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Ver­such Ther­mit­ver­fah­ren

Hin­weis

Es wird dar­auf hin­ge­wie­sen, dass für jedes Ex­pe­ri­ment ent­spre­chend der ei­ge­nen Durch­füh­rung vor der erst­ma­li­gen Auf­nah­me der Tä­tig­keit eine Ge­fähr­dungs­be­ur­tei­lung durch­ge­führt und do­ku­men­tiert wer­den muss. Jede fach­kun­di­ge Nut­ze­rin/jeder fach­kun­di­ge Nut­zer muss die auf­ge­führ­ten In­hal­te ei­gen­ver­ant­wort­lich prü­fen und an die tat­säch­li­chen Ge­ge­ben­hei­ten an­pas­sen.

Weder die Re­dak­ti­on des Leh­rer­fort­bil­dungs­ser­vers noch die Au­to­rin­nen und Au­to­ren der ver­öf­fent­lich­ten Ex­pe­ri­men­te über­neh­men jeg­li­che Haf­tung für di­rek­te oder in­di­rek­te Schä­den, die durch ex­ak­ten, ver­än­der­ten oder feh­ler­haf­ten Nach­bau und/oder Durch­füh­rung der Ex­pe­ri­men­te ent­ste­hen. Wei­ter­füh­ren­de In­for­ma­tio­nen er­hal­ten Sie unter www.​gef​ahrs​toff​e-​schu­le-​bw.​de

Ei­sen­oxi­de (z.B. Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) kön­nen im Ther­mit­ver­fah­ren re­du­ziert wer­den. Durch die große Re­ak­ti­ons­wär­me ent­ste­hen bei­spiels­wei­se bei der Re­ak­ti­on von Fe 2 O 3 mit Al Tem­pe­ra­tu­ren < 1 von bis zu ϑ = 2.400 °C. Das ent­ste­hen­de Eisen ist bei die­ser Tem­pe­ra­tur flüs­sig und kann zum Schwei­ßen ver­wen­det wer­den.

Der fol­gen­de Ver­such < 2 muss im Frei­en oder im Abzug durch­ge­führt wer­den.

Das Loch eines Ke­ra­mik­blu­men­top­fes wird mit einem Stück Pa­pier oder Alu-Folie ver­schlos­sen. In den Blu­men­topf wird eine Pa­pier­rol­le ge­stellt und diese mit Sand um­schich­tet. Das Ther­mit­ge­misch aus 8,5 g Al (50 % Al-Grieß, 50 % Al-Pul­ver) und 25 g Fe 2 O 3 wird mit einem Mör­ser gründ­lich ver­rie­ben und in die Pa­pier­rol­le ge­ge­ben. Für das Zünd­ge­misch wer­den zu­erst 5 g KMnO 4 mit einem Mör­ser zer­klei­nert, diese mit 5 g Fe vor­sich­tig ver­mischt und auf das Ther­mit­ge­misch ge­ge­ben. In die­ses Zünd­gemisch wir ein Ma­gne­si­um­band ge­steckt, das zum Start der Re­ak­ti­on mit einem Kar­tu­schen­bren­ner ent­zün­det wird. Unter der Ver­suchs­an­ord­nung muss vor Ver­suchs­be­ginn ein Ei­sen­blech mit Sand zum Auf­fan­gen des flüs­si­gen Ei­sens ge­legt wer­den.

Auf­ga­be
For­mu­lie­re die Re­ak­ti­ons­glei­chung mit den For­meln Fe, Fe 2 O 3 , Al, Al 2 O 3 .

Suche im In­ter­net  An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten für die­ses Ver­fah­ren.

 


1 Hof­mann, Ul­rich; Rüdorff, Wal­ter: An­or­ga­ni­sche Che­mie. Braun­schweig 1966. S. 508.

2 Voll­mer, Adam: Che­mie­ver­su­che, Vor­la­gen für die Se­kun­dar­stu­fe I und II. Hedin­ger Stutt­gart, 2010.

Leh­rer­ar­beits­blatt

Ei­sen­oxi­de (z.B. Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) kön­nen im Ther­mit­ver­fah­ren re­du­ziert wer­den. Durch die große Re­ak­ti­ons­wär­me ent­ste­hen bei­spiels­wei­se bei der Re­ak­ti­on von Fe 2 O 3 mit Al Tem­pe­ra­tu­ren von bis zu ϑ = 2.400 °C. Das ent­ste­hen­de Eisen ist bei die­ser Tem­pe­ra­tur flüs­sig und kann zum Schwei­ßen ver­wen­det wer­den.

Der fol­gen­de Ver­such muss im Frei­en oder im Abzug durch­ge­führt wer­den.

Das Loch eines Ke­ra­mik­blu­men­top­fes wird mit einem Stück Pa­pier oder Alu-Folie ver­schlos­sen. In den Blu­men­topf wird eine Pa­pier­rol­le ge­stellt und diese mit Sand um­schich­tet. Das Ther­mit­ge­misch aus 8,5 g Al (50 % Al-Grieß, 50 % Al-Pul­ver) und 25 g Fe 2 O 3 wird mit einem Mör­ser gründ­lich ver­rie­ben und in die Pa­pier­rol­le ge­ge­ben. Für das Zünd­ge­misch wer­den zu­erst 5 g KMnO 4 mit einem Mör­ser zer­klei­nert, diese mit 5 g Fe vor­sich­tig ver­mischt und auf das Ther­mit­ge­misch ge­ge­ben. In die­ses Zünd­gemisch wir ein Ma­gne­si­um­band ge­steckt, das zum Start der Re­ak­ti­on mit einem Kar­tu­schen­bren­ner ent­zün­det wird. Unter der Ver­suchs­an­ord­nung muss vor Ver­suchs­be­ginn ein Ei­sen­blech mit Sand zum Auf­fan­gen des flüs­si­gen Ei­sens ge­legt wer­den.

Re­ak­ti­ons­glei­chung
Fe 2 O 3 + 2 Al ->  Al 2 O 3 + 2 Fe

Re­ak­ti­ons­ent­hal­pie
Δ r H° = (-1676 kJ + 0) - (-824 kJ) + 0 ) = -852 kJ

Eine si­che­re und schnel­le Mög­lich­keit die­sen Ver­such durch­zu­füh­ren, bie­tet das Ver­suchs­set Alu­mi­no­ther­mie im Lehr­mit­tel­be­darf für den na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Un­ter­richt


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