Abgase und Katalysator: Unterschied zwischen den Versionen
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| − | * <math>Octan + Sauerstoff \ | + | * <math>Octan + Sauerstoff \longrightarrow Kohlendioxid + Wasser</math> |
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{{Versuche|In einem kleinen Plastikdöschen befinden sich zwei Elektroden, bei denen mit Hilfe eines sogenannten Piezzo-Zünder ''(in elektrischen Feuerzeugen enthalten)'' ein Funken erzeugt werden kann. | {{Versuche|In einem kleinen Plastikdöschen befinden sich zwei Elektroden, bei denen mit Hilfe eines sogenannten Piezzo-Zünder ''(in elektrischen Feuerzeugen enthalten)'' ein Funken erzeugt werden kann. | ||
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{{Kurzregel|[[Datei:Teilchenmodell Explosion Stöchiometrisch.png|100px|thumb|Stöchiometrisches Gemisch]] | {{Kurzregel|[[Datei:Teilchenmodell Explosion Stöchiometrisch.png|100px|thumb|Stöchiometrisches Gemisch]] | ||
| − | Liegen die Edukte im richtigen Mengen-Verhältnis vor, so ist die Reaktion besonders stark. Man nennt dies ein '''Stöchiometrisches Gemisch'''. | + | Liegen die Edukte im richtigen Mengen-Verhältnis vor, so ist die Reaktion besonders stark. Man nennt dies ein '''Stöchiometrisches Gemisch'''. |
* '''Stöchiometrisches Gemisch im Teilchenmodell''': Die Anzahl der Teilchen der Edukte ist jeweils so, dass sie im richtigen Verhältnis für eine vollständige Reaktion ist. Es bleibt keines der Edukt-Teilchen übrig (''siehe Bild rechts - klicken zum Vergrößern''). | * '''Stöchiometrisches Gemisch im Teilchenmodell''': Die Anzahl der Teilchen der Edukte ist jeweils so, dass sie im richtigen Verhältnis für eine vollständige Reaktion ist. Es bleibt keines der Edukt-Teilchen übrig (''siehe Bild rechts - klicken zum Vergrößern''). | ||
| − | Hat man zu viel vom Brennstoff, so nennt man das Gemisch zu '''fett''', hat man zu wenig Brennstoff, so nennt man das Gemisch zu '''mager'''.}} | + | Hat man zu viel vom Brennstoff, so nennt man das Gemisch zu '''fett''', hat man zu wenig Brennstoff, so nennt man das Gemisch zu '''mager'''. Eventuell kann dies auch dazu führen, dass die Stoffe nicht miteinander reagieren.}} |
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Lambdasonden werden hauptsächlich bei Ottomotoren, aber auch bei der Abgasregelung von Pelletheizungen und Dieselmotoren eingesetzt.|2=Lambdasonde|3=18.7.2013}} | Lambdasonden werden hauptsächlich bei Ottomotoren, aber auch bei der Abgasregelung von Pelletheizungen und Dieselmotoren eingesetzt.|2=Lambdasonde|3=18.7.2013}} | ||
| + | == Die Bedeutung und Wirkung des Katalysators == | ||
| + | Wie im Zitat des Artikels erwähnt, geht es bei der Lamdasonde nicht um nur darum eine vollständige Verbrennung zu ermöglichen, sondern auch darum, das Abgas von schädlichen Anteilen frei zu halten. Diese entstehen bei einer Verbrennung, wenn zu wenig Sauerstoff vorhanden ist. Normalerweise entsteht bei einer Verbrennung von Kohlenstoffhaltigen Brennstoffen immer Kohlenstoffdioxid | ||
| + | * <math>Kohlenstoff \xrightarrow{ausreichend Sauerstoff} Kohlendioxid \; CO_2</math> | ||
| + | Ist zu wenig Sauerstoff vorhanden, kann sich kein Kohlen'''di'''oxid bilden sondern nur das giftige Kohlen'''mono'''oxid CO | ||
| + | * <math>Kohlenstoff \xrightarrow{wenig Sauerstoff} Kohlendioxid \; CO</math> | ||
| + | Bei der Verbrennung von Wasserstoff passiert so etwas ähnliches nicht. Da wird immer als Verbrennungsprodukt Wasser erzeugt. | ||
| + | {{wpde|Kohlenmonoxid|Kohlenmonoxid}} .... | ||
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| + | Neben dem Kohlenmonoxid können beim Auto weitere ungesunde Verbrennungsabgase entstehen, die durch zu wenig Sauerstoff entstehen. Benzin ist ja ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffen, aber - trotz Reinigung - sind Verbindungen enthalten, die auch Schwefel und Stickstoff enthalten. Dies kann bei der Verbrennung (also Reaktion mit Sauerstoff) zu weiteren Produkten führen, die mehr oder weniger giftig sind. | ||
| + | * <math>Schwefel \xrightarrow{wenig Sauerstoff} Schwefeldioxid\; SO_2</math> | ||
| + | * <math>Schwefel \xrightarrow{wenig Sauerstoff} Schwefeltrioxiddioxid \; SO_3</math> | ||
| + | * <math>Stickstoff \xrightarrow{wenig Sauerstoff} Stickstoffmonooxid \; NO</math> | ||
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Version vom 19. Juli 2013, 05:45 Uhr
 Aufgabe 1
Lernt die Atomsymbole von dem Arbeitsblatt, auf dem sie eingeführt wurden. Ist müsst sowohl die Symbole zu den Elementen kennenlernen als auch die Elemente zu den Symbolen kennen. In den nächsten Stunden werden diese immer wieder abgefragt. |
Die optimale Verbrennung
Im Benzin-Motor im Auto wird zum Beispiel Octan verbrannt, dass die Formel C8H18 hat. Es ist ein Kohlenwasserstoff und daher sind die Verbrennungsgase üblicherweise:
- Kohlen(stoff)dioxid CO2
- Wasser H2O
Die dabei stattfindende Reaktion ist die folgende:
Aber es geht nicht nur um die Verbrennung an sich - tatsächlich wird diese ja auch als Explosion im Zylinder ausgeführt - denn wie gut die Verbrennung/Explosion abläuft hängt davon ab, ob man die Edukte im richtigen Verhältnis hat. Dazu ein Experiment:
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VERSUCH:
In einem kleinen Plastikdöschen befinden sich zwei Elektroden, bei denen mit Hilfe eines sogenannten Piezzo-Zünder (in elektrischen Feuerzeugen enthalten) ein Funken erzeugt werden kann. Man gibt in das Döschen Tropfen eines Kohlenwasserstoffs, schüttelt das Döschen um den Kohlenwasserstoff zu verteilen und entzündet das Gas-Luft-Gemisch. Wie verhält sich das Gemisch bei verschiedenen Kohlenwasserstoff-Konzentration? Wenn mal sehr viel oder sehr wenig drin ist. |
 Liegen die Edukte im richtigen Mengen-Verhältnis vor, so ist die Reaktion besonders stark. Man nennt dies ein Stöchiometrisches Gemisch.
Hat man zu viel vom Brennstoff, so nennt man das Gemisch zu fett, hat man zu wenig Brennstoff, so nennt man das Gemisch zu mager. Eventuell kann dies auch dazu führen, dass die Stoffe nicht miteinander reagieren. |
Damit die Verbrennung im Auto-Motor optimal ist gibt es die sogenannte 
Lambdasonde .
| Die Lambdasonde (λ-Sonde) ist ein Sensor, der in einem Verbrennungsabgas den jeweiligen Restsauerstoffgehalt misst, um daraus das Verhältnis von Verbrennungsluft zu Kraftstoff einstellen zu können. Der Zweck dieser Regelung besteht nicht unbedingt darin, das Verhältnis von Verbrennungsluft und Kraftstoff auf einen vollständigen Verbrauch von Sauerstoff aus der Verbrennungsluft und Kraftstoff einzustellen (λ=1). Vielmehr wird versucht, die Stickoxide und Ruß zu minimieren. Die Lambdasonde ist der Hauptsensor im Regelkreis der Lambdaregelung zur katalytischen Abgasreinigung (umgangssprachlich: geregelter Katalysator). ...
Lambdasonden werden hauptsächlich bei Ottomotoren, aber auch bei der Abgasregelung von Pelletheizungen und Dieselmotoren eingesetzt.
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Die Bedeutung und Wirkung des Katalysators
Wie im Zitat des Artikels erwähnt, geht es bei der Lamdasonde nicht um nur darum eine vollständige Verbrennung zu ermöglichen, sondern auch darum, das Abgas von schädlichen Anteilen frei zu halten. Diese entstehen bei einer Verbrennung, wenn zu wenig Sauerstoff vorhanden ist. Normalerweise entsteht bei einer Verbrennung von Kohlenstoffhaltigen Brennstoffen immer Kohlenstoffdioxid
Ist zu wenig Sauerstoff vorhanden, kann sich kein Kohlendioxid bilden sondern nur das giftige Kohlenmonooxid CO
Bei der Verbrennung von Wasserstoff passiert so etwas ähnliches nicht. Da wird immer als Verbrennungsprodukt Wasser erzeugt.
Kohlenmonoxid ....
Neben dem Kohlenmonoxid können beim Auto weitere ungesunde Verbrennungsabgase entstehen, die durch zu wenig Sauerstoff entstehen. Benzin ist ja ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffen, aber - trotz Reinigung - sind Verbindungen enthalten, die auch Schwefel und Stickstoff enthalten. Dies kann bei der Verbrennung (also Reaktion mit Sauerstoff) zu weiteren Produkten führen, die mehr oder weniger giftig sind.
| Aufgabe 2
Die Funktion des Katalysators im Teilchenmodell betrachtet |
Was passiert, wenn zu wenig Sauerstoff vorhanden ist?
- CH4 verbrennt normalerweise zu CO2 und H2O
- S zu SO2
- N zu NO2
- Namenbenennung üben (oder unten)
- Experiment mit Piezzo-Zünder
- Stöchiometrisches Gemisch
- Fettes Gemisch
- Lambda-Sonde im Auto
AB: ähnlich wie das kommerzielle ...
- Kugeldarstellung
- Symbolschreibweise
- Reaktionen die stattfinden
- Energiediagramm mit und ohne Katalysator
- Oberfläche und Funktionsweise
AB: Info zu der Gefahr durch Rauchgase -> siehe MindMap
- Wichtige Formeln (HCl, CO, CO2, SO2, ... und die Benennung)
- Oxide von Nicht-Metallen bilden Säuren
- Exp. in der Schule dazu
- Indikator
- Fragen zur Wiederholung: Über Gefahr durch CO2
- Wegen der Dichte
- Erstickung
- kommt man an Sauerstoff nicht ran? -> keine Energie um CO2 aufzuspalten
- Text zu CO und HCN
- Hämoglobin-Blockade
