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Kapitel 1

Auswirkungen von chemischen Reaktionen in Arbeitsprozessen, Maschinen und Materialien

• Reduzierung bzw. Optimierung von Einflüssen von Oxidations- und Reduktionsvorgängen

• Vermeidung von Korrosion durch Schutzmaßnahmen

Stefanie Hellbach 1März 2017

Stoffeigenschaften

• Materie – Werkstoff– Material

• Aggregatzustände– Fest– Flüssig– Gasförmig

• Volumen unterschiedlich

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: bertlnetz.de 2März 2017

Einteilung der Stoffe

• Reinstoffe: Elemente oder mehrere Stoffe, diese lassen sich nur durch chemische Verfahren trennen• Elemente: lassen sich nicht weiter zerlegen, bestehen aus gleichen Atomen• Verbindung: zwei/mehr verschiedene Elemente in festem Atomanzahl- und Massenverhältnis • Gemische: durch physikalische Verfahren zerlegbar; homogen, heterogen• Molekül: Zusammenschluss von Atomen• Synthese: Herstellen einer Verbindung• Analyse: Zerlegen einer Verbindung• Dispersion: heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Stoffen, kaum/nicht löslich

– Beispiele: Emulsion, Suspension, Aerosol

Stefanie Hellbach 3

Stoffe

Heterogene Gemische

Homogene Gemische

Gemische

VerbindungenElemente

Reinstoffe

März 2017

Bau der Atome (1)Atommodell nach Rutherford

• Atomkern mit Protonen und Neutronen• Atomhülle mit Elektronen• Atom nach außen Elektrisch neutral• Isotope: Elementemit unterschiedlicher

Anzahl Neutronen

• Ordnungszahl: AnzahlProtonen


6 Protonen und 6 Neutronen

Neutron

Proton

Elektron

Kohlenstoffatom

Bau der Atome (2)Atommodell nach Bohr

• Elektronen auf 7 Schalen K bis Q um Kern• Anzahl Elektronen nimmt nach außen zu: 2n2

• Äußerste Schale mit max. 2/8 E• Valenz-/Bindungselektronen• Schalen ggf. nicht ganz

aufgefüllt, aber volle äußere Schale ist das Ziel

• Anzahl der E auf äußerer Schale beeinflusst das Reaktionsverhalten


Periodensystem der Elemente (PSE) (1)

• Ordnungsschema für chemische Elemente nach Mendelejew/Meyer

• 7 Zeilen für die Schalen K bis Q• Spalten I bis VIII für

die Hauptgruppen

• Nebengruppen • Ordnungszahl: Anzahl der

Protonen

Stefanie Hellbach; Quelle: tafelwerk.de 6März 2017

Periodensystem der Elemente

Stefanie Hellbach; Quelle: ptable.com 7März 2017

Periodensystem der Elemente (PSE) (2)Metalle, Halbmetalle, Nichtmetalle

• Metalle: fest, verformbar, elektr. leitend…• Halbmetalle: temperaturabhängige

Leitfähigkeit (steigt)

• Nichtmetalle: flüssig/gasförmig, schlecht leitend

• Symbole im PSE: ein oder zwei Buchstaben, Angabe der Protonen und Elektronen

Stefanie Hellbach; Quelle Wikipedia / ptable.com 8März 2017

Atom- und Molekülmasse

• Absolute Masse: Addition der absoluten Massen der Elementarteilchen (P, E, N)

• Sehr klein -> schlecht handhabbar• Deshalb relative Atommasse; keine Maßeinheit• Angabe im PSE; Beispiel Sauerstoff: 16

• Atommasse wird mit Massenspektrographermittelt

Stefanie Hellbach; Quelle Bild Dr. Michael Willamowski für topsurfen.net / frustfrei-lernen.de 9März 2017

Molare Masse und molares Volumen

• Chemische Reaktion: Verhältnis der beteiligten Teilchen muss passen

• Stoffmenge n in 1 Mol • Avogadrokonstante

1 Mol = 6,022 ∗ 1023 Teilchen

• Relative Atom/Molekülmasse bezogen auf 1 Mol ergibt molare Masse (M) des Stoffs in g/Mol

• Gesetz von Avogadro: 1 Mol Gas hat bei Normalbedingungen 22,4 dm3 Volumen


Chemische Verbindungen, Bindungsarten (1): Atombindung

• Chemische Reaktionen durch Wechselwirkung der Valenzelektronen

• Ziel: vollbesetzte Außenschale

Atombindung• Gemeinsame Elektronenpaare• Wertigkeit: Anzahl gemeinsamer

Elektronenpaare• Nur bei Nichtmetallatomen• Verbindung ist sehr stabil• Stoffe nicht leitend, leicht flüchtig, niedrige Schmelz-

/Siedetemperatur

Stefanie Hellbach 11

H+H+

März 2017

Chemische Verbindungen, Bindungsarten (2): Beispiel 1

Skizzieren Sie das Modell für CO2. Bestimmen Sie die Anzahl der Elektronenpaare und die Wertigkeit.


CO O

Lösung:

• Sauerstoff bildet je zwei Elektronenpaare und ist zweiwertig

• Kohlenstoff bildet vier Elektronenpaare und ist vierwertig

März 2017

Chemische Verbindungen, Bindungsarten (3): Beispiel 2

Strukturformel: Symbolsprache für die Darstellung von Verbindungen

• Alleiniges Elektron: Punkt• Elektronenpaare: Bindestrich• Wertigkeit: gibt Anzahl Bindungsstriche anSchreiben Sie für H2, H2O und CO2 die Strukturformel

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: allesroh.at 13

H2 H – H

H 2 O H – O – H

CO2 O = C = ODipol-Molekül

+

+

-CO O

März 2017

Beispiel Benzol und Ethanol

• Benzol ist eine flüssige organische Verbindung mit einem charakteristischen aromatischen Geruch. Die Verbindung mit der Summenformel C6H6 ist ein aromatischer Kohlenwasserstoff.

• Benzol ist in Motorenbenzin enthalten.


• Ethanol (Trivialname Alkohol) ist ein einwertiger Alkohol mit der Summenformel C2H6O. Die reine Substanz ist eine bei Raumtemperatur farblose, leicht entzündliche Flüssigkeit mit einem brennenden Geschmack.

• Bekannt ist Ethanol als Bestandteil von Genussmitteln und alkoholischen Getränken.

März 2017

Chemische Verbindungen, Bindungsarten (4): Ionenbindung

• Ionenbindung besteht aus Metall + Nichtmetall• Kation: Metall gibt Elektron ab• Anion: Nichtmetall nimmt Elektron auf

• Elektrisch geladene Atome = Ione• Anzahl Protonen ≠ Elektronen je Teilchen

• Elementarladung: kleinste elektronische Ladungsmenge

• Ladungszahl: Anzahl der aufgenommenen/abgegebenen Elektronen

• Kationen – Anionen• Bindungskräfte: Coulomb‘sche Kraft• Ionengitter

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: vienet.de 15März 2017

Chemische Verbindungen, Bindungsarten (5): Metallbindung

• Metallverbindung: Elektronengas,Gitterstruktur

• Bindungskräfte entstehen durch elektrostatische Anziehungskraft

• Gute Verformbarkeit • Legierung: Verschmelzen versch. Metalle• Fremdatome führen zur Versprödung

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: wikipedia.org 16März 2017

Chemische Reaktionen (1)

Element A + Element B Verbindung AB

• Edukte, Produkte• Endotherme und exotherme Reaktion• Gesetz von der Erhaltung der Massen

• Beispiel: Natrium und Chlorgas


Synthese

oder

Analyse

• Ionenbindung: 2 Na + Cl2 2 NaCl

2 ∗ �� + 2 ∗ �� = 2 M NaCl2 ∗ 23 + 2 ∗ 35,5 = 117 g/mol

März 2017

Chemische Reaktionen (2)

• Oxidation: exotherme Reaktion, es entstehen Oxide, Energie wird frei

• Reduktion: endotherme Reaktion mit einem Reduktionsmittel, Energie wird zugeführt

• Redox-Reaktion: gleichzeitige Oxidation und Reduktion

• Beispiel: Kupferoxid CuO und Wasserstoff H2


Lösung: CuO + H2 Cu + H2O

März 2017

Luft, Sauerstoff, Wasserstoff

• Luft ist ein Gasgemisch

• Sauerstoff– Mit 49,4 Massenprozent häufigstes Element auf der Erde– Bildung bei Photosynthese, Elektrolyse von Wasser – Autogenes Schweißen, künstliche Beatmung

• Wasserstoff– H+ existiert i. d. R. nur in wässriger Lösung– Knallgasexplosion– Hohes Reduktionsvermögen– Reduktionsmittel, Ballongas, Synthese von HCl

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: uni-wuppertal.de 19März 2017

Verbrennung (1)

• Oxidationsvorgänge sind stets exotherm• Reaktionsgeschwindigkeit ist abhängig von:

- Reinheit der beteiligten Stoffe- Bindungsbestreben (Affinität)- Größe der Kontaktfläche

• Vollständigen Verbrennung wird angestrebt• Unvollständigen Verbrennung bei

Sauerstoffmangel• Verbrennung ohne Wärmezufuhr von außen bei

Überschreiten der Zündtemperatur des Stoffes


Verbrennung (2)

• Mischungsverhältnis bei gasförmigen Stoffen– Minimale bzw. maximale Konzentration gibt die

untere bzw. obere Explosionsgrenze an

• Grundregeln für Brandschutz:– Keine Zündquellen im Bereich gasförmiger

Brennstoffe

– Zur Brandbekämpfung Sauerstoff entziehen – Brennbaren Stoff entfernen– Löschmittel auf brennbaren Stoff abstimmen


Zündpunkt und Flammpunkt

März 2017 Stefanie Hellbach 22

Flüssigkeiten: zündfähiges Gas-Luft-Gemisch

Zündpunkt Holz: 300° C Zündpunkt Diesel: 255° C

Brennbare und brandfördernde Stoffe

Thema: Brandklassen


Feste Stoffe bilden Glut und Flammen,

flüssige und gasförmige Stoffe bilden nur Flammen,

Metallbrände bilden nur Glut.

Fünf Brandklassen

Löschmittel ersticken den Brand oder kühlen ihn ab.

Der richtige Feuerlöscher


Wasser nur für Feststoffe (Brandklasse A)

Metallbrand bei 1.000 – 3.000 °C

Pulverlöscher für Metallbrand

Elektrolyse von Wasser (1)

• Aufspaltung einer chemischen Verbindung unter Einwirkung von Stroms• Umkehrung der Vorgänge in einer Batterie, der Entladung eines

Akkumulators oder des Betriebs einer Brennstoffzelle. Bei der Elektrolyse wird elektrische in chemische Energie umgewandelt.

• Bei der Elektrolyse von Wasser wird dieses durch elektrischen Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.

• Die Elektroden tauchen in Wasser ein, welches durch die Zugabe von etwas Schwefelsäure besser leitend gemacht wird (alternativ Kochsalz oder Kalilauge).

• Kathodenraum: Positiv geladene H+-Ionen (H3O+) wandern im elektrischen Feld zu der negativ geladenen Elektrode (Kathode), wo sie jeweils ein Elektron aufnehmen. Dabei entstehen Wasserstoff-Atome, die sich zu Wasserstoffmolekülen H2 verbinden und entweichen.

2 H3O+ + 2 e- → H2 ↑ + 2 H2O


Elektrolyse von Wasser (2)

• Anodenraum: Die negativ geladenen Hydroxid-Anionen OH- wandern zur positiven Anode, wo sie sich mit Protonen zu Wasser neutralisieren oder sich an der Anode unter Elektronenabgabe zu Sauerstoff umwandeln.

• Auch hier steigt der abgeschiedene Sauerstoff als Gas an der Anode auf

4 OH- → O2 ↑ + 2 H2O + 4 e-

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: Niko Lang 26März 2017

Galvanik

Bei der Galvanik wird durch ein elektrolytisches Bad Strom geschickt. Am Pluspol (Anode) befindet sich das Metall, das aufgebracht werden soll (z. B. Kupfer oder Nickel), am Minuspol (Kathode) der zu beschichtende Gegenstand. Der elektrische Strom löst dabei Metallionenvon der Verbrauchselektrode ab und lagert sie durch Reduktion auf der Ware ab. So wird der zu veredelnde Gegenstand allseitig gleichmäßig mit Kupfer oder einem anderen Metall beschichtet. Je länger sich der Gegenstand im Bad befindet und je höher der elektrische Strom ist, desto stärker wird die Metallschicht (z. B. Kupferschicht).Galvanische Elemente: Akkus, Batterien

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: wikipedia.de 27März 2017

Korrosionsvorgänge bei Metallen (1)

• Veränderung/Zerstörung von Metall, z. B. am PKW• Chemische Korrosion:

– korrosives Mittel reagiert mit Metall– Temperatur und Aggressivität des Mittels beeinflussen die

Korrosionsgeschwindigkeit

• Besonders unedle Metalle reagieren mit Luftsauerstoff– Aluminium oxidiert an der Luft sofort

• Bei der Hochtemperatur-Korrosion reagiert der Werkstoff direkt mit dem Wirkstoff, ohne Mitwirkung von Feuchtigkeit. Beispiel: Verzunderung von glühenden Schmiedeteilen, oder beim Glühen und Härten von Werkstücken.

4 Fe + 3 O2 -> 2 Fe2O3

• Kavitationskorrosion: durch eine relativ hohe Fließgeschwindigkeit• Als Elektrolyt genügt ein hauchdünner Feuchtigkeitsfilm oder Wasserreste

in einem Spalt, aber auch Handschweißflecken auf Werkstücken.


Elektrochemische Korrosion

• Diese Korrosion beruht auf den gleichen Vorgängen, die an einem galvanischen Element ablaufen.

• Ein galvanisches Element besteht aus zwei Elektroden aus unterschiedlichen Metallen, die in eine elektrisch leitenden Flüssigkeit, den Elektrolyt tauchen.

• In dieser Anordnung löst sich das unedlere Metall auf, es wird korrodiertund gibt dabei e- ab.

• Am edlerem Metall (Kathode) bildet sich H2 und entweicht.

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: Europa Lehrmittel 29März 2017

Rostbildung bei Eisen

Reaktion von Luftsauerstoffes in Verbindung mit Wasser auf den Eisenwerkstoff:In der Mitte des Tropfens geht Eisen als Fe2+ - Ionen in Lösung (örtliche Anode).Im Randbereich des Tropfens reagieren OH- -Ionen, die sich aus gelöstem Luftsauerstoff im Wasser gebildet haben, mit den gelösten Eisenionen Fe2+ und bilden zuerst Eisenhydroxid Fe(OH)3und daraus Rost FeO(OH). Er scheidet sich ringförmig am Tropfenrand ab.

Lokal-Anode Eisen geht in Lösung (Eisen wird Oxidiert): 2Fe -> 2Fe2+ + 2 e-

Lokal-Kathode Eisen geht in Lösung Reduktion (Elektronenaufnahme): O2+ 2 H2O + 4 e- -> 4OH-

Stoßen Fe 2+ auf Hydroxidionen ( OH -) so entsteht schwerlösliches Eisen(II)-hydroxid, Fe2+ + 2OH- -> Fe(OH)2Das Eisen(II)-hydroxid, das zunächst gebildet wurde, wird in einer weiteren Redoxreaktion zu Eisen(III)-hydroxid oxidiert:4Fe(OH)2 +O2+ 2H2O -> 4 Fe(OH)3Durch Abspaltung von Wasser entsteht nun :Fe(OH)3 -> FeO(OH) + H2ODieses Eisen(III)-oxid-hydroxidbezeichnet man in der Fachsprache als Rost.


Korrosionsvorgänge bei Metallen (2)

• Normalpotential– Größe der gemessenenSpannung

• Spannungsreihe

• Korrosive Mittel Stoffe, die das Bauteil umgeben, auf den Werkstoff einwirken und die Korrosion verursachen. Beispiele: Raumluft, Freiluftatmosphäre mit oder ohne Industrieverschmutzung, Meeres-Atmosphäre, Süß- oder Salzwasser, Erdboden, Chemikalien

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: Der-Andreas.de 31März 2017

Korrosionsschutzmaßnahmen

• Aktiver Korrosionsschutz: Beeinflusst die chemische Reaktion

• Passiver Korrosionsschutz: Trennung von Werkstoff und korrosivem Mittel

• Übersicht möglicher Korrosionsschutzmaßnahmen- Auswahl geeigneter Werkstoffe - Auf glatte, rissfreie Oberflächen achten - Konstruktive Maßnahmen- Verminderung der Aggressivität des korrosiven Mittels- Aufbringen von metallischen/nichtmetallischen Überzügen- Schutzgasschweißen- Kathodischer Schutz durch den Einsatz von „Opferanoden“- Elektrochemische oder chemische Oberflächenbehandlung


Opferanode

Das zu schützende Metall wird mit der Opferanode leitend verbunden. Es entsteht ein Primärelement, bei dem das zu schützende Metall als Kathode und das unedlere Metall als Anode fungiert. Dabei fließt ein Strom in Richtung des zu schützenden Metalls. Statt diesem gibt jetzt das unedlere Opferanoden-Metall seine Elektronen an den Sauerstoff ab, wird oxidiert und geht in Lösung. Das Wasser ist in diesem Lokalelement der Elektrolyt, der den Transport der geladenen Teilchen ermöglicht und so den Stromkreis schließt. Die Opferanode wird mit der Zeit verbraucht und muss erneuert werden, damit der Korrosionsschutz erhalten bleibt.Häufig angewendet wird dies zum Schutz von Schiffspropellern, hier insbesondere bei Schiffen, die im aggressiveren Salzwasser fahren. Als Opferanode werden Blöcke aus Zink in der erforderlichen Größe und Anzahl rings um die Schraube herum auf dem Schiffsrumpf aufgeschraubt oder aufgenietet. Vielfach werden dazu bereits auf der Werft besondere Halterungen angebracht. Zusätzliche Opferanoden zum Schutz des stählernen Rumpfes können in geringerer Zahl angebracht werden.Eine weitere häufige Anwendung ist der Korrosionsschutz bei verzinkten Boilern und emaillierten Warmwasserspeichern mit aus Stahl gefertigten Grundkörpern. Der Zinküberzug des Kessels löst sich ohne Opferanode mit der Zeit im Wasser auf. Auch bei emaillierten Kesseln sind Opferanoden erforderlich, da es bis zum heutigen Tag kein Verfahren gibt, welches eine dauerhaft zu 100 % fehlerfreie Innenemaillierung eines Kessels gewährleisten kann. Um eine nachfolgende Durchrostung des Warmwasserspeichers zu vermeiden, wird eine Opferanode aus Magnesium an der Behälterinnenwand angeschraubt bzw. eingeführt und nachfolgend dichtend eingeschraubt. Dafür werden Stab- oder Kettenanoden verwendet. Letztere kommen zum Einsatz, wenn die konstruktiven Gegebenheiten (Bauhöhe oberhalb der Einführöffnung) für das Einführen einer Stabanode nicht ausreicht. Die in Lösung gehenden Magnesium-Ionen sind als gesundheitlich unbedenklich einzustufen, auch wenn das Wasser zur Speisenzubereitung verwendet wird. Opferanoden sollten je nach Anwendung und örtlichen Gegebenheiten jährlich bis 2-jährlich auf Verschleiß (Abnahme der Materialstärke) untersucht werden, um sie nötigenfalls auszutauschen.

33Stefanie Hellbach; Quelle Bilder: glockenboden.de; Kreuzfahrten-mehr.de März 2017

Reduktionsvorgänge bei der Roheisengewinnung

• Gewinnung von Metall aus oxidischen Erzen– Roheisengewinnung im Hochofenprozess

• Eisenerz, Zuschläge und Koks• Verbrennung von Koks liefert Energie• Kohlenstoff dient als

Reduktionsmittel

• Indirekte und direkte Reduktion

Stefanie Hellbach; Quelle Bild: dillinger.de 34März 2017

Back Up


Anion/Kation und Anode/Kathode

Anion

Ein negativ geladenes Ion heißt Anion, da negativ geladene Ionen bei einer Elektrolyse zur Anode (dem Pluspol) wandern, wurde für sie der Name Anion gewählt. Anionen entstehen aus Atomen bzw. Molekülen durch Elektronenaufnahme.Kation

Ein Kation ist ein positiv geladenes Ion. Da positiv geladene Ionen bei einer Elektrolyse zur Kathode (dem Minuspol) wandern, wurde für sie der Name Kationen gewählt.Kationen entstehen aus Atomen oder Molekülen durch Abgabe von Elektronen oder Aufnahme von Wasserstoff-Ionen H+(Protonen).Salze sind immer aus Kationen und Anionen zusammengesetzt.Anode

Eine Anode ist eine Elektrode, die – beispielsweise aus einem Vakuum oder Elektrolyt – Elektronen aufnimmt, an der also eine Oxidationsreaktion stattfindet. Die Polarität der Anode kann positiv, wie bei einem elektrischen Verbraucher, oder negativ, wie bei einem elektrischen Erzeuger, sein.Die Anode ist die Gegenelektrode zur Kathode, welche Elektronen abgibt und an welcher reduzierende Prozesse ablaufenKathode

Eine Kathode ist eine Elektrode an der Reduktionsreaktionen ablaufen und die – beispielsweise in ein Vakuum oder Elektrolyt – Elektronen abgibt. Die Polarität der Kathode kenn negativ (-), wie bei einem elektrischen Verbraucher, oder positiv (+), wie bei einem elektrischen Erzeuger, sein. Die Kathode ist die Gegenelektrode zur Anode.


Mol

Im SI-Einheitensystem ist das Mol eine Basiseinheit und so definiert:Das Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebensovielEinzelteilchen besteht, wie Atome in 0,012 Kilogramm des Nuklids Kohlenstoff-12 (12C) enthalten sind; sein Symbol ist „mol“. Wenn das Mol benutzt wird, müssen die verwendeten Einzelteilchen angegeben werden; es kann sich dabei um Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen, sonstige Teilchen oder spezifizierte Gruppen solcher Teilchen handeln.Anders ausgedrückt haben 12 Gramm Kohlenstoff-12 genau 1 Mol Atome. 1 Mol natürlicher Kohlenstoff hingegen hat aufgrund des Isotopengemischs eine Masse von 12,0107 Gramm. Teilchenzahl und Stoffmenge sind einander proportional, sodass eine beliebige dieser beiden Größen als Maß für die andere dienen kann.


Wertigkeiten

März 2017 38Stefanie Hellbach; Quelle: Formeln: Mathematik, Physik, Chemie

Schutzgasschweißen

• Beim Schutzgasschweißen wird der Lichtbogen und das Schmelzbad durch ein Schutzgas vor dem Zutritt von Atmosphärengasen (N2, O2, H2) geschützt. Dadurch wird verhindert, dass das Metall mit dem Luftsauerstoff reagiert (Korrosion, Verbrennung) oder auf metallurgische bzw. mechanische Weise Poren im Schmelzgut entstehen.

• Besonders wichtig ist ein hochwertiger Gasschutz für hochlegierte Stähle aber auch für Leichtmetalle wie Aluminium, Magnesium oder Titan. Ist die Qualität der Gasabdeckung unzureichend können je nach Werkstoff und Randbedingungen Anlauffarben, Rußablagerungen, vermehrter Schweißspritzerauswurf, Poren oder sogar Gefügebeeinträchtigungenentstehen.

• Neben der reinen Schutzfunktion kann mit der Schutzgasauswahl aber auch die Nahtform, die Spaltüberbrückbarkeit, das Zündverhalten, die Lichtbogenstabilität oder der Tropfenübergang beeinflusst werden.

•• Man unterscheidet beim Schutzgasschweißen nach DIN 1910–100 zwischen Metall-Schutzgasschweißen (MSG) und

Wolfram-Schutzgasschweißen (WSG) sowie deren Unterverfahren. Die verwendeten Schutzgase variieren je nach Verfahren, Werkstoff oder speziellen Prozessanforderungen.

• Schutzgase für das Metall-Schutzgasschweißen von un- und niedriglegierte Stählen sind z. B. CO2 oder Gemische aus Argon und CO2. Für hochlegierte Stähle werden in der Regel argonreiche Mischgase eingesetzt, die nur wenige Prozent O2oder CO2 enthalten. Aluminium, Magnesium oder Titan werden in der Regel mit Argon bzw. Argon-Helium-Gemischen geschweißt.

• Sind aktive Komponenten wie O2 oder CO2 oder H2 im Schutzgas enthalten spricht man nach DIN EN ISO 14175 und DIN 1910–100 von Metall-Aktivgasschweißen.

• Werden ausschließlich Argon oder Helium bzw. deren Gemische verwendet, spricht man von Metall-Inertgasschweißen. Die Vielfalt der standardisierten Gasgemische ist inzwischen sehr groß. Als Gemischkomponenten kommen Argon, Helium, Kohlenstoffdioxid aber auch Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff in Frage.

• Eine Klassifizierung der Schutzgase gibt die europäische Norm DIN EN ISO 14175 „Gase und Mischgase für das Lichtbogenschweißen und verwandte Prozesse“.

Quelle: Wikipedia

März 2017 39Stefanie Hellbach

Galvanische Elemente

Stefanie Hellbach, Quelle: Wikipedia 40

• Primärzellen, umgangssprachlich auch als Batterie bezeichnet. Kennzeichnend ist, dass nach Zusammenfügen die Zelle aufgeladen ist und einmalig entladen werden kann. Die Entladung ist irreversibel und die Primärzelle kann elektrisch nicht mehr aufgeladen werden.

• Sekundärzellen, umgangssprachlich auch als Akkumulator oder kurz Akku bezeichnet. Nach einer Entladung können Sekundärzellen durch eine gegenüber der Entladung gegenläufigen Stromrichtung wieder neu aufgeladen werden. Die chemischen Prozesse in der Zelle laufen, limitiert durch die Zyklenanzahl, reversibel ab. Die Energiedichte von Sekundärzellen ist im Vergleich zu Primärzellen bei identischer Temperatur geringer.

• Brennstoffzellen, auch als Tertiärzellen bezeichnet. Bei diesen galvanischen Zellen wird der chemische Energieträger nicht in der Zelle gespeichert, sondern von extern kontinuierlich zur Verfügung gestellt. Die externe Zuführung ermöglicht einen kontinuierlichen und im Prinzip zeitlich unbeschränkten Betrieb. Im Sprachgebrauch steht Brennstoffzelle meist für die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. Eine Brennstoffzelle ist kein Energiespeicher, sondern ein Wandler. Die Energie zur Stromproduktion wird in chemisch gebundener Form mit den Brennstoffen zugeführt.

• Die Ladungsmenge (Kapazität), die ein Akkumulator speichern kann, wird in Amperestunden (Ah) angegeben und als „Kapazität“ (Nennkapazität) bezeichnet. Diese darf nicht verwechselt werden mit der Kapazität eines Kondensators (in Amperesekunde pro Volt (As/V), in der Einheit Farad (F) angegeben). Die angegebene Nennkapazität beim Akku bezieht sich immer auf einen bestimmten Entladestrom und nimmt insbesondere zu höheren Entladeströmen kräftig ab.

März 2017

Brandbekämpfung

So nicht: Ein Liter Wasser in Brandklassen-

einen Liter heißes Fett Feuerlöscher

Stefanie Hellbach; Quelle: stefanrick.de /safety-feuerloeschtechnik.de 41März 2017

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