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Was ist Aluminiumnitrat?

Aluminiumnitrat ist ein festes Salz aus Salpetersäure und Aluminium.

Seine chemische Formel lautet Al(NO3)3, die molare Masse beträgt 213,0 g/mol, der Schmelzpunkt liegt bei 73 °C und der Siedepunkt bei 135 °C. Aluminiumnitrat kommt in vielen verschiedenen Hydraten vor, wobei Aluminiumnitrat-ix-Hydrat das am häufigsten verwendete ist.

Eigenschaften von Aluminiumnitrat

Aluminiumnitrat wird durch Auflösen von Aluminium in Salpetersäure und anschließendes Konzentrieren hergestellt. Das Anhydrat ist ein farbloses Pulver, während das Ixohydrat ein weißer Feststoff mit orthorhombischen Kristallen ist. Der Schmelzpunkt des Ixohydrats ist niedriger, aber die Zersetzungstemperatur ist höher als die des Anhydrats.

Die Verbindung kann auch als Oxidationsmittel wirken, da Salpetersäure-Ionen oxidierende Eigenschaften haben. Sie ist in Wasser, Ether und Ether löslich, und wässrige Lösungen sind aufgrund der Hydrolyse schwach sauer. Unter normalen Bedingungen ist es stabil, aber es ist hygroskopisch und zerfließt, und wenn die wasserfreie Form an der Luft bleibt, wandelt es sich allmählich in ein Hydrat um.

Es reizt die Haut und vor allem die Augen, so dass beim Umgang damit besondere Vorsicht geboten ist, z. B. durch das Tragen einer Schutzbrille.

Anwendungen von Aluminiumnitrat

1. In der Industrie

Aluminiumnitrat wird bei der Herstellung von Aluminiumoxid verwendet, da es sich bei 1200-1300 °C zu Aluminiumoxid zersetzt.

Es wird auch in der Lederindustrie verwendet, wo es als Gerbstoff und Lederzurichtungsmittel eingesetzt wird. Aluminiumnitrat wird auch als Beizmittel verwendet, wenn die Farbstoffe nicht direkt auf die Fasern abfärben. Die Aluminiumnitrat-Ionen verbinden sich mit den Farbstoffmolekülen auf den Fasern und bilden einen wasserunlöslichen Farbstoff, der eine starke Färbung bewirkt.

Aluminiumnitrat kann auch als eigenständiges Trägermetall wie Molybdän fungieren, was die Hydrierung erleichtert, da es Metalle wie Kobalt aufnehmen kann, die als Katalysator für die Hydrierung dienen würden. Diese Eigenschaft wird z. B. als Katalysator bei der Ölraffination genutzt.

Salpetersäure kann auf der Oberfläche von Aluminium, Eisen, Nickel, Chrom und Kobalt einen Oxidfilm bilden, der als “Passivität” bezeichnet wird. Die Passivität ist sehr widerstandsfähig gegen äußere Oxidation, weshalb Aluminiumnitrat manchmal zum Korrosionsschutz und zur Oberflächenbehandlung von Metallen verwendet wird.

Da Aluminiumnitratkristalle ähnliche Eigenschaften wie Urankristalle haben, werden sie auch als Ersatz für Uran verwendet, z. B. bei Laborversuchen zur Uranreinigung.

2. In der organischen Chemie

Im Labor wurde es zur Synthese von Aluminiumhydroxid verwendet. Durch die freie Natur der schwachen Base kann Aluminiumhydroxid durch Mischen von Aluminiumnitrat und Natriumhydroxid synthetisiert werden.

Salpetersäure wird aufgrund ihrer Eigenschaft, organische Verbindungen zu nitrieren, auch als Nitriermittel z. B. für Benzolringe verwendet. Salpetersäuren werden auch als Katalysatoren für die organische Synthese verwendet, da sie eine Vielzahl von organisch-chemischen Reaktionen katalysieren.

3. Weitere Anwendungen

Weitere Anwendungen sind die Verwendung als Schweißhemmer. Aluminiumnitrat, das auf die Haut aufgetragen wird, reagiert mit dem Wasser in den Schweißdrüsen tief in den Schweißdrüsen und blockiert die Drüsen zusammen mit dem Keratin in der oberen Hautschicht. Dadurch wird die Schweißsekretion physisch gehemmt und die Schweißdrüsen werden inaktiviert, wodurch eine schweißhemmende Wirkung erzielt wird. Es wird auch häufig als Schleifmittel und als analytisches Reagenz für verschiedene Substanzen verwendet.

Weitere Informationen zu Aluminiumnitrat

Rechtliche Informationen

Ammoniumnitrat-Dihydrat wird als gefährlicher Stoff eingestuft und sollte mit Vorsicht gehandhabt werden.

Was ist Salpetersäure?

Salpetersäure ist eine der gebräuchlichsten starken Säuren, die durch die chemische Formel HNO3 dargestellt wird.

Salpetersäure ist eine schädliche Chemikalie und kann in Haut, Mund, Speiseröhre und Magen eindringen. Allein das Einatmen von rauchender Salpetersäure kann die Luftröhre schädigen und zu Lungenentzündung führen. Daher sollte Salpetersäure mit großer Vorsicht gehandhabt werden.

Anwendungen von Salpetersäure

Salpetersäure wird in vielen Bereichen verwendet, u. a. in der Landwirtschaft, im Bauwesen, im Militär, in der Industrie, in der Textilindustrie, in der Chemie und in der Pharmazie. Einige häufige Verwendungen sind im Folgenden aufgeführt:

1. Rohstoffe für Düngemittel

Die drei Hauptbestandteile von Düngemitteln für das Pflanzen- und Getreidewachstum sind Stickstoff, Phosphorsäure und Kalium. Düngemittel auf der Basis von Salpetersäure werden als Stickstoffquelle verwendet.

2. Rohstoffe für Sprengstoffe

Salpetersäure wird auch bei der Synthese von Nitroverbindungen wie Nitroglycerin, Nitrocellulose, Trinitrotoluol (TNT) und Pikrinsäure verwendet. Diese sind Rohstoffe für Sprengstoffe, die auf Baustellen und im militärischen Bereich eingesetzt werden. Konzentrierte Salpetersäure wird auch als Oxidationsmittel in Raketentreibstoffen verwendet, da sie schnell mit Aminen reagiert und sich zersetzt.

3. Sonstiges

Salpetersäure wird auch als Rohstoff für die Herstellung von Zelluloid, Farbstoffen (Azofarbstoffe, Anilinfarbstoffe usw.), Pigmenten, Galvanik, Metallauflösung, Arzneimitteln, Kunstfasern, Toluoldiisocyanat, dem Hauptrohstoff für Polyurethan, und Adipinsäure verwendet.

Eigenschaften von Salpetersäure

Salpetersäure ist eine farblose Flüssigkeit mit einem Molekulargewicht von 63,02 und einem spezifischen Gewicht von 1,502. Sie hat einen Schmelzpunkt von -42 °C, einen Siedepunkt von 86 °C (98-%ige konzentrierte Salpetersäure) und 121° C (68-%ige verdünnte Salpetersäure), ist leicht löslich in Wasser und löslich in Ether und Alkohol. Sie zeichnet sich durch ihre blassgelbe Farbe, ihren eigentümlichen Geruch und ihre Rauchentwicklung an der Luft aus. Sie ist eine starke Säure und reagiert besonders stark mit Basen. Salpetersäure zersetzt sich auch bei Lichteinwirkung.

Salpetersäure hat ein starkes Oxidationsvermögen und zersetzt die meisten Metalle mit Ausnahme von Gold und Platin, aber Eisen, Chrom und Aluminium lösen sich nicht in Salpetersäure wegen ihres passiven Zustands.

Beim Erhitzen zersetzt sie sich unter Bildung giftiger Dämpfe. Sie ist ein starkes Oxidationsmittel und reagiert heftig mit brennbaren oder reduzierenden Stoffen. Sie reagiert auch heftig mit vielen üblichen organischen Verbindungen, Aceton, Essigsäure und Essigsäureanhydrid, was zu Explosions- und Brandgefahr führt.

Weitere Informationen zu Salpetersäure

Methoden der Salpetersäureherstellung

Es gibt drei industrielle Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure: Zersetzung von Salpetersäure durch Schwefelsäure, Fixierung von Stickstoff in der Luft und Oxidation von Ammoniak. Im Allgemeinen wird Salpetersäure nach der letzten Methode, der Ammoniakoxidation (dem  sogenannten ‘Ostwald-Verfahren’) hergestellt.

Das Ostwald-Verfahren besteht aus drei Hauptschritten: Oxidation von Ammoniak (NH3) zur Bildung von Stickstoffoxid (NO), Oxidation von Stickstoffoxid zur Bildung von Stickstoffdioxid (NO2) und Absorption von Stickstoffdioxid in Wasser. Jeder dieser Schritte wird im Folgenden beschrieben:

1. Oxidation von Ammoniak (NH3)
Indem ein Gemisch aus Ammoniak und Druckluft durch einen Platin-Rhodium-Katalysator geleitet wird, wird das Ammoniak zu Stickstoffmonoxid oxidiert. Dabei handelt es sich um eine exotherme Reaktion mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit und Nebenreaktionen, doch wird Stickstoffmonoxid gewonnen, wenn die Hauptreaktion mit einer hohen Ausbeute von über 90 % abläuft.

Hauptreaktion 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
Nebenreaktion 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O

2. Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO)
Die Oxidation von Stickstoffmonoxid erfolgt durch Abkühlung des Reaktionsgases, das Stickstoffmonoxid und überschüssigen Sauerstoff aus der ersten Stufe der Ammoniakoxidation enthält. Diese Oxidationsreaktion ist insofern einzigartig, als sie bei niedrigeren Temperaturen abläuft und die Abwärme aus dem Kühlprozess in der Anlage effektiv genutzt wird.

　　2NO + O2 → 2NO2

3. Absorption von Stickstoffdioxid in Wasser
Bei der Absorption des in der zweiten Reaktionsstufe entstandenen Stickstoffdioxidgases in Wasser entsteht Salpetersäure (HNO3). Da es sich hierbei um eine exotherme Reaktion handelt, führt eine Senkung der Temperatur dazu, dass die Reaktion zur Bildung von Salpetersäure führt. Die auf diese Weise erhaltene Salpetersäurekonzentration liegt in der Regel bei 55-68 % und wird als verdünnte Salpetersäure bezeichnet.

　　3NO2 + H2O → 2HNO3 +NO

Um konzentrierte Salpetersäure mit einer Konzentration von 68 % oder mehr herzustellen, ist es denkbar, das Wasser durch Erhitzen zu entfernen, um sie zu konzentrieren. Jedoch kann die Konzentration mit dieser Methode aufgrund des Phänomens der Azeotropie, bei dem die Salpetersäure parallel zur Verdampfung des Wassers verdampft, nicht über 68 % gesteigert werden. Aus diesem Grund werden zur Herstellung von konzentrierter Salpetersäure Methoden wie die Zugabe eines wasserabsorbierenden Dehydratisierungsmittels verwendet, um nur das Wasser zu entfernen.

Was ist Essigsäureanhydrid?

Essigsäureanhydrid ist eine organische Verbindung mit der Summenformel C4H6O3 und der charakteristischen Formel (CH3CO)2O. Es ist eine farblose Flüssigkeit, die mit Wasser unter Bildung von Essigsäure reagiert und mit Feuchtigkeit in der Luft, wobei Essigsäure einen starken essigsauren, stechenden Geruch entwickelt.

Reine Essigsäure (Essigsäure mit hohem Reinheitsgrad) und Eisessig (Essigsäure mit einem Reinheitsgrad von 98 % oder mehr) sind Essigsäure (CH3COOH) mit geringem Wassergehalt und unterscheiden sich von Essigsäureanhydrid.

Es ist das am einfachsten zu isolierende Carbonsäureanhydrid und wird häufig als Rohstoff in der organischen Synthese verwendet. Es bildet zum Beispiel Ester mit Alkoholen und Cellulose.

Funktionsweise von Essigsäureanhydrid

Während der Siedepunkt von Essigsäure bei 118 °C liegt, erreicht Essigsäureanhydrid einen Siedepunkt von 139,8 °C. Die entstehenden Dämpfe sind reißend und können, wenn sie an der Haut haften, Tränenfluss und Reizungen verursachen. Essigsäureanhydrid sollte daher nicht mit bloßen Händen angefasst werden und beim Erhitzen von Essigsäureanhydrid sollten die Augen geschützt werden.

Wie viele Säureanhydride hydrolysiert auch Essigsäureanhydrid zu Carbonsäuren. Im Falle von Essigsäureanhydrid entsteht Essigsäure, die mit Wasser vollständig mischbar ist:
(CH3CO)2O + H2O → 2 CH3COOH

Methoden zur Herstellung von Essigsäureanhydrid

Historisch gesehen wurde Essigsäureanhydrid erstmals von dem französischen Chemiker Charles Frédéric Gerhard im Jahr 1852 durch Erhitzen von Kaliumacetat mit Benzoylchlorid synthetisiert.

Industriell wird Essigsäureanhydrid durch Reaktion von Keten mit Essigsäure bei 45-55 °C und unter niedrigem Druck hergestellt:
H2C=C=O + CH3COOH → (CH3CO)2O

Essigsäureanhydrid wird auch durch Carbonylierung von Methylacetat hergestellt:
CH3CO2CH3 + CO → (CH3CO)2O

Anwendungen von Essigsäureanhydrid

Essigsäureanhydrid ist eine weit verbreitete Chemikalie für die Acetylierung, d. h. das Einfügen von Acetylgruppen in organische Verbindungen. Essigsäureanhydrid wird als Quelle für Acetylgruppen (CH3CO-) in den folgenden Reaktionen verwendet:

Acetylierung von Alkoholen und Cellulose

Bei der Reaktion von Essigsäureanhydrid mit Alkoholen werden Essigsäureester gebildet. Zum Beispiel ergibt die Reaktion mit Ethanol Ethylacetat:
(CH3CO)2O + CH3CH2OH → CH3CO2CH2CH3 + CH3COOH
Bei der Reaktion von Cellulose mit Essigsäureanhydrid entsteht Acetylcellulose. Letzteres wird u. a. bei der Herstellung von Tabakfiltern, Fotografien und Filmen, Kunstfasern und Kunststoffen sowie verschiedenen Beschichtungsmaterialien verwendet.

Acetylierung von aromatischen Ringen

Aromatische Ringe werden mit Essigsäureanhydrid acetyliert, wobei ein saurer Katalysator zur Beschleunigung der Reaktion verwendet wird. Ein Beispiel ist die Umwandlung von Ferrocen in Acetylferrocen:
(C5H5)2Fe + (CH3CO)2O → (C5H5)Fe(C5H4COCH3) + CH3COOH

Herstellung von anderen Säureanhydriden

Dicarbonsäuren werden bei der Behandlung mit Essigsäureanhydrid in Anhydride umgewandelt.

Essigsäureanhydrid wird auch verdünnt und als Farbstoff zum Färben von Stoffen und Blütenblättern verwendet. Weitere Verwendungszwecke sind die Herstellung von Vinylacetat, Arzneimitteln und Parfüms.

In den letzten Jahren haben sich die Anwendungen auf neue Bereiche ausgedehnt, wie z. B. Celluloseacetat für Polarisationsschutzfolien für LCDs, Flüssigkristallpolymere und elastische Urethanfasern.

Regulatorische Anforderungen

Essigsäureanhydrid gilt als entflammbare Flüssigkeit, Essigsäureanhydrid und Zubereitungen, die Essigsäureanhydrid enthalten, werden als schädlich eingestuft.

Außerdem entsteht bei der Diacetylierung von Morphin mit Essigsäureanhydrid Heroin. Aus diesem Grund wurde es im Jahr 2001 als spezifizierter narkotischer psychotroper Rohstoff eingestuft.

Was ist Maleinsäureanhydrid?

Maleinsäureanhydrid ist eine weiße, kristalline Substanz, die durch Luftoxidation von Benzol und n-Butan entsteht. Maleinsäureanhydrid wird als Rohstoff für Fumarsäure verwendet, die als Lebensmittelzusatzstoff eingesetzt wird, sowie als Rohstoff für ungesättigte Polyesterharze, Harze für Farben und Tinten und Harzmodifikatoren.
Maleinsäureanhydrid ist ein Säureanhydrid und lässt sich mit Wasser leicht zu Maleinsäure hydrolysieren. Maleinsäure und ihr geometrisches Isomer, die Fumarsäure, werden als Rohstoffe für organische Säuren wie Äpfelsäure und Bernsteinsäure verwendet.
Maleinsäureanhydrid ist hautreizend, ätzend und sensibilisierend sowie sensibilisierend auf die Atemwege. Daher muss es ordnungsgemäß gehandhabt werden, d. h. es muss eine geeignete Schutzausrüstung getragen und Hautkontakt sowie das Einatmen vermieden werden.

Herstellungsverfahren und Anwendung von Maleinsäureanhydrid

Maleinsäureanhydrid wird in der petrochemischen Industrie durch die Luftoxidationsreaktion von Benzol und n-Butan hergestellt. Für diese Reaktion werden in der Regel Vanadiumoxide verwendet.

Maleinsäureanhydrid wird als Ausgangsstoff für Fumarsäure, die als Lebensmittelzusatzstoff verwendet wird, und für ungesättigte Polyesterharze eingesetzt. Maleinsäureanhydrid wird im Wesentlichen als Rohstoff für andere Materialien verwendet, z. B. als Modifizierungsmittel für Harze, Harze für Farben und Tinten und als Klebstoff für die Beschichtung von Papieroberflächen.

Maleinsäureanhydrid wird auch als Modifizierungsmittel für andere Harze wie Polypropylen verwendet, z. B. in glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), die als Rohstoffe für Wohngebäude, Automobile, Schiffe und chemische Anlagen dienen.

Beispiele für Reaktionen mit Maleinsäureanhydrid

Maleinsäureanhydrid ist ein Säureanhydrid mit der Struktur von zwei dehydrierten und in einem Molekül kondensierten Carbonsäuren. Im Allgemeinen reagieren Säureanhydride mit Wasser unter Hydrolyse, und Maleinsäureanhydrid reagiert ebenfalls mit Wasser unter Bildung von Maleinsäure. Maleinsäure hat eine cis-Struktur, kann aber unter verschiedenen Bedingungen in die trans-Form, die Fumarsäure, isomerisieren. Außerdem kommt es beim Erhitzen auf 160 °C zu einer Dehydratisierungsreaktion der Maleinsäure, die sich in Maleinsäureanhydrid umwandelt.
Maleinsäureanhydrid wird auch als synthetischer Rohstoff für organische Säuren wie Äpfelsäure und Bernsteinsäure verwendet. Apfelsäure ist eine Verbindung, bei der die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung der Maleinsäure mit Wasser unter Bildung eines Wasserstoffatoms an einem Kohlenstoff und einer Hydroxylgruppe am anderen reagiert. Apfelsäure kann sowohl aus Maleinsäure als auch aus Fumarsäure hergestellt werden, aber in der Industrie wird Apfelsäure häufig dadurch hergestellt, dass man Wasser unter Druck auf Fumarsäure einwirken lässt. Einige Chemieunternehmen verwenden Maleinsäureanhydrid als Rohstoff für die Herstellung organischer Säuren wie Apfelsäure.

Sicherheit von Maleinsäureanhydrid 

Maleinsäureanhydrid ist ein weißer Kristall, der sublimiert und einen irritierenden Geruch verströmt. Als Feststoff ist Maleinsäureanhydrid  ein brennbarer Stoff mit einem Flammpunkt von 102 °C und muss daher mit Vorsicht gehandhabt werden.

Maleinsäureanhydrid hat sich als hautreizend, ätzend und atemwegssensibilisierend erwiesen, so dass es mit entsprechender Schutzausrüstung gehandhabt werden muss.

Was ist Phthalsäureanhydrid?

Phthalsäureanhydrid ist eine Art Säureanhydrid mit einer Struktur, die aus zwei Carboxygruppen (Carboxylgruppen) der Phthalsäure besteht, denen ein Molekül Wasser entzogen wurde.

Phthalsäureanhydrid wird durch Erhitzen und Dehydratisierung von Phthalsäure gewonnen. Für die industrielle Massenproduktion wird Naphthalin oder Ortho-Xylol in der Gasphase mit Vanadiumpentoxid als Katalysator oxidiert.

Phthalsäureanhydrid wird durch intramolekulare Dehydratisierung der stabilen Verbindung gewonnen, die sich wie andere Carbonsäureanhydride durch Reaktion mit Wasser in Phthalsäure umwandelt.

Anwendungen von Phthalsäureanhydrid

Phthalsäureanhydrid wird zur Herstellung von Phthalsäureestern wie Dioctylphthalat verwendet, einem Weichmacher, der zur Erweichung von Kunststoffen eingesetzt wird.

Weitere Verwendungszwecke sind Pigmente und Alkydharze wie Polyesterharze und Kunstharzlacke, Farbstoffe wie Phenolphthalein, Fluorescein und Eosin sowie als synthetischer Rohstoff für Arzneimittel.

Sie werden in großem Umfang als Rohstoffe verwendet, vor allem für Tapeten und Bodenbeläge im Wohnungsbau, Beschichtungen für elektrische Leitungen und PVC-Leder für Möbel und andere Anwendungen.

Was ist Silbercarbonat?

Silbercarbonat ist ein Karbonat von Silber mit der chemischen Formel Ag2CO3 (auch Silber(I)-carbonat genannt, weil Silber in dieser Verbindung einwertig ist).

Bei Raumtemperatur liegt es als hellgelbes bis gelb-grünes Pulver vor. Es wird durch Mischen von Silbernitrat mit wasserlöslichen Carbonaten (z. B. Ammoniumcarbonat) synthetisiert.

Das Gemisch wird in der Regel in einem wässrigen System hergestellt, und das entstandene Silbercarbonat wird als wasserunlöslicher Niederschlag gewonnen. Das Molekulargewicht beträgt 275,75 und die CAS-Nummer lautet 534-16-7.

Anwendungen von Silbercarbonat

1. Als Katalysator und Reagenz

Silbercarbonat wird hauptsächlich als Katalysatorrohstoff und Reagenz verwendet. Es wird auch als Rohstoff für organische saure Silbersalze verwendet, da es in organischen Säuren löslich ist. Andere organische saure Silbersalze als Silbercarbonat haben unmittelbar nach der Synthese ebenfalls eine gelbe Farbe, sind aber lichtempfindlich und färben sich dunkel.

Ein bekannter Katalysator ist das Fétizon-Reagenz, das ein milder Katalysator für Oxidationsreaktionen ist. Es besteht aus Silbercarbonat, das in Celit eingelagert ist. Die gebräuchlichste Methode zur Herstellung von Fétizons Reagenz im Labor ist jedoch die Zugabe von Celit zu einer wässrigen Silbernitratlösung und die anschließende Zugabe von Natriumkarbonat, um Silbercarbonat zu bilden.

Andererseits werden einige Reagenzien in Form von Fétizons Reagenz verkauft. Es wird auch zur Katalyse der regioselektiven Benzylierung von Kohlenhydratderivaten und als Base für die Palladium-katalysierte Oxyarylierung von Olefinen verwendet.

Weitere Anwendungen sind die Färbung biologischer Komponenten (z. B. Färbung von Proben bei pathologischen Untersuchungen). Silbernitrat wird jedoch auch als Silberreagenz in der allgemeinen Silberfärbung verwendet.

2. Als Silberverbindungen

Silberverbindungen werden als Silberverbindungen in Silberspiegelschichten bildenden Zusammensetzungen in metallischen Beschichtungen und als Materialien für leitfähige Klebstoffe (Silberpasten) verwendet, die herkömmliches Lot ersetzen.

3. Als auf sichtbares Licht ansprechende Verbindungen und Photokatalysatoren

Die Eigenschaft von Silbercarbonat, auf sichtbares Licht zu reagieren, wird als Ausgangsmaterial für auf sichtbares Licht reagierende Halbleiter und Photokatalysatoren genutzt.

Eigenschaften von Silbercarbonat

Das Erscheinungsbild ist ein hellgelbes bis gelbgrünes Pulver. Das Produkt ist manchmal in kleinen Klumpen erhältlich. Unmittelbar nach der Synthese hat es eine hellgelbe Farbe, dunkelt aber nach, wenn es der Umgebungsluft und dem Licht ausgesetzt wird. Die Dunkelfärbung ist auf die teilweise Bildung von Silberoxid und die Freisetzung von Silber zurückzuführen, und für die Lagerung ist eine Lichtabschirmung wichtig.

Aus diesem Grund werden für viele kommerzielle Produkte braune Flaschen verwendet. Silbercarbonat ist praktisch unlöslich in Wasser. Es benötigt das 30 000-fache seines Volumens in kaltem Wasser oder das 2000-fache seines Volumens in heißem Wasser, um sich vollständig aufzulösen.

Andererseits löst es sich gut in verdünnter Salpetersäure, Schwefelsäure, Ammoniakwasser und alkalischen Zyanidlösungen. Beim Erhitzen zersetzt es sich bei etwa 210-220 °C unter Bildung von Silberoxid und Kohlendioxid. Bei noch höheren Temperaturen bildet sich reines Silber. Es kann auch durch Licht verändert werden, so dass bei der Lagerung eine Lichtabschirmung erforderlich ist.

Weitere Informationen zu Silbercarbonat

Toxizität, Gefahren und geltende Rechtsvorschriften

Die LD50 (akute Toxizität) bei oraler Verabreichung beträgt 3731 mg/kg (Ratte) und ist in der UN-GHS-Klassifizierung als Klasse 5 eingestuft.

Der Stoff ist in Klasse 2 für Hautverätzung und Hautreizung und in Klasse 2B für schwere Augenschäden oder Augenreizung eingestuft und ist somit giftig. Daher ist bei der Handhabung Schutzausrüstung wie Handschuhe und Schutzbrille erforderlich.

Kann mit starken Oxidationsmitteln reagieren, daher sollte eine Vermischung vermieden werden (starke Oxidationsmittel sind gesetzlich eher als Gefahrstoffe der Klasse 1 oder 6 geregelt). Im Falle eines Brandes entsteht bei vollständiger Verbrennung Kohlendioxid und bei unvollständiger Verbrennung Kohlenmonoxid. Gleichzeitig entstehen Silberoxide, die beide schädlich für den menschlichen Körper sind.

Was ist Zinkcarbonat?

Zinkcarbonat ist das Karbonat von Zink, eine weiße, pulverförmige Substanz mit tetragonaler Kristallstruktur. Es wird gewöhnlich als basisches Zinkcarbonat bezeichnet und hat die Summenformel ZnCO3. Die Zusammensetzung ist jedoch nicht stabil und die typische chemische Formel 2ZnCO3, 3Zn(OH)2, H2O wird in der Industrie verwendet.

Zinkcarbonat kommt in der Natur in Rhyozinkerz vor, das sich beim Erhitzen auf 140 °C zersetzt, wobei Zinkoxid und Kohlendioxid entstehen. Wenn Bleisalzlösungen mit Alkalicarbonat reagieren, entsteht basisches Zinkkarbonat. Zinkkarbonat ist praktisch unlöslich in Wasser.

Anwendungen von Zinkkarbonat

Zinkkarbonat wird als Pigment zum Bemalen von Keramik und als pharmazeutischer und Lebensmittelzusatzstoff in Salben verwendet. Es wird auch als Feuerschutzmittel für den Brandschutz von Holz verwendet. Außerdem wird es unter anderem als Rohstoff für Gummimischungen, für die Galvanisierung und als Katalysator verwendet. Es wird auch als Zusatzstoff in der Tierfütterung verwendet, wo es hilft, Appetitlosigkeit und schlechtes Wachstum aufgrund von Zinkmangel beim Vieh zu verhindern.

Zinkoxid, das durch Erhitzen von Zinkcarbonat gewonnen wird, wird u. a. für Flüssigkristall-Leuchtstoffröhren und zur Abschirmung gegen ultraviolette Strahlung verwendet.

Die Verzinkung wird häufig bei Stahlblechen und Stahlrahmen verwendet, um Rost zu verhindern, aber wenn die Zinkoberfläche mit Feuchtigkeit oder Luft in Berührung kommt, bildet sich ein Zinkhydroxidfilm. Wenn das Zinkhydroxid oxidiert, wird es zu Zinkkarbonat, das eine rostvorbeugende Wirkung hat.

Was ist Bariumcarbonat?

Bariumcarbonat ist ein Bariumsalz der Kohlensäure.

Es kommt in der Natur als giftiger Baryt (englisch: Witherit) in hydrothermalen Ablagerungen vor, die in Kalksteinsedimentformationen entstehen. Barium wird im Allgemeinen aus Baryt (englisch: Barit oder Baryt) hergestellt. Da jedoch im Vereinigten Königreich viele giftige Baryte hergestellt wurden, wurden manchmal auch giftige Baryte als Rohstoff für Barium verwendet.

Anwendungen von Bariumcarbonat

Bariumcarbonat wird als Rohstoff für Bariumsalz, Kristallglas und Bariumglas, das in Kathodenstrahlröhren verwendet wird, eingesetzt. Es kann auch für Anwendungen wie Elektroden, Farben, Emaille, Glasuren für Keramik und Emaille, Aufkohlungsmittel für die Wärmebehandlung von Metallen und Papier verwendet werden.

In den letzten Jahren wurde Bariumcarbonat in großem Umfang als Rohstoff für elektronische Materialien verwendet. Es kann als Rohstoff für Bariumtitanat und Verbundoxide verwendet werden, die hauptsächlich in Keramikkondensatoren zum Einsatz kommen.

Außerdem wird es häufig als Rohstoff für PTC-Thermistoren, für Sputterglas für optisches Glas und Halbleiter sowie für die Bariumkomponente von Leuchtstoffen verwendet. Außerdem ist Bariumcarbonat giftig und wird daher in Insektiziden und Rattengift verwendet.

Eigenschaften von Bariumcarbonat

Bariumcarbonat ist praktisch unlöslich in Wasser; seine Löslichkeit in Wasser bei 20 °C beträgt 0,0024 g/100 ml. In kohlendioxidhaltigem Wasser ist es jedoch als Bariumcarbonat löslich. Bariumcarbonat ist auch in Salpetersäure, Salzsäure und Ethanol löslich, nicht aber in Schwefelsäure.

Der Schmelzpunkt von Bariumcarbonat liegt bei 811 °C. Wird Bariumcarbonat an der Luft erhitzt, so zersetzt es sich bei 1450 °C. Es wird auch von Säuren zersetzt, wobei Kohlendioxid entsteht.

Struktur von Bariumcarbonat

Bariumcarbonat ist ein Carbonat des Bariums. Normales Bariumcarbonat ist ein farbloser Kristall. Die Anordnung der Barium-Ionen (Ba2+) und der Carbonat-Ionen (CO32-) ist identisch mit der Anordnung der Kalium-Ionen (K+) und der Nitrat-Ionen (NO3-) in Kaliumnitrat.

Neben den orthorhombischen Kristallen gibt es zwei weitere Umwandlungen, amorphe und hexagonale Kristalle, und diese drei Umwandlungen werden als α-, β- und γ-Formen bezeichnet. Bei 811 °C geht die orthorhombische γ-Form in Kohlendioxid unter hohem Druck in die amorphe β-Form und bei 982 °C in die hexagonale α-Form über.

Die chemische Formel von Bariumcarbonat lautet BaCO3, mit einer molaren Masse von 197,34 g/mol und einer Dichte von 4,286 g/cm³. Der Brechungsindex (nD) liegt bei 1,60 und die Standardbildungswärme (ΔfHo) beträgt -1219 kJ/mol.

Weitere Informationen zu Bariumcarbonat

1. Synthese von Bariumcarbonat

Bariumcarbonat entsteht, wenn Kohlendioxid durch eine wässrige Lösung von Bariumhydroxid geleitet wird. Man kann Bariumcarbonat auch als Niederschlag erhalten, indem man wässrigen Bariumsalzlösungen Alkalicarbonat zusetzt.

Industriell wird es durch Reduktion von Baryt bei 600-800 °C und Durchleiten von Kohlendioxid durch eine hydrothermale Lösung des entstandenen Bariumsulfids hergestellt.

2. Gefahren von Bariumcarbonat

Bariumcarbonat löst sich in Salzsäure auf und bildet eine wässrige Lösung mit Barium-Ionen. Daher ist die versehentliche Verwendung von Bariumsulfat als Kontrastmittel bei Röntgenaufnahmen gefährlich, da es sich in der salzsäurehaltigen Magensäure auflöst und dabei giftige Bariumionen entstehen. Aus diesem Grund wurden natürliche Mineralien, die Bariumcarbonat enthalten, als giftige Baryte bezeichnet.

William Withering entdeckte, dass giftige Baryte und Baryt chemisch verschieden sind. Schwerspat ist eine Art Sulfatmineral, dessen chemische Zusammensetzung Bariumsulfat (BaSO4) ist. Giftige Schwerspatkristalle werden durch calciumsulfathaltiges Wasser in Bariumsulfat umgewandelt, so dass die Oberfläche des Kristalls oft mit Schwerspat bedeckt ist.

Was ist Borkarbid?

Borkarbid ist eine Verbindung aus Bor und Kohlenstoff, die auch als Borcarbid bekannt ist.

Die chemische Formel von Borkarbid lautet B4C, und seine physikalischen Eigenschaften sind ein glänzendes, grau-schwarzes Pulver mit hervorragender chemischer Stabilität bei Raumtemperatur, das unempfindlich gegen Säuren und Laugen ist. Borkarbid ist eine extrem harte Substanz unter den Keramiken, mit einer Härte auf der modifizierten Mohs-Skala, die nur von Diamant übertroffen wird (Diamant: 15, Borkarbid: 14), und einer hervorragenden Verschleißfestigkeit.

Anwendungen von Borkarbid

Aufgrund seiner hohen Härte und ausgezeichneten Verschleißfestigkeit wird Borkarbid in vielfältiger Weise verwendet, vor allem in Produkten, die eine lange Lebensdauer erfordern. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören Schneidwerkzeuge, Düsen für Strahlgeräte, Schleifmittel (Pulver und Splitt), Cermets, Mörtel und kugelsicheres Panzermaterial. Seine hohe elektrische Isolierfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit ermöglichen den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen, und es wird häufig in industriellen Anwendungen wie Festplattenköpfen und elektronischen Bauteilen verwendet.

Natürliches Bor (B) enthält etwa 20 % Bor-10 (10B). Bor-10 hat die Eigenschaft, Neutronen zu absorbieren, so dass Borkarbid mit einem hohen Borgehalt eine hohe Neutronenabsorptionskapazität aufweist. Borkarbid wird daher als Material zur Steuerung der Spaltreaktion und zur Neutronenabschirmung in Kernreaktoren verwendet.

Eigenschaften von Borkarbid

Borkarbid hat ein Molekulargewicht von 55,25, ein spezifisches Gewicht von 2,51 und einen Schmelzpunkt von 2350 °C. Es hat einen hohen Schmelzpunkt, hohe Härte, niedriges spezifisches Gewicht, Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit und Neutronenabsorptionsvermögen.

Bei hohen Temperaturen reagiert es mit Chlor unter Bildung von Bortrichlorid. Es ist weniger sauerstoffbeständig und beginnt in Pulverform ab 570 °C zu oxidieren. Im Allgemeinen wird es von Säuren und Laugen nicht angegriffen, aber durch Alkalischmelzen und Säuren, einschließlich Flusssäure, zersetzt und aufgelöst. Bei der Zersetzung durch Säuren wird eine Druckzersetzungsmethode mit einer Mischung aus Flusssäure und Salpetersäure angewandt.

Struktur von Borkarbid

Die Kristallstruktur von Borkarbid ist rhomboedrisch. Die Struktur besteht aus einem rhomboedrischen Einheitsgitter mit drei Kohlenstoffatomen auf der Diagonale, die an jedem Scheitelpunkt ein Ikosaeder aus Bor bilden.

Der zentrale Teil der diagonalen Kohlenstoffkette ist besonders anfällig für die Substitution durch Bor, und das ikosaedrische Bor kann umgekehrt teilweise durch Kohlenstoff ersetzt werden. Die Anzahl der Peaks und die Intensitätsverhältnisse in den Pulver-Röntgenbeugungsdiagrammen bleiben weitgehend unverändert, da das Kristallskelett unverändert bleibt und nur elementare Substitutionen stattfinden.

Arten von Borkarbid

Borkarbid ist in verschiedenen Formen erhältlich, u. a. als Schüttgut und in Pulverform. Borkarbid in loser Form wird zu keramischen Produkten wie blanken Platten, Düsen, Dichtungen und Pellets verarbeitet, die in Anwendungen wie Kugelsicherung, Sandstrahlen, Wasserstrahltechnik und Maschinenabdichtung eingesetzt werden. Partikuläres Borkarbid wird als Schleifmittel für Produkte aus harten Materialien, als Antioxidationsmittel für feuerfeste Materialien und als SiC-Sinterhilfsmittel verwendet. In partikulärer Form wird je nach Anwendung Borkarbid mit einheitlicher Partikelgröße verwendet.

Weitere Informationen über Borkarbid

Verfahren zur Herstellung von Borkarbid

Industriell wird Borkarbid durch Erhitzen eines Gemischs aus einer Borquelle wie Boroxid und Kohlenstoff auf hohe Temperaturen in einem Elektroofen synthetisiert (thermisches Kohlenstoffreduktionsverfahren). Als Borquelle wird Borsäure (H3BO3) oder Boroxid (B2O3) verwendet, als Kohlenstoffquelle Aktivkohle oder Petrolkoks. Obwohl die Synthesetemperatur hoch ist, sind die Rohstoffe billig und unbedenklich, so dass sich das Verfahren für die Massensynthese eignet.
Andere Methoden zur Herstellung von Borkarbid sind:

1. direkte Reaktion von Bor und Kohlenstoff

Es wird behauptet, dass es einfacher ist, reines Borkarbid durch direkte Reaktion von Bor und Kohlenstoff zu erhalten, aber diese Methode wird nicht industriell genutzt, da hochreines metallisches Bor extrem teuer ist.

2. Synthese aus Verbundkarbiden

Borkarbid wird aus TiO2-SiO2-B2O3-Glasbestandteilen als Ausgangsmaterial synthetisiert. Andererseits werden gleichzeitig auch Titancarbid und Siliciumcarbid hergestellt.

3. Synthese aus Borsäureanhydrid oder Borax, Magnesium und Kohlenstoff

Das Verfahren zur Synthese von Borkarbid aus Boroxid und Kohlenstoff erfordert hohe Temperaturen, wohingegen Borkarbid durch Zugabe eines Reduktionsmittels wie z. B. Magnesium bei relativ niedrigen Schallpegeln synthetisiert werden kann.

Was ist Tantalcarbid?

Tantalcarbid ist eine Verbindung aus metallischem Tantal und Kohlenstoff. Seine Zusammensetzungsformel lautet TaC.
Sein Schmelzpunkt liegt sehr hoch, zwischen 3740 °C und 3880 °C, und es zeichnet sich durch eine extrem hohe Härte aus.

Seine Mohshärte, die die Härte bei Kratzern angibt, beträgt 9-10, womit er nach Diamant die zweithöchste Mohshärte aufweist.

Was seine Eigenschaften betrifft, so löst es sich nicht in Wasser, verdünnten Säuren und verdünnten Laugen, reagiert jedoch leicht mit Schwefelsäure und Fluorwasserstoff. Außerdem weist Tantalcarbid, obwohl es eine Verbindung ist, eine elektrische Leitfähigkeit auf, die mit der von Metallen vergleichbar ist.

Somit ist Tantalcarbid aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit und elektrischen Leitfähigkeit für viele Anwendungen sehr vielversprechend. Allerdings liegt Tantalcarbid in der Regel in Pulverform vor.

Da Tantalcarbid einen hohen Schmelzpunkt hat, ist es jedoch schwierig, mit herkömmlichen Heißpressverfahren einen ausreichend gesinterten Körper herzustellen. Es wird jedoch erwartet, dass neue Verarbeitungsmethoden wie das Entladungsplasmasintern zu qualitativ hochwertigen Sinterkörpern führen werden.

Anwendungen von Tantalcarbid

Tantalcarbid hat aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit und hohen Härte ein vielfältiges Anwendungsspektrum.
Zum einen kann Tantalcarbid durch Sintern zu Cermet (einer ultrahohen Legierung) verarbeitet werden.

Darüber hinaus wird es aufgrund seiner hohen Feuerfestigkeit und hohen Härte häufig in Industrieprodukten wie feuerfester Keramik, Schneidwerkzeugteilen, Hartmetallwerkzeugen, Schneidwerkzeugen und verschleißfesten Werkzeugen verwendet.

In den letzten Jahren wird es vor allem zunehmend in Ausrüstungsteilen für die Bearbeitung von Automobilteilen verwendet. Weitere Verwendungszwecke sind die Zugabe von Wolframkarbidlegierungen zur Herstellung von Sinterkarbiden.

Darüber hinaus wird sein hoher Schmelzpunkt zur Beschichtung von Hochtemperatur-Heizelementen für Hersteller von Hochtemperaturöfen verwendet.