Chemie Kapitel: Ozon und Edelgase

Die Trennung von Luft in ihre Bestandteile durch Abkühlung und Verflüssigung.

Die Abkühlung und Verflüssigung von Luft wird durch Kompression und Expansion erreicht.

Die Hauptbestandteile von Luft sind Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2) und Argon (Ar).

Jeder Bestandteil der Luft hat einen eigenen Siedepunkt, den man für die Trennung nutzen kann.

Edelgase sind chemisch sehr unreaktiv.

Edelgase haben hohe Ionisierungsenergien, daher ist es schwierig Elektronen von ihnen zu entfernen.

Edelgase bilden Verbindungen mit sehr elektronegativen Elementen, wie z.B. Fluor.

Clathrate sind Einschlussverbindungen, in denen Gase in Käfigen aus Wassermolekülen eingeschlossen sind.

Die Dissoziationsenergie (EDiss) ist die Energie, die benötigt wird, um eine chemische Bindung zu brechen und ein Molekül in seine Atome zu zerlegen. Sie wird oft in kJ/mol angegeben.

Der Triplett-Zustand eines Moleküls ist ein elektronischer Zustand, bei dem zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin in verschiedenen Orbitalen sitzen. Dieser Zustand ist paramagnetisch.

Der Singulett-Zustand eines Moleküls ist ein elektronischer Zustand, bei dem zwei Elektronen mit gleichem Spin im selben Orbital sitzen. Dieser Zustand ist diamagnetisch.

Singulett-Sauerstoff (¹O₂) ist eine reaktive Form von Sauerstoff, die aus Triplett-Sauerstoff (³O₂) durch Bestrahlung entstehen kann. Er hat eine höhere Energie als Triplett-Sauerstoff und ist ein starkes Oxidationsmittel.

Die Flammentemperatur ist die Temperatur, die während einer Verbrennungsreaktion erreicht wird.

Reiner Sauerstoff kann zu einer höheren Flammentemperatur führen, da kein Stickstoff die Wärme absorbieren muss. Dadurch wird die Oxidationswirkung verstärkt.

Die Anreicherung von Sauerstoff aus Luft kann durch Verdampfung und Kondensation erfolgen, da Sauerstoff einen höheren Siedepunkt als Stickstoff hat. Dadurch kann man Stickstoff abtrennen und Sauerstoff anreichern.

Sauerstoff ist ein starkes Oxidationsmittel und sollte daher von Fett und Öl ferngehalten werden, da diese mit Sauerstoff zu einer Oxidation und somit zur Entstehung von Brandgefahr führen können.

Ozon ist ein instabiles Molekül, bestehend aus drei Sauerstoffatomen (O3). Es ist ein starkes Oxidationsmittel und wird in der Natur durch die Reaktion von Sauerstoff mit UV-Licht gebildet.

Die Bildung von Ozon ist ein endothermer Prozess, d.h. es wird Energie benötigt, um Ozon zu bilden. Die Reaktion erfordert UV-Licht und findet in der Stratosphäre statt.

Ozon ist ein blaues, gasförmiges Molekül, das im Vergleich zu Sauerstoff (O2) eine höhere Reaktivität besitzt. Es zerfällt leicht und ist ein starkes Oxidationsmittel, das für viele chemische Prozesse wichtig ist.

Ozon ist ein wichtiger Bestandteil der Stratosphäre und bildet die Ozonschicht, die die Erde vor schädlicher UV-Strahlung schützt. Es absorbiert UV-Licht und verhindert so, dass diese Strahlung die Erdoberfläche erreicht.

Die Zerstörung der Ozonschicht wird durch menschliche Aktivitäten wie die Freisetzung von FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) verursacht. Diese Stoffe reagieren mit Ozon und zerstören es, wodurch die Ozonschicht dünner wird und mehr UV-Strahlung die Erdoberfläche erreichen kann.

Die Ozonschicht schützt das Leben auf der Erde vor schädlicher UV-Strahlung, die zu Hautkrebs, Augenkrankheiten und anderen Gesundheitsproblemen führen kann. Die Zerstörung der Ozonschicht hat daher erhebliche negative Folgen für die Umwelt und die menschliche Gesundheit.

Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel und wird daher für die Desinfektion von Trinkwasser, Kühlwasser und Lebensmitteln eingesetzt. Außerdem findet Ozon Anwendung in der Bleiche von Ölen, Fetten und Wachsen.

Ozon wird auch in der künstlichen Alterung von Weinbrand eingesetzt, um ihm einen charakteristischen Geschmack zu verleihen.

Schwefel ist ein chemisches Element und gehört zu den Nichtmetallen. Es kommt in verschiedenen allotropen Modifikationen vor, darunter rhombischer Schwefel (-S) und monokliner Schwefel (-S), die sich in ihrer Kristallstruktur unterscheiden.

Der Claus-Prozess ist ein chemisches Verfahren zur Gewinnung von elementarem Schwefel aus Schwefelwasserstoff (H2S). Dabei wird H2S in mehreren Schritten mit Sauerstoff reagiert, wodurch zunächst Schwefeldioxid (SO2) entsteht. Im weiteren Verlauf reagiert SO2 mit H2S zu elementarem Schwefel und Wasser.

Die Hydrodesulfurierung (HDS) ist ein chemisches Verfahren zur Entfernung von Schwefelverbindungen aus Erdölprodukten. Dabei werden die Schwefelverbindungen in Gegenwart von Wasserstoff zu Schwefelwasserstoff (H2S) umgesetzt. Der entstehende H2S wird anschließend im Claus-Prozess zu elementarem Schwefel umgewandelt.

Ethanolamin (H2NCH2CH2OH) ist eine organische Verbindung, die in der chemischen Industrie für verschiedene Zwecke eingesetzt wird. In der Schwefelgewinnung wird Ethanolamin als Absorptionsmittel für Schwefelwasserstoff ( H2S) im Erdgas verwendet.

Schwefelwasserstoff (H2S) ist ein giftiges, farbloses Gas mit charakteristischem Geruch nach faulen Eiern. H2S entsteht bei der Zersetzung organischer Stoffe, findet sich aber auch in Erdgas und Erdöl. Es ist ein wichtiges Ausgangsmaterial für die Produktion von elementarem Schwefel.

Kohlenstoff findet in verschiedenen Erscheinungsformen, auch Allotrope genannt, in der Natur vor. Diese Allotrope haben unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften.

Diamant ist ein kristallines Allotrop von Kohlenstoff, das die härteste bekannte natürliche Substanz ist. Es hat eine tetraedrische Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom mit vier anderen Kohlenstoffatomen verbunden ist.

Graphit ist ein weiteres Allotrop von Kohlenstoff, das weich und schichtartig ist. Jede Schicht besteht aus sechseckigen Ringen von Kohlenstoffatomen, die durch schwache van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten werden.

C60 ist ein fußballförmiges Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen, das zur Gruppe der Fullerene gehört. Es hat eine besondere Struktur und zeigt einzigartige Eigenschaften.

Nanotubes sind zylindrische Strukturen aus einem oder mehreren Schichten von Kohlenstoffatomen. Sie haben eine hohe Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit, was sie für verschiedene Anwendungen interessant macht.

Ruß ist ein schwarzes, feinteiliges Pulver, das bei der unvollständigen Verbrennung von Kohlenstoffverbindungen entsteht. Er besteht aus winzigen Kohlenstoffpartikeln und wird in verschiedenen Anwendungen genutzt.

Calciumcarbid (CaC2) ist eine chemische Verbindung, die durch die Reaktion von Calciumoxid (CaO) und Kohlenstoff (C) hergestellt wird. Es enthält Acetylenid-Ionen (C22−).

Acetylen (C2H2) ist ein farbloses Gas, das durch die Reaktion von Calciumcarbid mit Wasser entsteht. Es brennt mit einer sehr heißen Flamme und wird in Schweiß- und Schneidprozessen verwendet.

Silikate sind eine wichtige Klasse von Mineralien, die aus Silizium und Sauerstoff bestehen und verschiedene andere Elemente enthalten können. Sie sind in der Erdkruste weit verbreitet und bilden die Grundlage für viele Gesteine und Mineralien.

Die Grundbausteine der Silikate sind Tetraeder, die aus einem Siliziumatom in der Mitte und vier Sauerstoffatomen an den Ecken bestehen.

Silikate lassen sich nach dem Verknüpfungsgrad der SiO4-Tetraeder in verschiedene Gruppen einteilen: Insel-, Gruppen-, Ketten-, Band-, Schicht- und Gerüstsilikate.

Olivin (Mg,Fe)2[SiO4] ist ein Inselsilikat, in dem die SiO4-Tetraeder isoliert vorliegen.

Cordierit Mg2Al3[AlSi5O18] ist ein Ringssilikat, in dem die SiO4-Tetraeder zu Ringen verbunden sind.

Hemimorphit Zn4[(OH)2Si2O7]·H2O ist ein Gruppenssilikat, in dem die SiO4-Tetraeder zu Gruppen verbunden sind.

Spodumen LiAl[Si2O6] ist ein Kettensilikat, in dem die SiO4-Tetraeder zu Ketten verbunden sind.

Hornblende Na2Fe4[OH|Si4O11] ist ein Bandsilikat, in dem die SiO4-Tetraeder zu Bändern verbunden sind.

Talk (Speckstein) Mg3(OH)2[Si4O10] ist ein Schichtsilikat, in dem die SiO4-Tetraeder zu Schichten verbunden sind.

Gerüstsilikate haben eine dreidimensionale Struktur, in der die SiO4-Tetraeder ein dreidimensionales Netzwerk bilden. Beispiele sind Quarz (SiO2) und Feldspäte.