Wasser-Test
Wasser Test, an interactive worksheet by Jens Grescho
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Kategorie: Oxide
Reduktion
Viele Metalle findet man leider nicht in elementarer – gediegener- Form auf oder in der Erde, sondern es gibt sie nur in Verbindungen. Oxide, also die Sauerstoffverbindungen der Elemente, machen eine große Gruppe dieser Minerale aus. So kennen wir Eisenoxid, Zinn- und Bleioxide um nur einige Beispiele zu nennen . Die Chemie hat Prozesse erforscht und Verfahren bereitgestellt, mit denen man diesen Erzen ihre metallischen Elemente entreißen kann.
Die chemische Reaktionsart „Reduktion“ eines Oxids liefert Sauerstoff und das Element. Dazu müssen die äußeren Bedingungen stimmen und eventuell chemische Hilfsmittel „Reduktionsmittel“ eingesetzt werden.
Definition:
Die Reduktion ist eine Art der chemischen Reaktion,
bei der ein Oxid in Sauerstoff und ein Element aufgespalten wird!
So würde dann die Reduktion von Siliziumoxid ablaufen und das Element Silicium liefern, was wir dringend für die Halbleiterindustrie benötigen und welches einen großen Wert darstellt. Und das nur aus SiO2 (Sand)…
SiO2 ––––> Si + O2
–> leider ist es bisher nicht gelungen, diesen Prozess ohne Hilfsmittel durchzuführen
Auch die Reduktion von Kupferoxid CuO wäre interessant, da sie das Edelmetall Kupfer liefern würde.
2 CuO ––––> 2 Cu + O2
–> auch hier verhindert der Zusammenhalt der Atome ein Spaltung ohne Hilfsmittel
Setzt man jedoch Hilfsmittel ein, die man mit dem Oxid vermischt, so reagieren einige Oxide plötzlich und liefern das gewünschte Element! Die Hilfsmittel opfern sich jedoch, da sie vom frei werdenden Sauerstoff oxidiert werden …
Was würde also entstehen, wenn man Kupferoxid mit dem Hilfsstoff Wasserstoff zur Reaktion bringt?
Kupferoxid + Wasserstoff —>
Da das Hilfsmittel hier oxidiert wird, während gleichzeitig das Oxid reduziert wird entsteht eine Kombination aus Reduktion und Oxidation , die REDuktions-OXidations-Reaktion.
In Fachkreisen nur REDOX–Reaktion genannt.
Aber das ist ja schon ein neues Kapitel!
weiter zu den REDOX-Reaktionen…
Die REDOX-Reaktion
Laufen Oxidation und Reduktion in einem System gleichzeitig ab, so nennt man diesen Prozess eine
REDuktions-OXidations –Reaktion oder kurz REDOX –Reaktion.
Voraussetzung ist, es gibt ein Oxid und einen Hilfsstoff, der den Sauerstoff des Oxids aufnehmen kann. So ein Stoff hilft, das Oxid zu reduzieren, er ist ein Reduktionsmittel und wird bei dem Prozess selbst oxidiert. Das Oxid selber ist also ein Oxidationsmittel.
Bei der RED-OX-Reaktion wird ein OXID reduziert und ein Hilfsstoff oxidiert.
Hier wird Eisenoxid durch Aluminium reduziert. Es entsteht Eisen.
Das Aluminium nimmt dabei den Sauerstoff auf und wird zu Aluminiumoxid oxidiert.
Hans Goldschmidt – Thermitverfahren
Die Versuche des Herrn Hans Goldschmidt zu Redox-Prozessen führten vor über 100 Jahren zu neuen Erkenntnissen in der Metallurgie . Dabei wurden Oxide von stark nachgefragten Metallen, wie Chrom, Mangan und dem Halbmetall Silizium in einer Hochtemperatur-Reaktion aus ihren Oxiden hergestellt.
So stellte Herr Goldschmidt ein Verfahren vor, mit dem es möglich sein sollte, eine gebrochene Eisenbahnschiene innerhalb weniger Arbeitsstunden zu schweißen. Für damalige Verhältnisse undenkbar, da der Austausch der Schiene Tage dauerte und zum „Schweißen“ flüssiger Stahl – also 1800°C heiß – vor Ort sein müsste. Eine Demonstration des Goldschmidtverfahrens fand weltweite Aufmerksamkeit.
Heute wird dieses Verfahren – das „aluminothermische Schweißen“ – weltweit eingesetzt, da es immer noch die einfachste Art ist, flüssigen Stahl in kleinen Portionen an jedem Ort der Welt herzustellen um Schienenstöße miteinander zu verbinden und Reparaturen durchzuführen.
Der Schienenstrang wird von einer Form umgeben und vorgewärmt. Dann wird das Reaktionsgefäß mit dem Eisenoxid- Aluminium – Gemisch aufgesetzt. Die Reaktion des Gemisches wird mit einer Zündkirsche aktiviert und läuft dann stark exotherm von selbst ab. Die Schlacke – das aluminiumoxidhaltige Nebenprodukt – läuft in die seitlichen Schalen. Später wird die Gussform entfernt und die Bruchstelle entgratet.
Weiter zur Eisengewinnung durch den Hochofenprozess…
REDOX-Reaktion von Kupferoxid + Kohlenstoff
Redoxreaktionen (Learningapps)
Stahl (interaktiv)
Stahl, an interactive worksheet by Jens Grescho
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