Sauerstoffverbindungen
Oxide Nichtmetalloxide reagieren mit Wasser zu Säuren, Metalloxide salzartig (ionisch), Oxide unedler Metalle reagieren mit Wasser zu Basen und Laugen
Hydroxid Ion
OH minus
Oxonium Kation
H3O+
Protolyse Wasser
Alkohole
Methanol CH3OH Ethanol C2H5OH Alkanol(amphoter) haben Hydroxygruppen (–O–H) nciht mit OH minus verwechseln!!
Hydroxyl-Radikal
OH-Radikal, HO·
Cyanidlaugung
Bei größeren Vorkommen, die eine industrielle Erschließung erlauben, wird die Cyanidlaugung angewendet. Vor dem Hintergrund, dass sich Gold in sauerstoffhaltiger Natriumcyanid-Lösung (Natriumsalz der Blausäure HCN) als Komplexverbindung löst, werden die metallhaltigen Sande staubfein gemahlen, aufgeschichtet und im Rieselverfahren mit der Extraktionslösung unter freiem Luftzutritt versetzt. Die kleinsten Metallteilchen werden hierbei zuerst aufgelöst, weil sie die relativ größte Reaktionsoberfläche haben.Das Edelmetall findet sich chemisch gebunden im hochgiftigen Sickerwasser. Nach Filtration und Ausfällung mit Zinkstaub erhält man es als braunen Schlamm, aus dem nach Waschen und Trocknen durch Reduktion Rohgold wird.Hieran schließt sich die Reinigung des Rohgoldes an. Raffiniert zu Feingold ist es dann standardisiert und marktreif. Die Cyanidlaugen werden in Kreislaufprozessen wiederverwendet. Dennoch entweichen Blausäure und ihre Salze (Cyanide) in die Umwelt, teilweise auch in größeren Mengen, etwa bei Unglücken, Fehlfunktionen der Anlage, Überschwemmungen etc. Alle diese Stoffe sind hochgiftig, allerdings auch leicht zersetzbar. Im Stoffkreislauf der Natur werden sie relativ schnell oxidativ abgebaut oder durch Hydrolyse zersetzt. Diese Art der Goldgewinnung hinterlässt enorme Abraumhalden und Stäube mit Cyanidspuren. Umweltschäden entstehen auch dadurch, dass Schlamm in Ländern mit geringer Umweltüberwachung unkontrolliert in Flüsse abgeleitet wird oder Schlammabsetzbecken bersten, wie im Jahr 2000 im rumänischen Baia-Mare.
Hochofenprozess
lauf des HochofenprozessesDer Hochofen (Bild 3) wird von oben mit Eisenerz, Koks und Zuschlägen (u.a. Kalkstein) so beschickt, dass sich im Hochofen Schichten von Koks und Eisenerz abwechseln. Die Luft, die den ebenfalls notwendigen Sauerstoff enthält, wird vorgewärmt und von unten eingeblasen. Sie steigt nach oben, während die oben eingefüllten Feststoffe nach unten sinken, es entsteht also ein stofflicher Gegenstrom,der für eine gute Durchmischung der Ausgangsstoffe sorgt. Im Zusammenhang damit steht der thermische Gegenstrom. Der Hochofen lässt sich in mehrere Abschnitte einteilen, in denen bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Reaktionen ablaufen (Bild 4). Die Temperatur im Hochofen nimmt von oben nach unten zu, weil der unten eingeblasene Luftsauerstoff mit Koks in einer stark exothermen Reaktion zu Kohlenstoffdioxid reagiert. Diese Reaktion liefert die notwendige thermische Energie für den Ablauf des Hochofenprozesses. Unten im Hochofen entstehen Temperaturen von ca. 2000 °C. Für den Ablauf des Hochofenprozesses sind hohe Temperaturen erforderlich. Die hierfür notwendige Energie muss im Ofen selbst erzeugt werden, da er aufgrund seiner Größe nicht von außen beheizt werden kann. Die Reaktion von Koks mit Sauerstoff liefert diese Energie, die benötigt wird, damit Schlacke und Eisen schmelzen und die Reduktion des Eisens stattfinden kann. Das entstandene Kohlenstoffdioxid reagiert sofort in einer endothermen chemischen Reaktion mit weiterem Kohlenstoff aus dem Koks zu Kohlenstoffmonooxid. Es handelt sich dabei um eineKomproportionierung, d. h. Kohlenstoffmonooxid ist bei der Reaktion sowohl Produkt einer Oxidation als auch einer Reduktion. Diese Reaktion ist eine Gleichgewichtsreaktion, an der sich die Temperaturabhängigkeit gut zeigen lässt. Bei niedrigen Temperaturen (bis ca. 800 °C) liegt das Gleichgewicht auf der linken Seite, bei höheren Temperaturen auf der rechten Seite. Nach ihrem Entdecker wird sie Boudouard-Gleichgewicht genannt. Kohlenstoffmonooxid ist das wesentliche Reduktionsmittel im Hochofenprozess. Es reduziert in einer schwach exothermen chemischen Reaktion die Eisenoxide, wobei Roheisen entsteht. Das entstehende Kohlenstoffdioxid reagiert gemäß dem Boudouard-Gleichgewicht mit Koks zu Kohlenstoffmonooxid. Neben Kohlenstoffmonooxid wirkt an den Schichtgrenzen auch Kohlenstoff als Reduktionsmittel. Das entstehende Roheisen ist flüssig und sammelt sich unten im Hochofen, wo es in regelmäßigen Abständen abgestochen wird (Bild 5). Oberhalb des Abstichs für das Roheisen liegt der Abstich für die ebenfalls flüssige Hochofenschlacke. Diese besteht hauptsächlich aus Calciumsilicaten, die aus der Gangart und den Zuschlägen entstanden sind. Die Schlacke schwimmt auf dem Roheisen, da sie eine geringere Dichte hat und verhindert somit die Oxidation des Roheisens durch die eingeblasene Luft. Sie wird kontinuierlich abgestochen. Der Abstich des Roheisens erfolgt diskontinuierlich in regelmäßigen Abständen, der Hochofen selbst arbeitet hingegen in kontinuierlicher Arbeitsweise, d. h. ohne Unterbrechungen. Die gasförmigen Produkte des Hochofenprozesses werden Gichtgas genannt und entweichen über die Gicht am oberen Ende des Hochofens (Bild 3). Es handelt sich um ein Stoffgemisch aus ca. 55 % Stickstoff, ca. 15 % Kohlenstoffdioxid, ca. 30 % Kohlenstoffmonooxid und bis zu 4 % Wasserstoff. Genutzt wird es zur Erzeugung von thermischer Energie.
