Arbeitsblatt: Luft - Oxidationen

CHEMIE 4.SEK Seite 5.1 5. LUFT – CHEMIE DER VERBRENNUNG 5.1. Zusammensetzung der Luft: Stickstoff: Sauerstoff: Edelgase: Kohlenstoffdioxid: Dichte: 1.2 g/l 78 21 1% 0.03 5.1.1. Stickstoff: Gas Dichte: 1.16 g/l Siedetemperatur: Schmelztemperatur: erstickt Flammen, reaktionsträge 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.2 5.1.2. Sauerstoff: Farb-, geruch- und geschmackloses Gas Dichte: 1.33 g/l Siedetemperatur: Schmelztemperatur: reagiert mit fast allen Elementen zu Oxiden 5.1.3. Edelgase: Edelgase nennt man reaktionsträge, Gase. Auf der Tafel der chemischen Elemente befinden sie sich ganz rechts. Beispiele: 5.1.4. Kohlenstoffdioxid: Farb-, geruchloses Gas Dichte: 1.84 g/l nicht brennbar, löscht Feuer bildet mit Wasser Kohlensäure sublimiert bei 78 C. 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.3 Versuch: Bestandteile der Luft Aufgabe: Weise nach, dass ein Teil der Luft Sauerstoff ist. Chemikalien: Wasser Geräte Geräteaufbau: grosse Wanne Kerze Becherglas Durchführung: Fülle die Wanne etwa 5 cm Wasser. Stelle die Kerze in die Wanne und zünde sie an. Stülpe das Becherglas verkehrt über die Kerze. Beobachtungen: Auswertung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.4 Versuch: Kohlendioxid Aufgabe: Giesse Kohlenstoffdioxid in eine Wanne, in der verschieden lange Kerzen brennen und beobachte. Chemikalien: Kohlenstoffdioxid CO2 Geräte Geräteaufbau: Wanne Kerzen Durchführung: Die Kerzen werden in die Wanne gestellt und angezündet. CO2 wird sorgfältig in die Wanne gegeben Beobachtungen: Auswertung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.5 Versuch CO2 Aufgabe: Zeige, dass sich CO2 umgiessen lässt. Chemikalien: CO2 Geräte Geräteaufbau: 2 Bechergläser Kerze Durchführung: 1. Becherglas mit CO2 füllen Im 2. Becherglas eine Kerze anzünden. Den Inhalt des 1. Glases ins 2. Glas umgiessen Beobachtungen: Auswertung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.6 5.2. Die Verbrennung, eine Oxidation: Verbrennungen sind chemische Reaktionen von Stoffen mit . Chemische Reaktionen, bei denen sich Stoffe mit Sauerstoff verbinden, nennt man . Die dabei entstehenden Reaktionsprodukte heissen. Oxidationen verlaufen . Man unterscheidet und . 5.3. Faktoren der Brennbarkeit: 5.3.1. Entzündungstemperatur: Für jeden Brennstoff muss zur Verbrennung seine erreicht werden: Ein Streichholz entzündet sich bereits mit etwas Reibungswärme. Mit brennendem Papier kann man feine Holzspäne entzünden, die dann dickere Scheite zum Brennen bringen. 5.3.2. Teichengrösse: Feine Holzspäne brennen deutlich schneller und besser als dicke Holzscheite. Je die Teilchengrösse eines Stoffes ist, desto ist seine Oberfläche und desto besser brennt er. 5.3.3. Sauerstoffzufuhr: Die Kerze im Becherglas erlöscht, wenn der Sauerstoff aufgebraucht ist. Ein Feuer brennt besser, wenn man Luft hineinbläst. Ein Holzhaufen brennt besser, wenn er lose aufgeschichtet ist. Eine Verbrennung kann nur stattfinden, wenn zum Feuer kommt. In Sauerstoff laufen Oxidationen schneller und heftiger ab. Ein glimmender Holzspan beginnt in Sauerstoff zu brennen. So kann man Sauerstoff . 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.7 Versuch Teilchengrösse Aufgabe: Vergleiche das Verhalten von Eisenpulver, Eisenwolle und einem Eisennagel, wenn man sie in die Brennerflamme hält. Chemikalien: Eisenpulver Eisenwolle Eisennagel Geräte Geräteaufbau: Brenner Platte Zange Durchführung: Wolle und Nagel werden mit der Zange in die Flamme gehalten. Das Eisenpulver gibt man auf ein Papier und bläst es vorsichtig in die Flamme. Beobachtungen: Auswertung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.8 Versuch: Glimmspanprobe Aufgabe: Führe die Glimmspanprobe durch. Chemikalien: Sauerstoff Geräte Geräteaufbau: Zylinder Holzspan Brenner Durchführung: Den Zylinder mit Sauerstoff füllen. O2 ist schwerer als Luft und sinkt im Zylinder Holzspan an Brenner entzünden und wieder löschen. Mit Holzspan in Zylinder hinein fahren. Beobachtungen: Auswertung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.9 Versuch: Verbrennung von Eisenwolle Aufgabe: Untersuche die Bedeutung von Sauerstoff bei der Verbrennung von Eisenwolle. Lehrerversuch! Chemikalien: Eisenwolle Sauerstoff Geräte Geräteaufbau: Brenner Platte Zange Durchführung: Ein Stück Eisenwolle wird angezündet Ein anderes Stück Eisenwolle wird angezündet. Mit der Sauerstoffflasche wird reiner Sauerstoff direkt auf die Eisenwolle geblasen. Die beiden Reaktionen werden verglichen. Beobachtungen: Auswertung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.10 5.4. Massenerhaltung bei Oxidationen: Reaktionsprodukte von Oxidationen sind als das Ausgangsprodukt. Bei der Oxidation wird Sauerstoff der Luft gebunden. Weil auch bei der Oxidation das Massenerhaltungsgesetz gilt, ist das Reaktionsprodukt um diesen Sauerstoffanteil schwerer. 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.11 Versuch: Eisenwolle, Massenerhaltung Aufgabe: Vergleiche die Masse der Eisenwolle vor und nach der Verbrennung Chemikalien: Eisenwolle Geräte Geräteaufbau: Waage Brenner Platte Zange Durchführung: Die Eisenwolle ein wenig verdichten und wägen. Eisenwolle in die Flamme halten. Abkühlen lassen und wieder wägen. Beobachtungen: Auswertung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.12 5.5. Kohlenstoffoxide: 5.5.1. Kohlenstoffdioxid: Kohlenstoffdioxid ist farb- und geruchlos und schwerer als Luft. Es entsteht unter anderem aus dem Stoffwechsel von Lebewesen. Es kann sich in Gruben ansammeln. Bereits eine Konzentration von 8 führt beim Menschen nach einiger Zeit zu Ohnmacht. Eine tief gehaltene, brennende zeigt mit ihrem Erlöschen den drohenden Sauerstoffmangel an und kann so lebensrettend wirken. 5.5.2. Kohlenstoffmonooxid: Dieses tückische Giftgas verbindet sich 300mal fester als Sauerstoff mit dem roten Blutfarbstoff des menschlichen Körpers. Bereits bei einer Konzentration von 0.4 in der Atemluft sammelt es sich im Blut an und verhindert so den zu den Zellen. ist die Folge. 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.13 Versuch: CO2-Nachweis in Ausatmungsluft Aufgabe: Weise nach, dass die Ausatmungsluft CO2 enthält. Chemikalien: CO2 Kalkwasser Geräte Geräteaufbau: 2 Zylinder Glasröhrchen (100 H2O und 0,16 Calciumhydrid) Durchführung: Kalkwasser in beide Zylinder füllen. In einen Zylinder CO2 geben. In 2. Zylinder durch Glasröhrchen mehrmals ausatmen. Beobachtungen: Auswertung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.14 5.6. Der Verbrennungsmotor: 5.6.1. Der Ottomotor: Der Ottomotor arbeitet in 4 Phasen, 4 Takten. Im bewegt sich der Kolben gegen unten und zieht so das Benzin-Sauerstoff-Gemisch in den Zylinder. Im bewegt sich der Kolben wieder gegen oben und drückt so das Gasgemisch stark zusammen. Im entzündet die Kerze das Gasgemisch. Durch die entstehende Verbrennung wird der Kolben mit etwa 50 bar hinunter getrieben. Im treibt der sich wieder hinaufbewegende Kolben die Abgase aus dem Zylinder, bevor alles wieder von vorne beginnt. 5.6.2. Der Dieselmotor: Beim Dieselmotor wird statt des Gasgemischs angesaugt und so stark verdichtet, dass sie sich auf 800 erwärmt. Der dann eingepresste Dieselkraftstoff entzündet sich von selbst. Bei einer Verbrennungstemperatur von ca. 2000 entsteht ein Druck von 80 bar. 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.15 5.6.3. Energieumwandlung: Der Automotor wandelt chemische Energie, die im Gasgemisch enthalten ist, in andere Energien um. Er kann dabei der Energie in Bewegungsenergie umwandeln. Die andern Energien können nicht weiter genutzt werden und gehen darum. 5.7. Die Atmung eine Oxidation: Luft enthält 21 Sauerstoff und 0.03 Kohlenstoffdioxid. Unsere Ausatmungsluft dagegen enthält 16 Sauerstoff (O2) und 5 Kohlenstoffdioxid (CO2). Das transportiert den Sauerstoff zu den Körperzellen. Hier werden die Nährstoffe durch Sauerstoff oxidiert. Aus den Kohlenstoffen der Nährstoffe entsteht CO2, das über das Blut wieder abgegeben wird. Die Oxidation ist und gibt Energie frei, ein Teil davon ist Wärme, diese brauchen wir zur des Körpers, den Rest benötigen wir für , und . 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK Seite 5.16 5.8. Rosten eine Oxidation: Eisen verbrennt und reagiert zu . Die Verbindung mit Sauerstoff kann aber auch langsam ablaufen. Man spricht in diesem Fall von. Eisen rostet besonders schnell, wenn es ungeschützt der feuchten Luft ausgesetzt ist. und fördern das Rosten zusätzlich. Eisenoxid ist und , daher bricht verrostetes Eisen in sich zusammen. 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc CHEMIE 4.SEK 5.9. Brandbekämpfung: 20070312-19105605-Luft-Chemie_der_Verbrennung-2006-07.doc Seite 5.17