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Experimentalvortrag zum Thema

Experimentalvortrag zum Thema. Nitrate von Jan Grosse Austing (WS 07/08). Gliederung. Einleitung Darstellung früher – heute Nachweis Verwendung von Nitraten Schulrelevanz. 1. Einleitung. Nitrat = Salz der Salpetersäure (HNO 3 ) meist gut wasserlöslich

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Experimentalvortrag zum Thema

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Presentation Transcript


  1. Experimentalvortragzum Thema Nitrate von Jan Grosse Austing (WS 07/08)

  2. Gliederung • Einleitung • Darstellung früher – heute • Nachweis • Verwendung von Nitraten • Schulrelevanz

  3. 1. Einleitung • Nitrat = Salz der Salpetersäure (HNO3) • meist gut wasserlöslich • Lösung ist farblos (sofern Kation farblos) • Struktur: nicht sondern

  4. 1. Einleitung • Einsatz von Schwarzpulver: Bedarf an Kaliumnitrat steigt • Verwendung zum Pökeln seit dem Mittelalter • Problem: natürliche Vorkommen von Salpeter (von lat.: sal petrae = Felsensalz) in Europa gering

  5. 2. Darstellung früher Darstellung früher • Entdeckung: Ca(NO3)2 an Kalkwänden in Viehställen • später: Anlegen von Salpetergärten oder -gruben Salpetergarten

  6. 2. Darstellung früher Versuch 1: Nachweis von Nitrat in Schweinestall-Putz

  7. 2. Darstellung früher Vergleichsskala Nitrat-Teststäbchen

  8. 2. Darstellung früher • Nitrifikation:

  9. 2. Darstellung früher • Bildung Calciumnitrat Ca(NO3)2-Ausblühungen

  10. 2. Darstellung früher • Umwandlung mit Pottasche (K2CO3 ): • Eindampfen der Lösung liefert KNO3

  11. 2. Darstellung früher Salpetersieder

  12. 2. Darstellung heute Darstellung heute • 1900: Ostwald-Verfahren („Ammoniak-Verbrennung“) Wilhelm Ostwald

  13. 2. Darstellung heute Versuch 2: Ostwald-Verfahren

  14. 2. Darstellung heute • mögliche Produkte: N2O, N2, NO2, NO • erwünschte Reaktion ( ):  kurze Verweilzeit am Katalysator (~10-3 s)

  15. 2. Darstellung heute • Umsetzung zu Salpetersäure:

  16. 2. Darstellung heute • Zerstörung Nitrit für Nitrat-Nachweis:

  17. 2. Darstellung heute • Darstellung von Nitraten: Salpetersäure + Metall oder -oxid/-hydroxid/-carbonat Bsp.

  18. 2. Darstellung heute • Schema: Nitrat-Darstellung heute

  19. 2. Darstellung heute NH3-Verbrennung industrielle Anlage zur HNO3-Produktion

  20. 3. Nachweis Nachweis von Nitrat • Ringprobe • mit Lunges Reagenz (nach Reduktion zu Nitrit)

  21. 3. Nachweis Versuch 3a: Nachweis von Nitrat mit der Ringprobe

  22. 3. Nachweis Versuch 3b: Nachweis von Nitrat mit Lunges Reagenz

  23. 3. Nachweis • Ringprobe

  24. 3. Nachweis • Lunges Reagenz • Reduktion Nitrat zu Nitrit • Bildung des Nitrosyl-Kations

  25. 3. Nachweis 3) Diazotierung

  26. 3. Nachweis 4) Azokupplung

  27. 4. Verwendung von Nitraten Feuerwerk Pökelsalz Kältemischungen Dünger Sprengstoff

  28. 4. Verwendung von Nitraten Verwendung von Nitraten als Dünger • Düngung = Zufuhr von Pflanzennährstoffen zur Ertrags- und Qualitätssteigerung von Nutzpflanzen • Nitrat: Stickstoffliefernde Komponente • z.B. als Kalkammonsalpeter (NH4NO3 mit ca. 22 % Kalk) Kalkammonsalpeter

  29. 4. Verwendung von Nitraten Demo 1: Düngung mit und ohne Nitrat

  30. 4. Verwendung von Nitraten • Überdüngung problematisch:  Eutrophierung, N2O-Emissionen, Trinkwasserbelastung • Grenzwert Nitrat im Trinkwasser in Deutschland: 50 mg/L

  31. 4. Verwendung von Nitraten Dümmer See im Südoldenburger Land („Schweine-Gürtel“) Topographische Karte Deutschland

  32. 4. Verwendung von Nitraten Demo 2: Nachweis von Nitrat im Trinkwasser

  33. 4. Verwendung von Nitraten Vergleichsskala Nitrat-Teststäbchen

  34. 4. Verwendung von Nitraten • Nitrat: Metabolisierung im Körper durch Bakterien (Mundhöhle, Magen-Darm u.a.) zu Nitrit

  35. 4. Verwendung von Nitraten Demo 3: Nachweis von Nitrit im Speichel

  36. 4. Verwendung von Nitraten • Nitrit gesundheitlich bedenklich, weil: • Bildung von Nitrosaminen (viele sind cancerogen)

  37. 4. Verwendung von Nitraten • Oxidation des Hämoglobins (Hb) zu Methämoglobin (MetHb) ( )  MetHb nicht mehr zum O2-Transport fähig (Säuglinge: Enzymkonzentration für Reaktion MetHb zu Hb gering) Hinweis auf Mineralwasser-Flaschen

  38. 4. Verwendung von Nitraten Verwendung von Nitraten als Pökelsalz • Kaliumnitrat (E 252) zum Pökeln seit dem Mittelalter • Konservierung durch wasserentziehende Wirkung, Hemmung des Bakteriums „Clostridium botulinum“ (Botulinustoxin) Salpeter zum Pökeln

  39. 4. Verwendung von Nitraten • heute: nicht Nitrat entscheidend beim Pökeln, sondern Nitrit • daher heute Pökelsalz nicht nitrathaltig, sondern direkte Verwendung von Nitrit • neben Konservierung: ansprechende rosa Farbe

  40. 4. Verwendung von Nitraten Versuch 4: Umrötung von Fleisch

  41. 4. Verwendung von Nitraten • Ascorbinsäure reduziert Nitrit: • Ascorbinsäure Hilfsstoff: Hemmung Nitrosaminbildung

  42. 4. Verwendung von Nitraten • Bildung von Stickoxidmyoglobin, Erhitzen

  43. 4. Verwendung von Nitraten Verwendung von Nitraten als Kältemittel • einige Nitrate lösen sich endotherm in Wasser  Eignung als Kältemittel (z.B. Einmal-Kältepack für Sportverletzungen) Einmal-Kältepack

  44. 4. Verwendung von Nitraten Versuch 5: Selbstbau eines Kälte-Packs

  45. 4. Verwendung von Nitraten

  46. 4. Verwendung von Nitraten • endothermer Lösungsvorgang  Lösung kühlt sich ab Hydratation: hier:

  47. 4. Verwendung von Nitraten • Reaktion ist exergonisch (d.h. ΔG<0): • Triebkraft der Reaktion: Zunahme der Entropie

  48. 4. Verwendung von Nitraten Verwendung von Nitraten als Oxidationsmittel/Pyrotechnik • Nitrat in Salzform bzw. in Schmelzen gutes Oxidationsmittel • Anwendungen: Schwarzpulver, Pyrotechnik Schwarzpulver

  49. 4. Verwendung von Nitraten Versuch 6: Oxidation von Holzkohle durch eine KNO3-Schmelze

  50. 4. Verwendung von Nitraten • Reaktionsgleichung Holzkohle in KNO3(l)

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