月: 2023年7月

Was ist Natriumpersulfat?

Natriumpersulfat, auch bekannt als Natriumluoxodisulfat oder Natriumpersulfat, ist eine Substanz mit der Molekularformel Na2S2O8.

Es gibt zwei Arten von Persulfat: Peroxomonoschwefelsäure (Summenformel: H2SO5) und Peroxodischwefelsäure (Summenformel: H2S2O8), aber der Begriff Natriumpersulfat bezieht sich im Allgemeinen auf das zweiwertige Natriumsalz der Peroxodischwefelsäure. Die CAS-Nummer, die eine eindeutige chemische Nummer ist, lautet 7775-27-1. Das Molekulargewicht beträgt 238,1 g/mol.

Bei Raumtemperatur und -druck liegt es in weißer, kristalliner Form vor und hat einen leicht stechenden Geruch. Seine Löslichkeit in Wasser beträgt 556 g/L bei 20 °C, aber es ist unlöslich in Ethanol und leicht abbaubar in Ethanol. Wässrige Lösungen sind neutral oder leicht sauer. Es hat keinen Siede- oder Schmelzpunkt und zersetzt sich beim Erhitzen bei Temperaturen über etwa 180 °C.

Anwendungen von Natriumpersulfat

Natriumpersulfat wird in der Industrie als starkes Oxidationsmittel verwendet. Beispiele sind Polymerisationsinitiatoren für Kunstharze und Kunstfasern, Ätzmittel für gedruckte Schaltungen und Oberflächenbehandlungsmittel für Metalle.

Am häufigsten wird es als Polymerisationsinitiator für Kunstharze und als Initiator in radikalischen Polymerisationsreaktionen verwendet. Radikalpolymerisationsreaktionen sind eine Form der Polymerisationsreaktion in der Polymerchemie, bei der Polymerketten unter Verwendung von Radikalen als Reaktionszentren gedehnt werden.

Bei der Zersetzung von Natriumpersulfat entstehen Sulfatradikale, die ihrerseits Wasserstoff oder Elektronen aus den Radikalen ziehen, was zu Kettenpolymerisationsreaktionen führt. So entstehen Polyolefine wie Polyethylen und andere Polyolefine, Polystyrol und andere Polymerverbindungen.

Eine Anwendung, die in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erregt hat, ist der oxidative Abbau von toxischen Substanzen. Beispiele hierfür sind der Abbau von Ammoniumstickstoff, der die Eutrophierung von Abwässern verursacht und von halogenierten Kohlenwasserstoffen, die den Boden verschmutzen. Die starke Oxidationskraft von Natriumpersulfat und die Tatsache, dass die Abbauprodukte Sulfationen sind, die in der Natur in großen Mengen vorkommen, machen es für diese Anwendung geeignet.

Eigenschaften von Natriumpersulfat

Natriumpersulfat und andere Peroxosulfate sind instabil und reduzieren sich leicht zu Sulfatoxid, das ein Oxidationsmittel ist. Sie sind hitze- und temperaturinstabil und zersetzen sich beim Erhitzen unter Bildung giftiger und ätzender Dämpfe (z. B. Schwefeloxide).

Der Stoff reagiert auch stark mit stark entzündlichen und reduzierenden Stoffen, Metallpulvern und starken Basen. Bei Kontakt oder Vermischung mit Alkohol zersetzt er sich unter Abspaltung des Sauerstoffs und Bildung des hochgiftigen Schwefeldioxids. Aufgrund der Beschaffenheit des bei dieser Zersetzung entstehenden Sauerstoffs ist der Stoff selbst nicht brennbar, kann aber die Verbrennung anderer Stoffe unterstützen.

Er ist daher als Gefahrstoff eingestuft.

Weitere Informationen zu Natriumpersulfat

Sicherheit von Natriumpersulfat

Was die Sicherheit für Mensch und Tier betrifft, so ist die orale Toxizität nicht hoch (Klasse 4 der GHS-Klassifizierung), aber aufgrund seiner Oxidationskraft wirkt es stark reizend auf die Atmungsorgane und die Haut. Außerdem können die Zersetzungsprodukte und der sie enthaltende Nebel hochgiftig sein, so dass bei der Verwendung eine geeignete Schutzausrüstung, einschließlich Atemschutz, getragen werden muss, die Lagerumgebung so vorbereitet werden muss, dass eine unerwartete Zersetzung verhindert wird und das Produkt so gehandhabt werden muss, dass eine Vermischung mit anderen Produkten vermieden wird.

Was den Brand- und Explosionsschutz betrifft, so handelt es sich um oxidierende Feststoffe, die bei Kontakt mit brennbaren Stoffen die Verbrennung fördern. Außerdem reagieren sie heftig mit Metallen und reduzierenden Stoffen. Eine Vermischung mit diesen Stoffen muss daher vermieden werden.

Insbesondere bei Kontakt mit Alkohol und Zersetzungsprodukten aus der Verbrennung können schädliche Schwefeloxide entstehen. 

Was ist Kaliumpersulfat?

Kaliumpersulfat ist eine Art von Persulfat, eine Oxosäure des Schwefels.

Es wird durch die Summenformel K₂S₂O₈ dargestellt und hat ein Molekulargewicht von 270,32 g/mol. Es ist auch unter dem Namen Dikaliumperoxodisulfat bekannt. Die CAS-Nummer, die eine eindeutige chemische Nummer ist, lautet 7727-21-1.

Die übliche Herstellungsmethode ist bekannt und wird auch heute noch durch die Reaktion von Ammoniumpersulfat und Kaliumhydroxid in wässriger Lösung angewendet. Bei normaler Temperatur und normalem Druck liegt es in weißer bis leicht gelblicher kristalliner Form vor und ist geruchlos.

Seine Löslichkeit in Wasser ist mit 5,2 g/100 ml bei 20 °C gering, aber es ist gut löslich in heißem Wasser und fast unlöslich in Ethanol.

Anwendungen von Kaliumpersulfat

Kaliumpersulfat wird hauptsächlich in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Ätzmittel für Druckerzeugnisse
• Mittel zur Oberflächenbehandlung von Metallen
• Stärkemodifikator
• Polymerisationsinitiator für Kunstharze und Kunstfasern
• Bodenverbesserer
• Bleichmittel für Naturprodukte
• Synthetische Oxidationsmittel für Pharmazeutika

Ätzmittel für Leiterplatten sind Mittel, die Metalle und Metalloxide angreifen, und werden hauptsächlich als Oberflächenbehandlungsmethode eingesetzt, um die Oberfläche von Metallen, Glas und Halbleitern unter Ausnutzung ihrer eigenen korrosiven Eigenschaften zu entfernen. Das Ätzen wird nicht nur bei der Herstellung von Leiterplatten, sondern auch bei der Bearbeitung von Halbleitern und MEMS eingesetzt, da es eine präzisere Bearbeitung als das Schneiden oder Polieren in einem einzigen Arbeitsgang ermöglicht.

Kaliumpersulfat ist ein starkes, aber reaktionsträges Oxidationsmittel. Es wird immer noch als Polymerisationsinitiator bei der Synthese von Phenolen, aromatischen Aminen und aromatischen Kohlenwasserstoffen verwendet. Kaliumpersulfat wirkt als Initiator bei der Emulsionspolymerisation, einem industriell wichtigen wässrigen Polymerisationsverfahren.

Die Emulsionspolymerisation ist eine Methode der Polymerisation durch Erhitzen, bei der eine sphärische Mizelle, die in einem Tensid durch Mischen unlöslicher Monomere gebildet wird, durch Zugabe eines Polymerisationsinitiators wie Kaliumpersulfat zu der Mizelle polymerisiert wird. Diese Methode eignet sich für die Massenproduktion in Fabriken, da sie die bei der Polymerisationsreaktion entstehende Wärme abführt und die Viskosität des Systems niedrig hält.

Kaliumpersulfat ist in Sauerstoffbleichmitteln enthalten und wird zum Bleichen und Reinigen von Naturprodukten verwendet. Sauerstoffbleichmittel sind starke Basen und daher resistent gegen Vergilbung durch Fett und Talg.

Eigenschaften von Kaliumpersulfat

Kaliumpersulfat brennt zwar nicht selbst, oxidiert aber andere Stoffe stark. Wenn es mit brennbaren oder organischen Stoffen gemischt wird, zersetzt es sich daher durch Hitze, Schlag oder Reibung und wirkt als starkes Oxidationsmittel, das eine heftige Verbrennung verursacht.

Beim Erhitzen zersetzt es sich und erzeugt schweflige Säure, d. h. gasförmiges Schwefeldioxid. Schweflige Säure ist ein farbloses, stechend riechendes, giftiges Gas, das aufgrund seiner reduzierenden Eigenschaften in Gegenwart von Feuchtigkeit eine bleichende Wirkung hat.

Wenn schweflige Säure eingeatmet wird, kann sie die Atemwege stark reizen und Asthma hervorrufen. Sie hat auch die Eigenschaft, mit starken Basen heftig zu reagieren. Was die Stabilität betrifft, so kann es durch Licht verändert werden und sollte vor hohen Temperaturen, direkter Sonneneinstrahlung, Hitze und statischer Elektrizität geschützt werden.

Weitere Informationen zu Kaliumpersulfat

Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung und Lagerung

Bei der Handhabung und Lagerung von Kaliumpersulfat sind die folgenden Vorsichtsmaßnahmen zu beachten:

• Kontakt mit brennbaren Stoffen und Reduktionsmitteln ist zu vermeiden.
• Es sind keine heißen Materialien in der Nähe zu verwenden.
• Der Lagerraum sollte feuerfeste Wände, Säulen und Böden haben und die Balken sollten aus nicht brennbarem Material bestehen.
• Die Dächer der Lagerbereiche sollten aus nicht brennbarem Material bestehen und keine Decken haben.
• Die Behälter sollten versiegelt und in einem kühlen, lichtgeschützten und belüfteten Bereich gelagert werden.

Was ist Natriumperiodat?

Natriumperiodat ist das Natriumsalz der Periodensäure, einer anorganischen Verbindung mit der Summenformel NaIO4.

Es ist auch als Natriumperiodat bekannt und hat die CAS-Registrierungsnummer 7790-28-5. Zu den Salzen von Periodat-Ionen gehört neben meta-Piperiodat auch ortho-Periodat, das als Positivsalz oder Wasserstoffsalz klassifiziert wird.

Anwendungen von Natriumperiodat

Natriumperiodat wird hauptsächlich als Periodsäurequelle, Analysereagenz und Oxidationsmittel verwendet. Insbesondere wird Natriumperiodat als Oxidationsmittel in verschiedenen chemischen Reaktionen verwendet.

Eine typische Oxidationsreaktion ist die oxidative Spaltung von Glykol. Eine Spaltungsreaktion ist die Oxidation einer kovalenten Bindung in einer chemischen Substanz, wodurch diese in zwei Substanzen aufgespalten wird.

Glykol ist eine Verbindung, die aus einer Hydroxygruppe besteht, die an zwei Kohlenstoffe eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs gebunden ist. Wenn jedoch Natriumperiodat zu Glykol hinzugefügt wird, wird die kovalente Bindung zwischen den beiden Kohlenstoffen mit der Hydroxygruppe gebrochen. Dies führt zur Bildung von Aldehyden und Ketonen.

Eigenschaften von Natriumperiodat

Natriumperborat hat ein Molekulargewicht von 213,89 und zersetzt sich bei 300 °C. Bei Raumtemperatur und -druck ist es ein weißer Feststoff. Es ist leicht löslich in Wasser, aber kaum löslich in organischen Lösungsmitteln wie Ethanol. Seine Löslichkeit in Wasser beträgt 3,8 g/100 ml (6°C) und seine Dichte 3,865 g/ml.

Arten von Natriumperiodat

Natriumperiodat wird hauptsächlich als Reagenzprodukt für Forschung und Entwicklung verkauft. Es ist in Mengen von 5 g, 25 g, 100 g und 500 g erhältlich, die im Labor leicht zu handhaben sind.

Es ist unter normalen Lagerbedingungen stabil und wird im Allgemeinen als Reagenzprodukt angeboten, das bei Raumtemperatur gelagert werden kann.

Weitere Informationen zu Natriumperiodat

1. Synthese von Natriumperiodat

Natriumperiodat kann durch die Dehydratisierungsreaktion von ortho-Trinatriumdihydrogenperiodat Na3H2IO6 mit Salpetersäure synthetisiert werden. Trinatriumdihydrogenorthoperiodat kann durch die Reaktion von Natriumiodat mit Chlor in einer Natriumhydroxidlösung synthetisiert werden.

Ortho-Trinatriumdihydrogendiiodat Na3H2IO6 kann auch durch die Reaktion von Natriumiodid mit Brom in einer Natriumhydroxidlösung synthetisiert werden.

2. Chemische Reaktion von Natriumperiodat

Natriumperiodat wird in der synthetischen organischen Chemie als Oxidationsmittel verwendet. Da es nur in Wasser löslich ist, werden Methanol, Ethanol und Acetonitril als Hilfslösungsmittel verwendet, wenn organische Verbindungen mit geringer Wasserlöslichkeit als Substrate eingesetzt werden.

Die vielseitigste Oxidationsreaktion von Natriumperiodat ist die Spaltung von 1,2-Diolen. Bei dieser Reaktion wird die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung zwischen den an die Hydroxygruppe gebundenen Kohlenstoffen gespalten, wobei der entsprechende Aldehyd oder das Keton entsteht.

3. Gefahren und rechtliche Hinweise zu Natriumperiodat 

Natriumperiodat ist ein brandfördernder Stoff, der in der GHS-Klassifizierung als oxidierender Feststoff der Kategorie 2 eingestuft ist. Es gilt als stabil, wenn es in Übereinstimmung mit den gesetzlichen Vorschriften gelagert und gehandhabt wird, aber Mischungen mit Reduktionsmitteln und feinen Metallpulvern sind explosiv und der Kontakt mit Reduktionsmitteln sollte vermieden werden. Gefährliche Mischungen sind organische Stoffe, entzündliche Stoffe, Reduktionsmittel und feine Metallpulver.

Aufgrund der oben genannten Gefahren ist Natriumperiodat ein Stoff, dessen Handhabung gesetzlich eingeschränkt ist. Es ist wichtig, dass es korrekt und gesetzeskonform gehandhabt wird. Es muss von Zündquellen wie Hitze, Funken, offenen Flammen und heißen Gegenständen ferngehalten werden und es müssen geeignete Schutzhandschuhe und andere Schutzausrüstung verwendet werden.

Was ist ein Proteinhydrolysat?

Proteinhydrolysate sind Aminosäuremischungen, die durch Hydrolyse von proteinhaltigen Rohstoffen wie Fleisch, Fisch, Soja und Weizen gewonnen werden.

Zu den Methoden der Proteinhydrolyse gehören die saure Hydrolyse mit Säuren wie Salzsäure, die enzymatische Hydrolyse mit Enzymen wie Proteasen und die thermische Hydrolyse. Bei der üblichen Säureaufschlussmethode können Chlorpropanole (3-MCPD, 1,3-DCP usw.) entstehen, die im Verdacht stehen, krebserregend zu sein. Es werden jedoch Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit ergriffen wie die Festlegung von Höchstwerten für 3-MCPD durch die Codex-Alimentarius-Kommission.

Anwendungen von Proteinhydrolysaten

Für Proteinhydrolysate gibt es zwei Hauptverwendungszwecke: die Verwendung in Lebensmitteln und in Kosmetika.

Im Lebensmittelbereich werden sie in verarbeiteten Lebensmitteln verwendet, hauptsächlich zum Würzen. Durch die Hydrolyse von Proteinen entstehen Peptide und Aminosäuren, die Geschmack und Fülle verleihen. 

In der Kosmetik wird es in Seifen und Shampoos als Feuchtigkeitsspender verwendet. In der Vergangenheit wurden Sicherheitsstandards für Weizenhydrolysate festgelegt, da es Fälle von allergischen Reaktionen auf Kosmetika gab, in denen sie verwendet wurden.

Was ist Bromwasserstoff?

Bromwasserstoff ist eine Verbindung aus Brom und Wasserstoff und ist ein farbloses Gas mit stechendem Geruch.

Sein offizieller Name ist Bromwasserstoff und es ist auch durch den weißen Rauch gekennzeichnet, den es erzeugt, wenn es Feuchtigkeit in der Luft ausgesetzt ist. Bromwasserstoff ist giftig und kann die Schleimhäute der Augen und der Bronchien schädigen und zu Atembeschwerden führen.

Bromwasserstoff wird als Gefahrstoff eingestuft.

Anwendungen von Bromwasserstoff

Bromwasserstoff wird als synthetischer Rohstoff für Arzneimittel, Bromwasserstoffsäure und verschiedene Bromide sowie als Allzweckreagenz verwendet. In der chemischen Industrie wird es als Alkylierungskatalysator und Reduktionsmittel eingesetzt.

Darüber hinaus wird Bromwasserstoff auch als hochwertiges Halbleitermaterialgas verwendet und kann als Ätz- oder Reinigungsgas eingesetzt werden. Bromwasserstoffsäure, eine wässrige Lösung von Bromwasserstoff, ist eine wichtige Chemikalie, die als Katalysator bei der Herstellung von Terephthalsäure, einem Rohstoff für Polyesterfasern und als Ausgangsstoff für verschiedene Bromate und Alkylbromide verwendet wird.

Eigenschaften von Bromwasserstoff

Bromwasserstoff ist ätzend und nicht brennbar. Er hat eine Dichte von 3,307 g/l, einen Schmelzpunkt von -86,80 °C und einen Siedepunkt von -66,38 °C.

Es gehört zu den Halogenkohlenwasserstoffen und ist eine Verbindung, die aus Wasserstoff und Brom besteht. Es handelt sich um ein lineares Molekül mit der chemischen Formel HBr und einer molaren Masse von 80,912. Bei niedrigen Temperaturen bildet Bromwasserstoff Hydratkristalle.

Bromwasserstoff ist gut löslich in organischen Lösungsmitteln mit Sauerstoff, wie Ethanol und Aceton. Auch in Wasser ist er gut löslich, wobei wässrige Lösungen stark sauer sind. Wässrige Lösungen von Bromwasserstoff werden als Bromwasserstoffsäure bezeichnet; 47,63 % Bromwasserstoffsäure ist ein azeotropes Gemisch mit einem Siedepunkt von 124,3 °C.

Ein ähnliches azeotropes Gemisch mit einem Anteil von etwa 48 % wird üblicherweise im Handel verwendet und ist als schädlicher Stoff für nichtmedizinische Zwecke eingestuft. Es hat eine Lösungswärme in Wasser von ΔH° = -85,15 kJ/mol, die größte unter den Halogenwasserstoffen. Sie ist eine starke einwertige Säure mit ähnlichen Eigenschaften wie Salzsäure und lässt sich leicht oxidieren.

So kann sie beispielsweise durch Luft oxidiert oder durch Licht zersetzt werden, wobei Brom freigesetzt wird, das ihr eine gelbe Farbe verleiht. Außerdem ist die reduzierende Wirkung von Bromwasserstoff stärker als die von Chlorwasserstoff (HCl).

Weitere Informationen zu Bromwasserstoff

1.Synthetisierung von Bromwasserstoff 

Bromwasserstoff wird durch die Reaktion von Wasserstoff und Brom unter Verwendung eines Katalysators hergestellt. Bromwasserstoff kann durch Reaktion von Bromid mit Phosphorsäure oder durch Einwirkung von Brom auf ein Gemisch aus rotem Phosphor und Wasser gewonnen werden.

Im Labormaßstab sind verschiedene andere Synthesemethoden möglich. Ein Beispiel ist die Bromierung von Tetralin. Wasserfreier Bromwasserstoff kann auch durch Rückfluss und Pyrolyse von Triphenylphosphoniumbromid (Ph3PH+Br-) in Xylol gewonnen werden.

Im Gegensatz zu Chlorwasserstoff und Salzsäure ist der Umfang der Produktion von Bromwasserstoff und Bromsäure jedoch gering. Frühe Produktionsmethoden beinhalteten die Reaktion von Wasserstoff und Brom bei Temperaturen von etwa 200-400 °C. Als Katalysator für industrielle Reaktionen wird in der Regel Platin oder Asbest verwendet.

2. Reaktion von Bromwasserstoff

Bromwasserstoff wird zur Herstellung von Bromalkanen mit Alkoholen verwendet. Bromalkane können auch durch Addition von Bromwasserstoff an Alkene gewonnen werden.

Durch Addition von Bromwasserstoff an Alkine entstehen Bromalkene, die in der Regel stereochemisch in der anti-Form vorliegen. Bei der Addition von Bromwasserstoff an Halogenalkenen wird die Markovnikov-Regel befolgt, um gem-Dihalogenalkane zu erhalten.

Bromwasserstoff wird auch bei anderen Ringöffnungsreaktionen von Lactonen und Epoxiden sowie bei der Synthese von Bromacetalen verwendet. Bromwasserstoff kann bei einer Vielzahl von organischen Reaktionen als Katalysator eingesetzt werden.

Was ist Bromethan?

Bromethan ist eine Art von halogeniertem Kohlenwasserstoff, auch bekannt als Ethylbromid. Die chemische Formel lautet C2H5Br.

Es gilt als Gefahrstoff. Bei der Verwendung ist eine Schutzausrüstung zu tragen und Vorsicht geboten.

Anwendungen von Bromethan

Bromethan wird als Ethylierungsmittel für die organische Synthese verwendet. So wird es beispielsweise für die Ethylestersynthese aus Carboxylaten und die Ethylierung von Aminen zur Ethylaminsynthese verwendet.

Es kann auch als Ausgangsstoff für das Grignard-Verbindung, ein Organomagnesiumhalogenid, verwendet werden. Die Grignard-Verbindung wird seit langem als wichtiges Reagenz in der organischen Synthese verwendet.

In der pharmazeutischen Industrie wird es als Rohstoff für Arzneimittel und manchmal auch für Anästhetika verwendet.

Eigenschaften von Bromethan

Bromethan hat einen Schmelzpunkt von -119 °C und einen Siedepunkt von 38,4 °C. Bei Raumtemperatur ist es eine farblose Flüssigkeit, flüchtig und hat einen ätherischen Geruch. Der Dampf ist schwerer als Luft, hat einen Flammpunkt unter -2°C und ist leicht entzündlich. Der Explosionsbereich liegt bei 6,8-8,0 %.

Es ist unlöslich in Wasser, löst sich mit 0,914 g in 100 g Wasser bei 20°C und ist löslich in organischen Lösungsmitteln wie Ethanol und Benzol.

Wie die üblichen Halogenkohlenwasserstoffe ist es gesundheitsschädlich; die zulässige Konzentration für die orale und inhalative Aufnahme beträgt 200 ppm. Beim Einatmen reizt es stark Nase und Rachen, verursacht Kopfschmerzen, Herzklopfen, Pupillenerweiterung, Sehstörungen und Gesichtsrötung und kann auch Zyanose und Atembeschwerden verursachen. Es kann auch über die Haut aufgenommen werden, was ähnliche Vergiftungserscheinungen hervorruft und wenn es in die Augen gelangt, können die Schleimhäute der Augen gereizt und entzündet werden.

Struktur von Bromethan

Bromethan ist eine Verbindung, bei der ein Wasserstoffatom im Ethan durch ein Bromatom ersetzt wird. Die spezifische Formel lautet CH3CH2Br, manchmal abgekürzt als EtBr. Sein Molekulargewicht beträgt 109,0 g/mol und seine Dichte 1,4 g/cm3.

Sonstige Informationen zu Bromethan

1. Synthese von Bromethan

Bromethan kann durch Bromierung von Kohlenwasserstoffen synthetisiert werden. Im Allgemeinen erfolgt die Synthese von Bromethan durch die Addition von Bromwasserstoff an Ethylen. Bromethan ist jedoch eine billige Verbindung und wird normalerweise nicht im Labor synthetisiert.

Bromethan wird auch hergestellt, wenn Ethanol und Bromwasserstoffsäure mit einer kleinen Menge Schwefelsäure destilliert werden. Bei dieser Reaktion entsteht als Nebenprodukt Diethylether. Bromethan kann auch durch Reaktion von Ethanol mit Thionylbromid (SOBr2) oder Phosphortribromid (PBr3) hergestellt werden.

2. Reaktion von Bromethan 

Beim Erhitzen von Bromethan und Alkali wird Ethylen gebildet. Bromethan steht als kostengünstiges Reagenz für die Herstellung von Grignard-Reagenzien zur Verfügung.

In der synthetischen organischen Chemie wird Bromethan als C2H5+-Synthon verwendet. Als Alkylierungsmittel ist das Bromid Bromethan dem Chlorid Ethylchlorid überlegen.

Es handelt sich jedoch nicht um C2H5+, sondern der Ethylester wird durch die Reaktion des Carboxylats mit Bromethan synthetisiert. Auch Pseudocarbanionen können ethyliert und Ethylisothiouroniumsalze von Thioharnstoffen synthetisiert werden. Die Ethylierung von Aminen führt zu Ethylamin.

Was ist Eisennitrid?

Eisennitrid ist eine intrusive Verbindung aus Eisen und Stickstoff mit verschiedenen Kristallformen, wie „Fe2Nt“, „Fe4N“ und „Fe16N2“.

Je nach Stickstoffgehalt ändert sich das kristalline System und die magnetischen Eigenschaften variieren stark. Sie haben Eigenschaften, die zwischen denen von Metallen und Oxiden liegen und weisen eine ausgezeichnete Korrosions-, Witterungs- und Härtebeständigkeit auf. Auch seine Eigenschaften liegen zwischen denen von Metallen und Oxiden. Daher hat es im Vergleich zum Metall Fe Eigenschaften wie eine höhere Korrosions- und Witterungsbeständigkeit und eine größere Härte.

Fe4N zeichnet sich durch seine ferromagnetischen Eigenschaften unter Raumtemperaturbedingungen aus. Die Curie-Temperatur, d. h. die Temperatur, bei der der Übergang vom Ferromagnetismus zum Paramagnetismus stattfindet, liegt bei etwa 490 °C. Unter den Eisennitriden weisen insbesondere Fe4N und Fe16N2 eine hohe Sättigungsmagnetisierung auf und dürften daher in verschiedenen Anwendungen als magnetische Werkstoffe mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften eingesetzt werden.

Anwendungen von Eisennitrid

Eisennitrid wird aufgrund seiner hohen Härte, hervorragenden Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit zur Oberflächenhärtung von ferritischen und anderen Stählen verwendet. Die Anwendung eines Oberflächenhärtungsverfahrens, des Nitrierverfahrens, härtet die Oberfläche und verbessert die Verschleißfestigkeit des Stahls. Dieses Verfahren wird in der Regel für Flugzeugteile verwendet, kann aber auch für Bratpfannen und anderes Kochgeschirr eingesetzt werden.

Zu den Nitrierverfahren als Oberflächenbehandlung gehören das Gasnitrieren, das Salzbadnitrieren und das Ionennitrieren. Das Gasnitrieren wurde 1923 entwickelt und umfasst das Erhitzen in Ammoniakgas. Das Salzbadnitrieren wurde für das schnelle Nitrieren entwickelt und erfolgt durch Erhitzen in einem Salzbad, das hauptsächlich Cyanidsalze enthält. Beim Ionennitrieren werden durch Anlegen einer Spannung von mehreren hundert Volt an ein Gemisch aus Stickstoff- und Wasserstoffgasen Ionen erzeugt, die dann mit hoher Geschwindigkeit auf das behandelte Material geschossen werden, um es zu nitrieren.

Eisennitrid mit seinen ferromagnetischen Eigenschaften ist auch ein vielversprechender Werkstoff für Dauermagnete. Der beste Dauermagnet, der bisher auf dem Markt ist, ist der Neodym-Magnet. Neodym-Magnete sind teuer in der Herstellung, da sie seltene Erden enthalten, aber inzwischen zu niedrigen Kosten erhältlich. Eisennitrid wird als alternatives Material zu Neodym-Magneten erforscht und auch als Magnet ohne seltene Erden bezeichnet.

Eigenschaften von Eisennitrid

1. Hohe Härte

Eisennitrid ist viel härter als normaler Stahl und seine Härte kann mehr als das Fünffache der von normalem Stahl erreichen. Diese hohe Härte ist auf die Mischkristallverfestigung durch Stickstoff zurückzuführen. Die Mischkristallhärtung ist eine Methode zur Erhöhung der Festigkeit, bei der einem Metall verschiedene Elemente zugesetzt werden, was zu Verformungen in der atomaren Anordnung führt und die Bewegung von Versetzungen einschränkt.

Normalerweise sind die Atome regelmäßig angeordnet, es können jedoch winzige Defekte, so genannte Versetzungen, vorhanden sein. Wenn eine Kraft ausgeübt wird, bewegen sich die strukturell instabilen Versetzungen in diese Richtung und verformen sich schließlich.

Das Eindringen von Stickstoff in die Struktur der Eisenatome hat zur Folge, dass die atomare Anordnung verzerrt und der Übergang verhindert wird. So wie es schwieriger ist, auf einer unebenen Straße zu fahren als auf einer gepflasterten, ist es auch weniger wahrscheinlich, dass sich Übergänge in einer verzerrten atomaren Anordnung bewegen.

2. Rostbeständigkeit

Eisennitrid ist widerstandsfähiger gegen Korrosion als normaler Stahl. Korrosionsbeständigkeit bezieht sich auf die Eigenschaft, gegen Rost resistent zu sein. Es gibt verschiedene Theorien darüber, warum Eisennitrid rostbeständig ist, aber es ist nicht sicher bekannt. Die Korrosionsbeständigkeit ist jedoch experimentell nachgewiesen worden. Man kann auch sagen, dass es witterungsbeständig ist, da es selbst bei Nässe draußen im Nitrierfeld nicht rostet. Die Witterungsbeständigkeit bezieht sich auf die Eigenschaft, gegen Witterungseinflüsse beständig zu sein.

3. Ferromagnetisch

Fe4N zeichnet sich durch seine ferromagnetischen Eigenschaften unter Raumtemperaturbedingungen aus. Unter den Eisennitriden weisen insbesondere Fe4N und Fe16N2 hohe Sättigungsmagnetisierungswerte auf und werden voraussichtlich in verschiedenen Anwendungen als magnetische Werkstoffe mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften eingesetzt. Eisennitrid zeichnet sich auch dadurch aus, dass es keine Seltenen Erden enthält und daher auch als ein Magnet ohne Seltene Erden bezeichnet wird.

Normale Eisenkristalle haben eine kubische Kristallstruktur, bei der alle Seiten gleich lang sind. Im Gegensatz dazu hat Fe16N2 eine rechteckige Kristallstruktur, die in Richtung einer bestimmten Achse gestreckt ist. Die magnetischen Momente der Eisenatome sind daher in der spezifischen Richtung der Kristallachsen ausgerichtet, was zu einer starken Magnetkraft führt.

Bei Fe16N2 ist das Energieprodukt, das die Leistung eines Dauermagneten ausdrückt, das größte unter allen Magnettypen. Die Curie-Temperatur, d. h. die Temperatur, bei der der Übergang vom Ferromagnetismus zum Paramagnetismus stattfindet, liegt bei etwa 490 °C. Es ist auch bekannt, dass die temperaturbedingte Entmagnetisierung gering ist.

Was ist Ammoniumsulfat?

Ammoniumsulfat ist ein Ammoniumsalz der Schwefelsäure mit der chemischen Formel (NH4)2SO4.

Es wird auch als Ammoniumsulfat bezeichnet und liegt bei Raumtemperatur als weißer, geruchloser, kristalliner Feststoff vor. Der pH-Wert liegt zwischen 4,5 und 5,0, was auf einen sauren Charakter hinweist. Bei Erwärmung an der Luft beginnt es sich ab 120 °C zu zersetzen und schmilzt bei 357 °C unter Freisetzung von Ammoniak.

Die gängigste industrielle Produktionsmethode ist die Herstellung von Ammoniak in großem Maßstab durch Absorption in Schwefelsäure. Der Stoff gilt nicht als giftiger oder schädlicher Stoff.

Anwendungen von Ammoniumsulfat

Ammoniumsulfat wird hauptsächlich als Düngemittel in der Landwirtschaft verwendet. Stickstoff ist einer der wichtigsten Stoffe, die für das Pflanzenwachstum unerlässlich sind und Ammoniumsulfat wird als Stickstoffdünger verwendet, weil es Stickstoff enthält.

Ammoniakstickstoff ist außerdem schnell wirksam, da er von den Pflanzenwurzeln leicht aufgenommen wird. Er ist preiswert und kann in großen Mengen ausgebracht werden. Ammoniumsulfat wird daher häufig als Stickstoffdünger verwendet.

Es wird auch zur Schneehärtung auf Skipisten und zur Ausfällung von Proteinen in der Biochemie verwendet.

Eigenschaften von Ammoniumsulfat

Das Molekulargewicht von Ammoniumsulfat beträgt 132,14. Es ist in Wasser löslich und in Ethanol praktisch unlöslich. Seine Dichte beträgt 1,769. Bei thermischer Zersetzung verwandelt es sich in Ammoniumsulfat (NH4HSO4), Triammoniumhydrogensulfat ((NH4)3H(SO4)2) und Ammoniumsulfat ((NH4)2S2O7), das sich in Ammoniak, Schwefeldioxid und Stickstoff zersetzt.

Struktur von Ammoniumsulfat

Ammoniumsulfat ist eine ionische Verbindung und besteht aus Ionenbindungen.

Wenn man die Molekülformel von Ammoniumsulfat aufschlüsselt, sieht man, dass es aus zwei Ammoniumionen (NH4+) und einem Sulfation (SO42-) besteht, die miteinander verbunden sind. Das Ammonium-Ion ist ein Kation, das aus einem Stickstoffatom besteht, das von vier Wasserstoffatomen umgeben ist, während das Sulfat-Ion ein Anion ist, das aus einem Schwefelatom und vier Sauerstoffatomen besteht.

Weitere Informationen zu Ammoniumsulfat

Herstellung von Ammoniumsulfat 

1. Synthetisches Verfahren unter Verwendung von Schwefelsäure und Ammoniak als Ausgangsstoffe
Ammoniumsulfat wird durch eine Neutralisationsreaktion zwischen Schwefelsäure und Ammoniak gewonnen. Die Kosten für die Rohstoffe sind hoch, aber es gibt Vorteile in Bezug auf die Ausrüstung und den Betrieb. Diese Synthesemethode wird für Pharmazeutika und Reagenzien verwendet. Es sind Produktionsverfahren der Batch-Synthese und der kontinuierlichen Synthese bekannt.

2. Verfahren zur Rückgewinnung als Nebenprodukt der Koksherstellung
Ammoniak wird bei der Trockendestillation von Kohle zur Herstellung von Koks freigesetzt. Ammoniak wird mit konzentrierter Schwefelsäure in Kontakt gebracht, wobei Ammoniumsulfat entsteht, das zurückgewonnen wird. Es sind Verfahren zur Herstellung von Absorptionsanlagen zweier Arten bekannt.

3. Rückgewinnung von Caprolactam als Nebenprodukt des Syntheseprozesses
Der Syntheseprozess für Caprolactam (NH(CH2)5CO), einem Nylonrohstoff, läuft wie folgt ab: Bei den Prozessen 2 und 3 fallen große Mengen Ammoniumsulfat als Nebenprodukt an:

1. Oxidation von Cyclohexan zur Gewinnung von Cyclohexanon
2. Umwandlung in Cyclohexanonoxim durch Hydroxylamin (NH2OH)-Sulfat
3. Beckmann-Übergang durch rauchende Schwefelsäure zur Synthese von Caprolactam

4. Gewinnung von Acrylamid als Nebenprodukt des Syntheseprozesses
Bei der Verwendung von Schwefelsäure als Katalysator für die Hydrolyse von Acrylnitril entsteht als Nebenprodukt Ammoniumsulfat. Bei der derzeit vorherrschenden Methode der Hydratisierung von Acrylnitril mit Enzymen, die von Mikroorganismen produziert werden, entsteht kein Ammoniumsulfat. Daher ist die Produktion von Ammoniumsulfat, das mit Methoden gewonnen wird, die es aus dem Acrylamid-Syntheseprozess zurückgewinnen, stark zurückgegangen.

5. Verfahren zur Rückgewinnung von Schwefeldioxidgas aus Kohlekesseln mit Ammoniak
Schwefeldioxidgas aus der Kohleverbrennung wird mit Ammoniak umgesetzt, um Ammoniumsulfat zu gewinnen. Es sind direkte und indirekte Herstellungsverfahren bekannt.

Was ist Bleisulfat ?

Bleisulfat ist ein anorganischer Stoff, der aus Sulfat- und Bleiionen besteht und die chemische Formel PbSO4 hat.

Der Stoff hat eine Masse von 303,26 g/mol, eine Dichte von 6,29 g/cm3 und eine Dichte von 1170 °C. Bei normaler Temperatur und normalem Druck hat es ein weißes, festes Aussehen.

Anwendungen von Bleisulfat

1. Blei-Säure-Batterien

Bleisulfat wird als aktives Kathoden- und Anodenmaterial für die Elektroden von Blei-Säure-Batterien verwendet. Die relativ geringen Kosten von Blei als Elektrodenmaterial ermöglichen die Herstellung kostengünstiger Akkumulatoren. Als Elektrode für die positive Elektrode wird Bleidioxid und für die negative Elektrode Blei verwendet und als Elektrolyt für beide wurde Schwefelsäure eingesetzt.

Verdünnte Schwefelsäure wird durch Wasser zu SO₄²- und H⁺ ionisiert, die an der Anode mit Sulfat-Ionen zu Bleisulfat PbSO₄ reagieren. Dieses Bleisulfat wird fest und haftet an der Oberfläche der Anode, so dass die Masse der Anode schnell zunimmt. Außerdem werden die durch die Oxidation des Bleis erzeugten Elektronen durch die Leiterbahnen auf die Kathode übertragen.

Zudem werden Wasserstoffionen in den Elektrolyten freigesetzt und das Prinzip der Batterie besteht darin, dass sich die Wasserstoffionen durch den Elektrolyten zur Kathode bewegen, wo sich die freien Elektronen gesammelt haben. Die Kathodenplatte wiederum nimmt die freien Elektronen und Wasserstoffionen von der Anode auf und geht eine chemische Reaktion mit Bleidioxid und verdünnter Schwefelsäure ein. Dabei bilden sich Bleisulfat und Wasser und wie bei der Anodenplatte haftet das Bleisulfat an der Kathodenplatte.

Das Bleisulfat und andere Stoffe, die durch die Entladung an den Oberflächen der Kathodenplatten anhaften, bewirken eine Wiederaufladungsreaktion, die die Batterie in den Zustand vor der Entladung zurückversetzt, so dass sie wiederholt verwendet werden kann. Die positive Elektrode wird durch die Aufladung zu Bleioxid (IV) oxidiert, während die negative Elektrode zu festem Blei reduziert wird, was eine Eigenschaft von Blei-Säure-Batterien ist.

2. Pigmente

Bleisulfat wird wegen seiner weißen Farbe seit dem Altertum in verschiedenen Situationen als Weißpigment verwendet. Gegenstände, die Bleisulfat enthalten, wurden auch in den Schätzen des Shosoin-Repositoriums in Nara gefunden.

Bleisulfat wird in der Regel auch als Rohstoff für Farbpigmente wie Bleigelb und Molybdat-Orange verwendet. In den letzten Jahren gibt es jedoch eine wachsende Bewegung zur Beseitigung von bleihaltigen Farben aufgrund von Bedenken über ihre schädlichen Auswirkungen auf den menschlichen Körper.

3. Andere Anwendungen

Weitere Verwendungen sind Glasuren, Katalysatoren und Harzstabilisatoren.

Eigenschaften von Bleisulfat

1. Physikalische Eigenschaften

Es ist ein weißer oder farbloser, kristalliner oder kristalliner Pulverfeststoff. Es ist in überschüssigem Alkalihydroxid als Bleihydroxidionen löslich, aber seine Löslichkeit in Wasser ist mit 0,0425 g/1 bei 25 °C fast vernachlässigbar. Es ist auch in organischen Lösungsmitteln wie Ethanol und Aceton unlöslich.

Die Kristallstruktur ist stabil und rechteckig mit einer bariumsulfatartigen Struktur. Sein Schmelzpunkt liegt bei 1170 °C, aber die Zersetzung beginnt bei etwa 1000 °C, wo es sich in Blei(II)-oxid oder Blei(III)-tetroxid zersetzt, wobei Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid entstehen.

2. Verfahren zur Herstellung von Bleisulfat

Bleisulfat wird durch die Reaktion einer wasserlöslichen Bleiverbindung mit einer starken Säure, z. B. Schwefelsäure und Bleinitrat oder Schwefelsäure und Bleiacetat, unter Erhitzung hergestellt. Man erhält Bleisulfat als weißen Niederschlag.

Darüber hinaus wird eine Paste, die durch Zugabe von verdünnter Schwefelsäure zu Blei(II)-oxid hergestellt wird, als aktives Material in Blei-Säure-Batterien verwendet, die verschiedene basische Salze mit Zusammensetzungen wie PbSO4-PbO, PbSO4-2PbO, PbSO4-3PbO und PbSO4-4PbO enthalten. Außerdem entsteht bei dieser Reaktion Wasser als Nebenprodukt.

Bei der Reaktion von Schwefelsäure mit Blei entstehen Bleisulfat und Wasserstoff, aber auf der Oberfläche der Reaktanten bildet sich ein Film aus unlöslichen Salzen, der erhitzt werden muss, um die Reaktion zu erleichtern.

Weitere Informationen zu Bleisulfat

Gefahren von Bleisulfat

Bleisulfat ist hochgiftig und birgt die Gefahr der Karzinogenese, der Schädigung des Fötus bei Schwangeren und der Schädigung von Organen (Nieren, Nervensystem, Verdauungssystem, Blutsystem). Daher müssen beim Umgang mit diesem Stoff die Hände gründlich gewaschen und Gummihandschuhe, Laborkittel, Masken und Schutzbrillen getragen werden.

Da es außerdem erhebliche negative Auswirkungen auf Wasserorganismen hat, ist seine Freisetzung in Gewässer strengstens untersagt.

Was ist Eisensulfat?

Eisensulfat ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel FeSO4.

Es ist auch als Eisen(II)-sulfat bekannt, ist nicht brennbar, kann aber beim Erhitzen ätzend wirken und giftige Dämpfe erzeugen.

Eisensulfat wird bei der Herstellung von Geißeln, schwarzer Tinte und Pigmenten verwendet und kann als magnetisches Material, Reduktionsmittel, Wasserreiniger, Beizmittel, Desinfektionsmittel und Konservierungsmittel eingesetzt werden. Es ist als Lebensmittelzusatzstoff anerkannt und wird bei der Verwendung von Eisen(II)-sulfat in Lebensmitteln als Eisensulfat gekennzeichnet.

Anwendungen von Eisensulfat

Als Lebensmittelzusatzstoff kann Eisensulfat verwendet werden, um die Färbung und Verfärbung von Obst und Gemüse zu verhindern. Außerdem ist es in Nahrungsergänzungsmitteln und Getränken als Nährstoffanreicherung für Eisen zu finden.

Eisen ist auch eines der für das Pflanzenwachstum erforderlichen Spurenelemente. Es wird Düngemitteln zugesetzt, um die Pflanzen während des Wachstums mit Eisen zu versorgen und es wird als Rohstoff für Blattsprühlösungen verwendet. Es kann auch als Chemikalie für Kläranlagen verwendet werden, die bei der Koagulationsbehandlung eine chemische Oxidation (Fenton-Prozess) einsetzen.

Eisensulfat reagiert mit Stickstoffoxid zu instabilen braunen Verbindungen. Es kann daher zum Nachweis von Nitrit- und Nitrat-Ionen verwendet werden.

Eigenschaften von Eisensulfat

Eisensulfat hat ein blass blau-grünes Aussehen und ist ein kristalliner oder kristalliner Pulverfeststoff. Es ist wasserlöslich, wobei sich 26,6 g der wasserfreien Form in 100 g Wasser bei 20 °C auflösen. In Ethanol ist es jedoch praktisch unlöslich. Die wässrige Lösung ist grün und oxidiert allmählich. Die Oxidation wird in alkalischen und ethanolischen Lösungen beschleunigt.

Eisensulfat ist ein oxidierender Stoff. Oxidierende Eigenschaften sind Eigenschaften, die durch oxidierende Stoffe oxidiert werden können.

Struktur von Eisensulfat

Die Formel für wasserfreies Eisensulfat lautet 151.92, und es ist auch in den Hydraten 1, 4, 5 und 7 erhältlich. In der Natur kommen die Hydrate 1, 5 und 7 vor. Insbesondere das 7-Hydrat wird Melanterit genannt und hat die chemische Formel FeSO4-7H2O. Das Anhydrat verwandelt sich in ein Septahydrat, wenn es feuchter Luft ausgesetzt wird.

Weitere Informationen zu Eisensulfat

1. Synthese von Eisen(II)-sulfat

Bei der Reaktion von Schwefelsäure mit Eisen entsteht Wasserstoff, der zu Eisensulfat führt. Wässrige Lösungen, die durch Luftoxidation von mit Wasser angefeuchtetem Pyrit (FeS2) gewonnen werden, können bei Temperaturen unter 56 °C kristallisiert werden, wobei das Heptahydrat entsteht.

Bei Temperaturen über 56 °C kristallisiert das Tetrahydrat, und bei Temperaturen über 64 °C entsteht das Monohydrat. Durch Eindampfen und Konzentrieren dieser Lösung im Vakuum mit überschüssiger Schwefelsäure erhält man das Pentahydrat.

2. Synthese von Eisen(III)-sulfat

Neben dem Eisen(II)-sulfat gibt es auch das Eisen(III)-sulfat. Die chemische Formel für wasserfreies Eisen(III)-sulfat lautet Fe2(SO4)3 und hat die Formel 399.9. Eisen(III)-sulfat liegt in den Hydraten 3, 6, 7, 7,5, 9, 10 und 12 vor, wobei die Hydrate 7, 7,5, 9, 10 und 12 auch in der Natur vorkommen.

Wenn wässrige Eisen(II)-sulfatlösungen oxidiert und durch Eindampfen konzentriert werden, können Kristalle von Eisen(III)-sulfathydraten gebildet werden. Die Anzahl der kristallinen Wässer hängt jedoch von den Kristallisationsbedingungen ab. Durch Erhitzen und Dehydratisierung des Hydrats erhält man Eisen(III)-sulfat-Anhydrat, das ein weißes oder hellgelbes Pulver ist.

3. Eigenschaften von Eisen(III)-sulfat

Eisen(III)-sulfatanhydrat ist zerfließend und zersetzt sich beim Erhitzen bei etwa 480 °C zu Eisenoxid. Es ist schwach wasserlöslich, nimmt durch Hydrolyse eine braune Farbe an und bildet beim Erwärmen rasch einen rotbraunen Niederschlag aus basischem Eisen(III)-sulfat oder Eisen(III)-hydroxidoxid.

Eisensulfat kann zur Herstellung von Eisenalaun und Preußischblau verwendet werden. Es wird auch als Beizmittel und in Arzneimitteln verwendet.

4. Merkmale von Eisen(III)-sulfat (II)

Eisen(III)-sulfat (II), auch Eisen(III)-sulfat genannt, wird durch die chemische Formel FeIIFeIII2(SO4)4 dargestellt. Die Formelmenge beträgt 551,81.

Es entsteht als rötlich-braunes Pulver, wenn eine Mischung aus Eisen(II)-sulfat und saurem Eisen(III)-sulfat der Luft ausgesetzt wird und kommt in der Natur als Hydrat vor. In Wasser gelöst, zersetzt es sich unter Ausscheidung von Eisen(II)-sulfat.