Abgase und Katalysator

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 ein einfaches Verbrennen, denn wie gut eine Verbrennung abläuft hängt davon ab, ob man die Edukte im richtigen Verhältnis hat. Dazu ein Experiment:

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.

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). 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.

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. Lambdasonde, Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, 18.7.2013 - Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar; zusätzliche Bedingungen können anwendbar sein. Siehe die Nutzungsbedingungen für Einzelheiten. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

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