreckt und parallel ausgerichtete Molekülketten
Eiweiß
Nachweis: Gelbfärbung bei Zugabe von Salpetersäure
Eigentschaften: besteht aus Aminosäuren; Denaturierung durch chemische (Säure, Salzen) und physikalische (Temperatur, Druck) Einflüsse
Kunststoffe
-Arten: Thermoplaste (Plastomere), Duroplaste (Duromere), Elastoplaste (Elastomere)
Thermoplaste: aus unvernetzten Makromolekülen (amorph), schmelzbar
Duroplaste: aus stark vernetzten Makromolekülen, nicht schmelzbar
Elastoplaste: aus schwach vernetzten Makromolekülen, nicht schmelzbar
- Vorteile: Nichtleiter, gute Isolierung gegen Elektrizität und Wärme (Kabel), beständig gegen Wasser, Luft, Chemikalien
- Nachteile: geringe Härte, geringe Kratzfestigkeit, werden spröde doer brüchig unter Einwirkung von Licht und Wärme
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- Die Bildung einer Hydrathülle durch Anlagerung von Wassermolekülen an Teilchen nennt man Hydratation.
-Beim Lösen eines Salzes in Wasser geht der Ionenverband in frei bewegliche, hydratisierte Ionen über.
- Die bei der Hydratation eines Ions freiwerdende Wärme nennt man Hydratationsenthalpie.
- Die Lösungsenthalpie eines Salzes ist die Differenz aus der Summe der Hydratationsenthalpien der Ionen und der Gitterenthalpie des Salzes.
- Massenanteil w = m(X)/m(Ls)
- Volumenanteil φ = V(X)/V(Ls)
- Stoffmengenkonzentration c = n(x)/V(Ls) [mol/l]
- Polare Lösungsmittel lösen bevorzugt Salze und polar gebaute Stoffe. Unpolare Lösungsmittel lösen bevorzugt unpolar gebaute Stoffe.
- Das im Ionengitter eines Salzes gebundene Wasser nennt man Hydratwasser, die Salze bezeichnet man als Salzhydrate.
