Frage von sophiane, 65

Chemie- Wie Eisenbahnschienen verschweißt werden?

Der Text lautet: Es ist acht Uhr morgens auf dem Hauptbahnhof. Das schadhafte Herzstück einer Weiche soll ausgewechselt werden. Die Reparatur soll mithilfe des Thermitverfahrens durchgeführt werden,dabei läuft eine Redoxreaktion ab. Zunächst wird das alte Schienenstück mit dem Schneidbrenner herausgeschnitten. Der entstandene Spalt wird noch auf 25 mm verbreitert. Das ist notwenig, damit beim Termitschweißen der flüssige Stahl gut hinein fließen kann. Was ist eigentlich Termit? Diese Frage beantwortet der Oberschweißer so:Thermit ist ein Gemisch aus Eisenoxid und Aluminium Pulver wenn man es entzündet reagieren beide Stoffe zu Eisen und Aluminiumoxid. Aus 1000 Gramm Thermit entstehen 425 Gramm Eisen bei dieser chemischen Reaktion wird sehr viel Wärmeenergie freigesetzt.es entstehen Temperaturen bis zu 2400 Grad Celsius das ist die doch zum Schweißen zu heiß. Deshalb mischt man dem Termitgemisch feinen Stahlschrott zum Kühlen bei. Außerdem kommen noch Vanadium,Mangan,Titan,Silicium und Kohlenstoff dazu. Der Schweißstahl wird dadurch etwas härter als der Schienenstahl selbst.

Folgende Aufgaben: - Entwickeln sie die Wortgleichung der Redoxreaktion + Reaktionsgleichung. - Kennzeichnen sie die beiden Teilreaktionen. - Geben sie die Reduktiosmittel an. - Entscheiden sie ob die Redoxreaktion,exotherm oder endotherm verläuft und begründen sie ihre entscheidungen.

Brauch dringend Hilfe!!

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von YswaggerY, 23

1. Eisen-(III)-oxid + Aluminium =>(reagiert zu) Eisen + Aluminiumoxid

Als: Reaktionsgleichung: Fe_2O_3 + 2 Al => Al_2O_3 + 2 Fe

Die Unterstriche stehen für tiefer gestellte Zahlen, die die Anzahl der vorherigen Atome in einem Molekül angeben (Fe_2... bedeutet es gibt in diesem Eisenoxid 2 Eisenatome)

2. Reduktionsreaktion: Eisen-(III)-oxid + ... => Eisen + ...

Oxidationsreaktion: Aluminium + ... => Aluminiumoxid + ...

3. Reduktionsmittel: Aluminium

4. Die Reaktion ist extrem Exotherm, da extreeem viel Hitze entsteht die genügt um Schienen zu schweißen. Die Aktivierungsenergie ist gering, da das Termitgemisch nur angezündet werden muss (was (relativ) einfach ist) und danach viel Therm(!)ische Energie abgegeben wird. Exo(außen = nach außen abgeben)therm(Hitze, thermische Energie)

PS: Eisen-(III)-oxid, da das Eisen 3-fach oxidiert ist: Fe_2O_3, es gibt 3 Sauerstoffatome.

PPS: Redoxreaktion => Reduktion + Oxidation gleichzeitig: Red. + Ox. (Es werden Sauerstoffatome und Elektronen getauscht)

Hoffe ich konnte helfen

Dein YSwaggerY

Kommentar von YswaggerY ,

Übrigens so als Nebenfakt: Ich habe mich bei der Erklärung etwas vertan: Die Aktivierungsenergie ist recht hoch, man benötigt ca. 1500° C um Termit zu entzünden, aber solche temperaturen lassen sich leicht mit einem Magnesiumstab oder einem Propangas-Sauerstoffgemisch erreichen. Dennoch ist die Reaktion Exotherm, da eine Energie von ca. 850 KJ/mol (also molarem Formelumsatz, also pro bestimmter anzahl der einzelreaktionen) frei wird, das ist eine sehr hohe energie.

Fakt 2: Termit kann nicht mit wasser gelöscht werden und sogar unter wasser in z.B. einem See weiterbrennen bis es verbrannt ist, das sieht man auch in der Reaktionsgleichung: es gibt kein alleinstehehndes O_2 also muss kein Sauerstoff hinzugefügt werden, damit die Reaktion stattfindet, der für die Oxidation notwendige Sauerstoff kommt aus dem Eisenoxid... Also: versuche niemals Termit mit wasser zu löschen...

Kommentar von Bevarian ,

versuche niemals Termit mit wasser zu löschen...

Richtig: Thermit in einem Eisblock ist WESENTLICH effektvoller!   ;)))

Kommentar von YswaggerY ,

Da kann ich dir nur zustimmen, das liegt aber nicht direkt an der Temperatur des Eises, im Gegenteil, sondern es liegt daran, dass das Wasser durch dir Hitze des Termits beginnt zu sprudeln und das Termit entsprechend blubbert, usw.

Die Reaktion wird in der Effektivität geschwächt, aber es sieht deutlich effektvoller aus, das stimmt ^^

(Naja, und es wird um vieles gefährlicher als es schon ist, aber das kann man ja erstmal vernachlässigen ^^)

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