Chemie "ganz leicht erklärt"

Die 11a hat im Rahmen der Studienzeit von ihrer Chemie-Lehrerin Julia Klingele die Aufgabe bekommen, einen Artikel zum Thema Benzin für eine imaginäre Jugendzeitschrift zu verfassen. Der 11.Klässler Titus erklärt in "Chemie - ganz leicht erklärt" dem "Heft für große und kleine Chemiker" den Zusammenhang von Benzin, Kohlenstoffdioxid und dem Treibhauseffekt.

Chemie „ganz leicht erklärt“

Benzin!

Die jüngeren Leser unter euch wissen vielleicht gar nicht so direkt was Benzin ist. Diejenigen die schon 16 sind und ein Kraftfahrzeug fahren wissen es auf jeden Fall, da es ihnen spätestens nach 200 km Fahrweg begegnet – an der Tankstelle. Benzin ist das Zeug, das die Autos und Motorräder brauchen um fahren zu können, sozusagen deren Nahrung also.
Doch fangen wir mal ganz am Anfang an.
Benzin entsteht aus Erdöl. Erdöl ist vorzufinden in Ländern des arabischen Raumes. Weitere wichtige Länder die viel Erdöl vorweisen sind USA, Russland, Irak und Kanada. Das sind aber nur Beispiele. Von dort aus wird das Erdöl dann in die verschiedenen Länder verfrachtet. In den einzelnen Ländern wird das Erdöl dann in Raffinerien destilliert.
Was das bedeutet und wie der Vorgang aussieht erkläre ich nun kurz:
Das Rohöl wird in der Raffinerie (so heißt der Ort wo das Öl in Benzin gewandelt wird) in Tanks gelagert. Rohöl enthält Salze. Diese und andere Fremdstoffe werden im sogenannten Entsalzer entfernt. Dann gelangt das Öl in die Vorwärmung. Nachdem das Öl nun vorgewärmt ist, gelangt es in einen Ofen, wo es nun auf die erforderlichen Temperaturen um circa 380°C erhitzt wird. Dadurch entsteht ein Dampf-Flüssigkeits-Gemisch. Die flüssigen Bestandteile, die aus langkettigen Alkanen bestehen, sinken zum Grund währenddessen die gasförmigen Rohölbestandteile, die aus kürzeren Alkan ketten besteht, nach oben steigen. Durch diesen Vorgang trennen sich die verschiedenen Bestandteile des Rohöls, wodurch später die verschiedenen Benzinsorten gemischt werden können. Das heißt: das Flüssig-Gemisch am Boden ist schon fast der fertige Diesel und das Schweröl. Wenn die Hersteller Benzin „Super“ herstellen wollen, müssen sie das Dampfgemisch weiter oben abfangen und es abkühlen lassen, sodass wieder flüssiges Benzin entsteht.

Bild Nr.1: Raffinerie – Der Ort an dem Öl in Benzin umgewandelt wird
Quelle: https://www.heiderefinery.com/de/ueber-uns/



Die Verschiedenen Benzin-Sorten werden nun einfach zu den Tankstellen gebracht und dort sind sie dann bereit, um in das Auto gefüllt zu werden und von Kohlenwasserstoffen in Kohlenstoffdioxid und Wasser umgewandelt zu werden.
Das Schweröl, das sich am Boden des Ofens wiederfindet, ist einfach nicht für Benzinmotoren geeignet, da es aus langkettigen Alkanen besteht. Man könnte es nur maximal für Diesel-Schiffsmotoren nutzen. Um dieses Schweröl aber trotzdem für die normalen Kraftfahrzeuge nutzen zu können, erhitzt man es erst auf circa 600°C und bricht dadurch die langkettigen Alkane sozusagen auf (=Cracken). Auf dem Bild (hier Links) sieht man den Vorgang des Crackens in bildlicher Form. Von dem Material des Schweröls, durch das System so das man am Ende durch den Reaktor die Crack Produkte vorweißen kann.

Bild Nr.2: Vorgang des Crackens
Quelle: Hrsg. W. Asselborn, M. Jäckel, K. T. Risch, Schroedel, 2007, Chemie Heute (ISBN: 978-3-507-86016-2), Seite 271.

Reforming ist ein ähnlicher Vorgang wie Cracken. Nur, dass nicht aus einer langen Kette kürzere Ketten gemacht werden, sondern beim Reforming verzweigte Alkan-Ketten erzeugt werden und somit eine neue Form mit neuen Eigennschaften entsteht.

Bild Nr.3: Veranschaulichung des CO2-Wasserdampf-Gemsiches (Abgase der Autos). Dies sind die Haupt-Produkte welche Autos mithilfe des Benzins entwickeln und welche den Klimawandel sehr beschleunigen.
Quelle: https://www.aerzteblatt.de/nachrichten/53991/Neuralrohrdefekte-durch-Autoabgase

Das böse CO2

CO2, oder auch Kohlenstoffdioxid genannt, begegnet uns vor allem in einer Situation: beim Atmen. Was wir ausatmen ist Kohlenstoffdioxid, was aber nicht bedeutet, dass man aufhören sollte zu atmen. Nein, der schädliche Stoff entsteht hauptsächlich beim Fahren eines Kraftfahrzeuges. Die globalen Auswirkungen sind heutzutage durch den Klimawandel nicht mehr abzustreiten. Aber was haben denn eigentlich unsere Autos und deren Abgase damit zu tun, dass es auf unserem Planeten immer wärmer wird und keine Schneeballschlachten mehr wie früher stattfinden können?! Die Antwort gibt es wie immer am einfachsten in unserer „Chemie ganz leicht erklärt“ Ausgabe. Die Abgase, die unsere Autos beim Verbrennen des Benzins produzieren bestehen ja nun bekanntlicherweise überwiegend aus CO2 und Wasser, was durch folgende Reaktionsgleichung erklärt werden kann.
Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Benzin (vereinfacht als Oktan mit 8 Kohlenstoff-Atomen): C8H18 + 12,5 O2  8 CO2 + 9 H2O
Weitere Fakten, die eigentlich jedem bekannt sein sollten sind, dass unsere Erde von der Sonne bestrahlt und erwärmt wird. Im Normalfall steigt die Wärme der Erde dann auch wieder nach oben und ins Weltall hinaus, wo sie dann natürlich durch die steigende Höhe abkühlt. Problem ist aber nun, dass das CO2 in unserer Atmosphäre zwar die Wärme, welche von der Sonne kommt, durchlässt aber nicht mehr umgekehrt. Das heißt: die Wärme die von der Erde kommt und eigentlich nach oben entfliehen will, kann das nun nicht mehr tun und bleibt in der Atmosphäre. Die Erde heizt sich auf. Der Fachbegriff, welchen ihr noch des Öfteren in der Schule oder sonst wo hören werdet um den Vorgang zu beschreiben, ist: „Der Treibhauseffekt“.
Das Element Kohlenstoff, das auch Bestandteil des CO2 ist, ist in der Natur weit verbreitet. Es liegt in unterschiedlichen Verbindungen vor. Diese Verbindungen können ineinander übergehen. Sie kommen in der Atmosphäre, im Boden, in Pflanzen, in Lebewesen und auch im Wasser vor. Der Übergang wird als Kohlenstoffkreislauf bezeichnet. Das Wort Kohlenstoffkreislauf heißt, wie im Namen schon deutlich erkennbar, der Kreislauf von dem Element Kohlenstoff.

Hier auf der Abbildung ist dieser Kreislauf sehr schön zu sehen, sodass man sich den Vorgang auch nochmal bildlich vorstellen kann.
Bild Nr.4:
Quelle: https://www.lenntech.de/kohlenstoffkreislauf.htm


Als Erklärungsbeispiel nehme ich jetzt mal ein Beispiel, das auch den Menschen betrifft, um das Ganze auch möglichst interessant für dich zu machen.
Es fängt damit an, dass der Mensch Kohlenstoffdioxid, also CO2 ausatmet.
Das CO2 ist aber genau die Verbindung, die die Bäume „einatmen“ und dann zu O2 (Sauerstoff) umwandeln. Der Vorgang wird Fotosynthese genannt. Man kann jetzt einfach den direkten Weg gehen und sagen, dass die Menschen diejenigen sind die wieder das O2 einatmen und somit hätte man seinen ersten kleineren Kohlenstoffkreislauf.
Fossile Brennstoffe: So verrückt wie es am Anfang klingen mag, so spannend ist dieser Begriff letzten Endes doch. Im Namen steckt eigentlich schon die Erklärung für den Begriff.
• Fossil = (Vom lateinischen fossilis „ausgegraben“) bezeichnet jedes Zeichen vergangenen Lebens. Sei es versteinert oder auch in flüssiger Form von Erdöl. Es ist denkbar, dass ein Dinosaurier, welcher vor Millionen von Jahren lebte, sich über die ewige Zeit zersetzte und zu Erdöl wurde.
• Brennstoff = Alles, was wir verbrennen können um Energie, Wärme oder auch Strom zu erzeugen.

Fossile Brennstoffe sind also die Brennstoffe, welche sich vor vielen Millionen Jahren entwickelt haben und nun zur Energiegewinnung genutzt werden. Ist es nicht verrückt, dass man vielleicht an der Tankstelle einen Tyrannosaurus Rex in den Tank fließen lässt?
Wenn Kohlenstoffdioxid durch Wasser geleitet und damit reagiert, entsteht Kohlensäure. An einem Beispiel probiere ich das kurz nochmal anders und besser zu verdeutlichen. Ein alltägliches Beispiel sind die Sprudelautomaten, dort wo man normales Wasser in Sprudel umwandeln kann. Dort passiert genau dieser Vorgang. Die Salze der Kohlensäure werden Carbonate genannt und sie sind ebenso Bestandteil des Kohlenstoffkreislaufes wie das CO2. In der Natur finden wir sie zum Beispiel als Muschelschalen, in denen der Kohlenstoff sozusagen langfristig gespeichert wird…

Das war es nun mit einem Ausflug in die chemische Welt und ihrer vielen verrückten Begriffe und Gesetze. Wir als Zeitschriftteam hoffen, es hat euch Spaß gemacht und hauptsächlich, dass ihr etwas gelernt habt.

Die Quellen-Angabe

Den Text habe ich zu 100% geschrieben und nirgendswo her kopiert. Ich habe Informationen aus dem Internet bezogen und nachgelesen im Chemie Buch oder auf Internet Seiten wie Chemie.de & Wikipedia aber es nicht eine Zeile im Bericht, die man im Internet finden könnte, da alles meine eigen formulierten Worte sind. Somit gebe ich jetzt noch ein paar Quellen an wo ich nachrecherchiert habe:
– Mein Chemiebuch: Hrsg. W. Asselborn, M. Jäckel, K. T. Risch, Schroedel, 2007, Chemie Heute (ISBN: 978-3-507-86016-2)
– https://www.chemie.de/lexikon/Erd%C3%B6lraffinerie.html (Raffinerie)
– https://de.wikipedia.org/wiki/Motorenbenzin (Allgemein Infos über Benzin)
– https://de.wikipedia.org/wiki/Cracken (Cracken)
– https://www.lenntech.de/kohlenstoffkreislauf.htm (Kohlenstoffkreislauf)

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