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Bauchemie (Chemie) – Oxidation und Reduktion

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Die Oxidation

Kurz nachdem eine KupferDachrinne an einem Neubau montiert wurdewird ein interessierter Beobachter feststellen, dass die metallisch glänzende Oberfläche erst stumpf und dann allmählich schwarz wird.
Ein frisch eingeschlagener Nagel zeigt ähnliche Erscheinungen. Er setzt ockerfarbenen Rost an.
Beiden Vorgängen gemeinsam ist, dass die vorgenannten Metalle unter Einfluss von Feuchtigkeit langsam mit dem Sauerstoff der Luft reagiert:

  • 2 Cu + O2  →  2 CuO
  • 4 Fe + 3 O2  →  2 Fe2 O3

Prüft man die beiden neu entstandenen  Substanzen auf Leitfähigkeit, so wird man feststellen, dass diese verloren gegangen sind. Neue Substanzen sind entstanden = Metalloxide. Den chemischen Vorgang, bei dem sich ein Element mit Sauerstoff verbindet, wird Oxidation genannt.
Die Bildung von Metalloxiden ist der Grund für die Alterung von Metallen. Außer Aluminium, Kupfer und Zink, welche sich mit einer dünnen Metalloxidschicht überziehen und sich dadurch gegen weitere Zerstörung schützen.

MERKEN: Unter Oxidation versteht man die chemische Reaktion eines Elementes mit Sauerstoff. Jede Oxidation ist mit Wärmeabgabe verbunden.

Die Reduktion

Bekannter als diese „stillen“ Oxidationen sind Verbrennungen. Fossile Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle werden dabei zu Heizzwecken verbrannt. Allen diesen Vorgängen liegt folgende chemische Reaktion zugrunde:

  • C + O2  →  CO2

Werden Braunkohlenbriketts oder Benzin verbrannt, so entstehen dabei die Abgase Kohlenstoffmonoxid CO und Kohlenstoffdioxid CO2. Bei schwefelhaltigen Brennstoffen bildet sich auch Schwefeldioxid SO2. Diese gasförmigen Oxide schädigen hochgradig die Umwelt.
Entzieht man einer Verbindung den Sauerstoff, so nennt man diesen Vorgang Reduktion. Er hat in der Technik eine große Bedeutung.
Alle Metalle (außer dem Edelmetall Gold) kommen in der Natur in gebundener Form, meist als Metalloxid vor. Will man z. B. Eisen herstellen, so muss man dem Eisenoxid Fe2O3 den Sauerstoff entziehen. Genau dies geschieht im Hochofenprozeß. Die großen Mengen an Kohlen, die beim Schmelzprozeß benötigt werden, machen deutlich, dass bei der Reduktion Wärme zugesetzt werden muss.

  • 2 Fe2O3 + 3 C  →  4 Fe + 3 CO2

Der eingesetzte Kohlenstoff wirkt dabei als Reduktionsmittel, d.h. als der Stoff, der die Reduktion erzwingt.

MERKEN: Reduktion nennt man einen chemischen Vorgang, bei dem einer Verbindung der Sauerstoff entzogen wird. Dabei muss ständig Wärme zugeführt werden.

Weiterführende Informationen

  • In Wort und Schrift (Beispiele):

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