Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Chemie
  3. 7 Chemisch-technische Prozesse
  4. 7.2 Prozesse zur Gewinnung anorganischer Stoffe
  5. 7.2.4 Technische Herstellung von Schwefelsäure
  6. Röst- und Reduktionsprozesse

Röst- und Reduktionsprozesse

Fast alle Metalle sind so unedel, dass sie in der Natur nicht elementar, sondern in Form ihrer Erze, z. B. als Oxide oder Sulfide vorliegen. Durch Anwendung bestimmter Verfahren können die Metalle aus ihren Erzen gewonnen werden. So wird beispielsweise Blei in einem Röstreduktionsverfahren aus dem sulfidischen Erz Bleiglanz gewonnen.

Sulfidische Erze sind außerdem als Rohstoff für die Schwefelsäuresynthese von Bedeutung. Aus ihnen werden – ebenfalls durch Röstprozesse – Schwefelverbindungen wie Metallsulfate oder Schwefeldioxid gewonnen, die sehr gut weiterverarbeitet werden können.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Nur sehr edle Metalle wie Gold oder Silber kommen in der Natur in metallischer Form vor. Die meisten Metalle sind vielfach als Oxide, Carbonate oder Sulfide in den Erzen enthalten. Besonders die Schwermetalle sind häufig als sulfidische Erze zu finden.

Bedeutung

In der Metallurgie röstet man die sulfidischen Erze, um aus ihnen Schwefeldioxid und das Metall, meist als Metalloxid, zu erhalten. Schwefeldioxid wird zur Schwefelsäuresynthese verwendet, die entstehenden Metalloxide werden dann zu den entsprechenden Metallen reduziert. Das Rösten ist ein notwendiger Schritt bei der Metallgewinnung, da sich die Metalle nicht direkt aus den Sulfiden gewinnen lassen, wohl aber aus ihren Oxiden.

Röstprozesse

Das Rösten ist ein Aufbereitungsprozess von Erzen, wobei diese in Röstöfen unter Luftzutritt erhitzt werden. Dabei werden die Metallsulfide unedlerer Metalle in ihre Oxide überführt. Da viele Sulfiderze auch Spuren anderer Elemente, z. B. von Arseniden und Antimoniden, Seleniden und Telluriden enthalten, entstehen außer Schwefeldioxid auch flüchtige Sauerstoffverbindungen von Arsen (As), Antimon (Sb), Selen (Se) und Tellur (Te). Diese werden ebenfalls genutzt, um aus ihnen die entsprechenden Elemente herzustellen. Werden Edelmetallerze wie z. B. Silbersulfid geröstet, kann man direkt das reine Metall (in diesem Fall elementares Silber) gewinnen.

Unedle Metalle lassen sich nur in ihre Metalloxide überführen. Durch die Temperatur und Sauerstoffkonzentration kann man regeln, ob das Metallsulfid in Schwefeldioxid und Metalloxid oder in das Metallsulfat überführt wird. Werden im Röstofen die Metallsulfate gewonnen, nennt man dies in der Metallurgie sulfatisierendes Rösten. Metallsulfate haben den Vorteil, dass sie fast alle gut in Wasser löslich sind.

Reaktionsverlauf

Umwandlung des Sulfides eines unedlen Metalles in Schwefeldioxid und Metalloxid:

4  FeS 2    +   11  O 2     →     2  Fe 2 O 3    +   8  SO 2

Umwandlung eines Edelmetallsulfides in Schwefeldioxid und das reine Metall:

Ag 2 S   +   O 2     →     2  Ag   +   SO 2

Bildung eines Metallsulfats aus dem Metallsulfid:

CuS   +   2  O 2     →     CuSO 4

Das Rösten der sulfidischen Erze ist stark exotherm. Die Entwicklung des sulfidischen Röstens wird MÜLLER VON REICHENSTEIN zugeschrieben.

Reduktionsprozesse

Die gewonnenen Metalloxide können auf unterschiedliche Weise reduziert werden. Für die großtechnische Reduktion ist es notwendig, dass das Reduktionsmittel leicht und preiswert erhältlich ist, weshalb am häufigsten Koks (Kohlenstoff) oder das aus Koks gebildete Kohlenstoffmonooxid verwendet werden.
So dient bei der Eisengewinnung im Hochofen das entstandene Kohlenstoffmonooxid als Reduktionsmittel:

2 C   +   O2    →   2 CO

Fe 3 O 4    +   4  CO    →     3  Fe   +   4  CO 2

Manche Metalle, z. B. Wolfram (W) oder Chrom, bilden jedoch mit Kohlenstoff Legierungen, weswegen sie auf andere Weise reduziert werden müssen. Eine Möglichkeit, solche Metalloxide zu reduzieren, ist die Verwendung von Wasserstoff als Reduktionsmittel.

WO 3    +   3  H 2     →     W   +   3  H 2 O

Eine weitere Möglichkeit ist die Anwendung metallothermischer Verfahren, bei denen unedle Metalle als Reduktionsmittel dienen. Zu diesen gehört beispielsweise die Aluminothermie:

Cr 2 O 3    +   2  Al    →     2  Cr   +   Al 2 O 3

Einige Metalle werden auch elektrolytisch aus Lösungen geeigneter Metallsalze gewonnen. So gewinnt man beispielsweise Zink durch katodische Reduktion aus einer Zinksulfat-Lösung.

  • Im Hochofenprozess wird Eisenoxid von Kohlenstoffmonooxid zu Eisen reduziert.
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Röst- und Reduktionsprozesse." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/roest-und-reduktionsprozesse (Abgerufen: 20. May 2025, 07:20 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • Sulfide
  • Rosten
  • Sulfidische Erze
  • Reduktionsmittel
  • Metalle
  • exotherm
  • Reduktion
  • Schwermetalle
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Das Metallzeitalter

Die Kupfer-, Bronze- und Eisenzeit werden zusammengefasst als das Metallzeitalter. Etwa um 4000 v. Chr. beginnt die Kupferzeit in Ägypten und Mesopotamien. Entdeckt wurde das Kupfer bei der Erfindung der Fayenceglasur mit kupferhaltiger Malachitfärbung. Ab 3500 v. Chr. ist in Ägypten und Babylonien Zinn bekannt, das Metall, das zur Herstellung von Bronze notwendig ist. Die älteste Bronze wurde zu dieser Zeit in einem Mischungsverhältnis von 9 (Kupfer) : 1 (Zinn) hergestellt. Etwa um 3200 v. Chr. ist der Bronzeguss in Kleinasien bekannt.
Um 1800 v. Chr. beginnt die Bronzezeit in Europa. Um 1200 v. Chr. erreicht die Bronzezeit in Europa ihren Höhepunkt. In Ägypten setzt sich zu dieser Zeit bereits die Verwendung von Eisen gegenüber Bronze durch. Um 950 v. Chr. setzt die Eisenverwendung im griechischen Kulturkreis ein. Etwa seit 700 v. Chr. beherrschen die Kelten die Eisenbearbeitung. Keltische vierrädrige Prunkwagen mit Speichenrädern, die sich bis nach Dänemark verbreiten, Schwerter aus Eisen, Hufeisen aus der Hallstattkultur Frankreichs werden gefunden. Bis 500 v. Chr. werden in der Hallstattzeit Messer verschiedener Form, Schwerter, Helm und Teilpanzer die Hauptgegenstände aus Eisen. Der Bronzeguss tritt immer mehr zurück und endet etwa um 800/700 v. Chr. In Europa beginnt die La-Tène-Zeit, benannt nach dem Schweizer Fundort. Der Bronzezierstil geht in einen relativ rohen Eisenstil über.

Chlor und Chlorverbindungen

Chlor ist als Element der VII. Hauptgruppe ein sehr reaktionsfreudiges Gas und bildet eine Vielzahl von organischen und anorganischen Verbindungen. Die wichtigsten anorganischen Verbindungen sind Chlorwasserstoff, Chlorwasserstoffsäure und die natürlich vorkommenden Metallchloride. Diese dienen als Rohstoffe zur Herstellung vieler Chemikalien und Produkte, z. B. Chlor, Natronlauge, Soda, PVC u. a. m. Kaliumchlorid wird hauptsächlich zu Kalidüngemitteln verarbeitet. Mit dem reaktiven Chlor als Ausgangsstoff kann eine Vielzahl organischer Chlorverbindungen hergestellt werden, die früher eine breite Anwendung fanden und z. T. wie der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC) auch heute noch genutzt werden. Die Verwendung vieler chlorhaltiger Produkte ist jedoch ökologisch bedenklich. So können bei der Enstorgung Umweltgifte wie Dioxine entstehen. Andere Chlorverbindungen, die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind verantwortlich für die Zerstörung der Ozonschicht in der Stratosphäre.

Der Hochofenprozess – Herstellung von Eisen und Stahl

Im Hochofen wird aus den oxidischen Eisenerzen Roheisen gewonnen.

Als Reduktionsmittel dient hauptsächlich Kohlenstoffmonooxid, das durch Verbrennung von Koks im Hochofen selbst erzeugt wird.

Der Hochofen wird von oben mit Eisenerz, Koks und Zuschlägen (u.a. Kalkstein) so beschickt, dass sich im Hochofen Schichten von Koks und Eisenerz abwechseln. Unten wird heiße Luft eingeblasen. Durch das entstehende Kohlenstoffmonooxid werden die Eisenoxide reduziert, und es sammelt sich unten flüssiges Roheisen, das in regelmäßigen Abständen entnommen wird (Abstich).

Das Roheisen wird anschließend zu verschiedenen Stahlsorten weiterverarbeitet.

Metallothermie – Verfahren zur Gewinnung von Metallen

Unter Metallothermie versteht man Verfahren, durch die bei hohen Temperaturen Metalle aus ihren Erzen hergestellt werden, wobei unedle Metalle als Reduktionsmittel eingesetzt werden.
Ein Beispiel für die Metallothermie ist die Aluminothermie, bei der Aluminium als Reduktionsmittel verwendet wird, um edlere Metalle wie Chrom aus ihren Oxiden oder Halogeniden zu gewinnen.

Dehnt man den Begriff Metallothermie auf alle Verfahren aus, bei denen mit hohen Temperaturen Metalle gewonnen werden, so lassen sich auch weitere Hochtemperaturverfahren dazuzählen. So kann man z. B. reines Titan durch Zersetzung von Titantetraiodid bei 1200 °C herstellen.

Reaktionen von Stoffen mit Wasser

Wasser ist einer der wichtigsten Stoffe auf der Erde. Es dient nicht nur als Nahrungs- und Transportmittel, sondern ist ein bedeutender Reaktionspartner und verbreitet genutztes Lösungsmittel in der Chemie, Biologie und der Technik. Die außergewöhnlichen Eigenschaften und des Wassers lassen sich mit seinen Bindungs- und Strukturverhältnissen erklären. Auf welche Weise Wasser mit anderen Partnern reagiert, hängt jedoch hauptsächlich von den Bindungseigenschaften des jeweiligen Stoffes ab. Man unterscheidet folgende Reaktionen:

  1. Hydratation
  2. Protolyse
  3. Hydrolyse
  4. Redoxreaktionen mit Wasser
  5. Komplexbildung
  6. Hydratisierung
Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025