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Wenn man die Zeitung liest, wird man fast täglich etwas über das Thema der knapp werdenden fossilen Rohstoffe finden können. Die wichtigste Frage ist wohl: Wie wird unsere Energieversorgung in einigen Jahren aussehen? Eine gute Alternative zu den endlichen fossilen Rohstoffressourcen bieten die nachwachsenden Rohstoffe. Da sie landwirtschaftlich angebaut werden, stehen sie immer wieder zur Verfügung.

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.

Salpetersäure ist eine der drei wichtigsten Säuren in der chemischen Industrie. Sie wird hauptsächlich zur Herstellung von Stickstoffdüngemitteln verwendet. Etwa 10-15 % nutzt man zur Herstellung von organischen Verbindungen, die zur Gewinnung von Fasern und Kunststoffen dienen. Weitere Anwendungen sind die Herstellung von Sprengstoffen und als Ätzmittel für Metalle.
Salpetersäure wird nach dem OSTWALD-Verfahren in drei Teilschritten hergestellt. Zuerst wird Ammoniak mit Luft zu Stickstoffmonooxid oxidiert, das anschließend mit Luft zu Stickstoffdioxid reagiert. Zum Schluss wird das Stickstoffdioxid mit Wasser zu Salpetersäure umgesetzt.

Aluminium ist eines der wichtigsten industriell hergestellten Metalle, das in erster Linie im Flugzeug- und Fahrzeugbau verwendet wird.
Die technische Herstellung von Aluminium erfolgt in zwei Stufen: Zuerst wird aus dem Rohstoff Bauxit reines Aluminiumoxid gewonnen, anschließend wird das Oxid in geschmolzenem Kryolith (${\text{Na}}_{\text{3}}{\text{AlF}}_{\text{6}}$) gelöst und daraus mittels Schmelzflusselektrolyse Aluminium hergestellt.
Die Elektrolyse und die vorgelagerten Prozesse sind außerordentlich energieintensiv, sodass die Herstellung des Metalls durch Recycling von Aluminium zunehmend an Bedeutung gewinnt.

Rauchgase sind die flüchtigen Verbrennungsprodukte von Brennstoffen, sie enthalten u. a. Schwefeldioxid. Schwefeldioxid und andere Gase werden an die Atmosphäre abgegeben. Den Vorgang der Abgabe bezeichnet man als Emission. Die Schwefeldioxid-Emission durch Rauchgase der Kohlekraftwerke kann durch verschiedene Verfahren vermindert werden.

Schwefel ist eines der häufigsten Elemente der Erdkruste. In vielen Erzen, Mineralien, Salzen und fossilen Rohstoffen ist es enthalten, doch wie wird es gewonnen? Einige gediegene Schwefelvorkommen sind bereits seit dem Altertum bekannt. Warum baut man ihn nicht mehr in so großen Mengen dort ab? Die Verfahren veränderten sich in der Geschichte und unterscheiden sich je nach Verwendungsart. Kohle und Erdöl sind die Schwefellieferanten Nummer 1 an der Wende vom 20. ins 21. Jahrhundert. Die angewendeten Verfahren sind relativ billig und schonen die Umwelt, da sie sowieso nötig sind, um die Rohstoffe qualitativ zu verbessern. In Zukunft wird hoffentlich die Schwefelaufarbeitung und Rückgewinnung noch mehr im Vordergrund stehen, um die natürlichen Schwefelvorkommen länger zu erhalten.

Schwefelsäure ist mit einer Menge von etwa 150 Millionen Tonnen pro Jahr die am meisten produzierte Chemikalie der Welt. Die Herstellung von Schwefelsäure im sogenannten Kontaktverfahren erfolgt im kontinuierlichen Prozess und umfasst drei Teilschritte: Zuerst wird z. B. durch Verbrennung von Schwefel mit Luft Schwefeldioxid gewonnen, das dann katalytisch zu Schwefeltrioxid oxidiert wird. Letzteres wird schließlich mit Wasser zu Schwefelsäure umgesetzt.

Schwefelsäure ist mit einer Weltjahresproduktion von über 150 Mio. Tonnen eine der wichtigsten industriell hergestellten Chemikalien. Die Hauptmenge dient zur Produktion von Düngemitteln und zur Herstellung von Pigmenten. Außerdem ist Schwefelsäure für unzählige organisch-technische Synthesen als Reaktionspartner, Katalysator oder Reaktionshilfsmittel von großer Bedeutung. Moderne Waschmittel, Arzneistoffe, Farbstoffe für Textilien und einige Chemiefasern könnten ohne das „Blut der Chemie“ nicht oder nur mit viel größerem Aufwand hergestellt werden.

Sekundärrohstoffe sind durch Recycling zurückgewonnene Rohstoffe, die für neue Produktionsprozesse verwendet werden können. Dazu gehören u.a. Glas, Papier, Kunststoffe.

Glas ist seit etwa 4000 Jahren bekannt und besteht in der Regel hauptsächlich aus Siliciumdioxid und verschiedenen Metalloxiden als Zusätzen. Die Struktur und damit die Eigenschaften von Glas können durch die Zusammensetzung und die Herstellungsbedingungen gezielt beeinflusst werden. Neben dem Normalglas, unserem Fensterglas, gibt es verschiedene andere Glassorten mit vielfältigen Anwendungen. Diese Spezialgläser werden in der als chemische Glasgeräte, optische Gläser, Schmuckgläser oder als Lichtleiter eingesetzt.

Sprengstoffe sind bereits seit dem Altertum bekannt. Sie werden seit dem Mittelalter als Treibladungen für die Jagd und militärische Zwecke verwendet. Ende des 19. Jahrhunderts wurden die Sprengstoffe entdeckt, die auf organischen Verbindungen beruhen. Das Zeitalter von Dynamit und TNT begann. In den beiden Weltkriegen erfuhr die Herstellung und Verwendung von Sprengstoffen einen negativen Höhepunkt. Nach den Weltkriegen wurden neue Sicherheitssprengstoffe entwickelt, die TNT und Dynamit teilweise ablösten. Im Artikel werden 15 Sprengstoffe verglichen, die alle einmal genutzt wurden oder werden, ihre Einsatzgebiete aufgezeigt und Unterschiede in der chemischen Struktur und ihren Eigenschaften erläutert.

Stahl ist schmiedbares Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von unter 2,1 %. Er wird aus Roheisen durch Oxidationsprozesse der enthaltenen Verunreinigungen hergestellt. Die Stahlerzeugung kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen.

Stickstoff ist ein Element, das mit Sauerstoff sehr viele Verbindungen bilden kann. Diese Oxide des Stickstoffes sind Molekülsubstanzen. In ihren Molekülen sind Stickstoff- und Sauerstoffatome durch polare Atombindungen miteinander verbunden.

Die bekanntesten Stickstoffoxide sind Stickstoffmonooxid (NO) und Stickstoffdioxid ($N{O}_2$).

Seitdem in den 90er-Jahren auch der breiten Öffentlichkeit bewusst geworden ist, dass wir in Müllbergen zu ersticken drohen, gewinnt die Wiederverwertung von Wertstoffen immer mehr an Bedeutung. Hinter dem so populären Symbol des „Grünen Punkts“ verbirgt sich ein komplexes System aus Abfallmanagement, Logistik und der technischen Aufbereitung verschiedenster, bunt gemischter Stoffe.

Chemisch-technische Prozesse laufen oft unter völlig anderen Bedingungen ab als ähnliche Reaktionen im Labor. Aufgrund der großen Mengen an Stoffen die verarbeitet und hergestellt werden, müssen wirtschaftliche und umwelttechnische Aspekte in der Industrie weitaus weitaus stärker berücksichtigt werden. Deshalb müssen großtechnische Verfahren einen möglichst vollständigen Stoffumsatz bei minimalem Energieverbrauch realisieren. Die Industrie hat zur Lösung der sich daraus ergebenden Probleme spezielle technische Syntheseprinzipien und Anlagen entwickelt, die hier am Beispiel eines Hochofens erläutert werden.

Teer ist eine flüssige bis feste und braune bis tiefschwarze Substanz, die aus Kohle (Braun-/Steinkohle), Holz oder anderen organischen Materialien gewonnen wird. Früher wurde Teer als Bindemittel im Straßenbelag und als Holzschutzmittel eingesetzt. Heute wird das weitestgehend vermieden, da Teer gesundheitsschädlich ist. In Deutschland ist die Verwendung im Straßenbau schon seit längerem verboten.

Je nach Ablauf der chemischen Verfahren unterscheidet man den kontinuierlichen und diskontinuierlichen Ablauf. Der Stoff- Fluss kann im Gegenstrom-, Gleichstrom- und Kreislaufprinzip erfolgen.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Chemie - Chemisch-technische Prozesse".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Bei der Verbrennung von Treibstoff im Zylinder eines Motors entstehen Auspuffgase, die Umweltschadstoffe enthalten. Um den Ausstoß der im Abgas enthaltenen Schadstoffe zu verringern, werden Katalysatoren eingesetzt.
Der Katalysator ist in den Auspuff eines Fahrzeugs eingebaut. Er besteht aus einem Keramikkörper, der von einem Blechmantel umgeben ist. Der Keramikkörper besitzt feine Kanäle in der Längsrichtung zum Auspuff.

Auf den mit Aluminiumoxid beschichteten Keramikkörper wird der eigentliche Katalysator, die Edelmetalle Platin, Rhodium und Palladium, aufgetragen.

Kommunale Abwässer sind häusliche und gewerbliche Abwässer. Abwässer enthalten Schwebstoffe und Schadstoffe. Gelangen sie unbehandelt in die Gewässer, gefährden sie die Trinkwasserversorgung und die im Wasser lebenden Organismen.

Daher wird das gesammelte Abwasser in Kläranlagen gereinigt. In der BRD fallen jährlich ca. 8 Milliarden m³ Abwasser an, das sind täglich etwa 128 l / Einwohner. Hinzu kommen die industriellen Abwässer.

Der Boden ist ein komplexes Gemisch aus anorganischen Bestandteilen, abgestorbenem organischen Material (Humus), Bodenluft und Bodenwasser mit gelösten anorganischen und organischen Substanzen.
Die anorganischen Anteile sind hauptsächlich Silicate, große Bedeutung haben Tonmineralien als Speicher für Pflanzennährstoffe. Abgestorbenes organisches Material wird von Bodenorganismen in Huminstoffe umgewandelt, die dann weiter abgebaut werden. Sie sind die wichtigste natürliche Quelle für Stickstoffdünger, außerdem besitzen sie viele funktionelle Gruppen, die Kationen binden können.

Die Verknüpfung von Aminosäuren führt zu Peptiden. Diese unterteilt man nach der Anzahl der Aminosäurereste in der Peptidkette in Oligopeptide (2 bis 9), Polypeptide (10 bis 100) und die makromolekularen Proteine bzw. Eiweiße (mehr als 100). Da die Gesamtstruktur von Peptiden sehr komplex ist, unterteilt man sie zur vereinfachten Betrachtung modellhaft in vier Ebenen, die Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur. Eiweiße nehmen wir mit der Nahrung auf. Im Körper werden die Eiweiße abgebaut und in die einzelnen Bauteile, die Aminosöuren zerlegt. Aus diesen Bausteinen bauen dann die Köperzellen ihre jeweiligen eigenen Proteine auf. 

Ein Eintrag von Düngemitteln aus der Landwirtschaft, privaten Haushalten und der Industrie in Seen und Flüsse, aber auch in Binnenmeeren führt zu einem höheren Nährstoffangebot für Algen und Uferpflanzen.
Nach zunächst starkem Pflanzenwachstum mit Sauerstoffanreicherung kommt es durch Abbau der erhöhten Masse an toten Organismus zu einer negativen Sauerstoffbilanz. Faulschlammbildung führt zu stinkenden Gewässern, es tritt eine massive Störung des Ökosystems ein. Durch verantwortliche, kontrollierte Nährstoffeinleitung und Investitionen in vermehrte Abwassereinigung kann dieser fatale Prozess aufgehalten werden.