Biologie Zusammenfassung

Biologie Zusammenfassung
Energie
 Energie – aus dem griechischen ENERGON = „tätig sein“
Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten
Einheit: 1 Joule
Es gilt der Energieerhaltungssatz:
„Energie kann weder gewonnen noch vernichtet werden, sonder nur umgewandelt“
Wirkungsgrad: n (eta) = Nutzenergie/zugeführte Energie
Energieträger:
Fossile Energie (Reste früherer Lebewesen)
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Tierisch + pflanzlich
Erdgas
Erdöl
Nur pflanzlich: Kohlen
Kohlen:
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25% von Kohle gedeckt
Entstehung: Pflanzenmaterial (zB Holz)
Holz  Luftabschluss + Hitze + Druck + Zeit = Kohle
Kohlenreihe
A. Torf (Hochmoore)
a. Deutliche Holzstruktur
b. Verw.: Moorpackungen, Blumenerde
B. Braunkohle
a. Relativ junge Kohle (ca. 50-70 Millionen Jahren, Tertiär)
b. Tagabbau
c. Verwendung für Kraftwerke
d. Lässt sich gut bricketieren
e. Minderwertige Kohle: ca. 60% - Kohlenstoff-Gehalt
C. Steinkohle
a. Über 400 Mio. Jahren (Carbon)
b. Abbau: meistens Grubenbau
c. Zw. 80-90% Kohlenstoff-Gehalt
d. Ausgezeichnetes Heizmaterial
D. Steinkohle Veredelung
a. Kokserei  unter 1200°C erhitzt unter Luftabschluss  Produkt: Koks
Nebenprodukt  Steinkohlenteer (chem. Rohstoff) (Hochöfen zum Schmelzen)
Entstehung von Erdöl:
 Ausgangsmaterial: Plankton (Meereslebewesen) – Luftabschluss – Zersetzung durch
Thiobacter (Schwefelbakterien) – Faulschlamm (Saprobel) – Druck (Überlagerung von
Gesteinsschichten) – Wärme – Zeit!
o Gemenge verschieden langer Kohlen-Wasserstoff Ketten (Alkane)
o in kurzkettige gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffketten aufgespalten, ein
Prozess, der in der Industrie auch als Cracken bekannt ist.
o Hoher Heizwert (gibt an wie viel Energie frei wird)
o Beim Verbrennen von 1 kg festen/flüssigen oder 1 m³ gasförmigen Brennstoff
freigesetzt wird
o Je kürzer die Kette, desto höher der Heizwert! (Methan gut!!)
Erdöl-Suche:
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Geologisches Gutachten
Obere Gesteinsschicht (Alter feststellen)
Unterirdische Schichtverläufe
Sprengseismik  Gesteinsschichten erkunden
1. Probebohrung: fördert man Bohrkerne nach unten  Stücke herausbohren
2. Hauptbohrung: jede 10. Hauptbohrung wird fündig
a. Nebeneffekt: Thermalbäder
b. Ölfelder erschlossen nicht nur 1 Bohrung sondern 150 Seitenbohrungen
Erdöl-Vorkommen:
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Naher Osten (Reste vom Urmeer  Thetis)
In Österreich: Marchfeld (Norden von Wien), Innviertel
Hoffnungsgebiete: Süd-Steiermark, Bodensee
Wenig Vorkommen: Deutschland, Japan
Erdöl-Förderung:
1. Primär Förderung
a. Eruptiv – Verfahren: natürlicher Gasdruck treibt das Öl nach oben
2. Sekundär Förderung
a. Gasliften
b. Wasserfluten
c. Pumpen (1/2 – 1l pro Pumpe/2-3 sek.)
3. Tertiärverfahren
a. Durch hohe Hitze/Chemikalien – dünflüssiger machen
b. Oder Bakterien, die Schleim produzieren (Thiobacter)
Erdöl-Transport:
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Pipelines (Rohrleitungen)
Größte: TRANS-ALASKA-PIPELINE (1300km Luftlinie)
TAL: TRANS-ALPINE-LEITUNG – Triest über Alpen  Ingolsstadt (D)
AWP: ADRIA-WIEN-PIPELINE – von Triest nach Schwechat (OÖ)
CEL: CENTRAL-EUROPÄISCHE-LEITUNG – von Genua nach Ingolsstadt
Oder Tankschiffe
Erdöl-Verarbeitung:
Raffinerie in Schwechat (OMV)

Erdöl ist ein Gemenge aus verschieden langer KohlenWasserstoff-Ketten, die sich im Siedepunkt
unterscheiden
1. Entschwefelung des Rohöls: 5% Schwefel
(Regeneratschwefel) H2 SO4
2. Primärdestillation: Zerlegung durch verschiedene
Siedepunkte, Rohöl wird Öl auf 350°C erhitzt
a. Produkte:
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Topgase:
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Methan (hoher Heizwert), Rußerzeugung (Toner Farben..)
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Schwarze Farbpigmente
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Erhöht die Abriebfestigkeit (je mehr Ruß, desto höher)
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zB Autoreifen ist aus Ruß
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Ethan: Stadtgas; geruchlos, aber es werden Duftstoffe zugesetzt
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Propan: Campinggas
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Butan: Feuerzeuggas
b. 1/3 des Rohöls: Gase, Benzine, Kerosin, Diesel
3. Vakuumdestillation:
Rohöl wird auf 350°C erhitzt erfolgt bei Unterdruck, bei Unterdruck siedet Wasser
früher! (Vakuumglocke – Mineralflasche fängt bei 20°zu sprudeln an)
a. Heizöl schwer – Motoröle – Speiseöle
b. Rückstand der V-Destillation sind Kohlenstoffketten zw. C30 - C40
c. Bitume werden als Isoliermaterial verwendet (Keller, Fugen)
d. Zur Herstellung von Dachpappe
e. Asphalt (Bitume + Sandmahlungen)
4. Crack-Verfahren:
a. Lange Bitume-Ketten werden zerlegt in kürzere Alkane durch Katalysatoren
5. Thermisch Cracken:
a. Kunststoff-Produkte  Alkene (Polymere Kunststoffe)
Joul-Thompson-Effekt
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Benzine (C6H14)
Hexan – zur Gewinnung von Ölen (Maizena, Bona…)
In Pflanzen ist in den Keimen viel Öl  Hexan drüber  Öl destilliert  Hexan
verdampft  Haushaltsöle bleiben über
Heptan, Oktan  Treibstoff  Oktanzahl (ROZ) Vergleichswert
100% n- Heptan OZ=0
100% i – Oktan OZ=100
ROZ= 95% Oktan und 5 % Heptan
normal Benzin OZ=92
Kerosin Petroleum (Flugzeugtreibstoff)
Diesel & Heizöl leicht
explodieren nicht so leicht
Organische Chemie (Kohlenwasserstoffchemie)
Allgemeine Chemie: Grundgesetze
Anorganische Chemie: organische Stoffe werden künstlich hergestellt
In der organischen Chemie gibt es ca. 12 Mio. verschiedene Verbindungen. Pro Tag kommen
ca. 1000 dazu.
Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Schwefel (S), Phosphor (PH)
…Halogene – sehr reaktionsfreudig 7 Außenelektronen neg. geladen
Kohlenstoff verbindet sich gerne mit sich selbst, entweder kettenförmig oder ringförmig und
er verbindet sich sehr gerne mit dem Wasserstoff
Alkane
bilden eine Homologe Reihe (gleich/ähnlich) Verbindungen mit ähnlichen Eigenschaften;
Kettenförmig; Enden immer auf – an
Kohlenstoff – Einfachbindungen (stabile Verbindung)(zB Oktanzahl sehr stabil, aber brennbar)
allgemeine Summenformel: Cn H2n+2
Zb C100 H202
Methan: CH4
Ethan:
Propan:
Butan:
Pentan:
Hexan:
Heptan:
Oktan:
Nonan:
Dekan:
Bis C16 sind sie flüssig ab C16 zähflüssig bis fest, ab C30 Bitume
Isomere Verbindungen
Isos = griech. = gleich!
Isomere Verbindungen besitzen die gleiche Summenformel aber verschiedene
Strukturformeln. Entscheidend ist die Strukturformel.
Internationale Benennung: Genfer Nomenklatur
Regelt international die Benennung der organischen Verbindungen
IUPAC – Regeln:
1. Man sucht die längste zusammenhängende Kohlenstoffkette, numeriert die C-Atome
beginnen von dieser Seite, die einer Verzweigung am Nächsten steht.
Ergebnis: Stammverbindung: Heptan
2. Man schreibt die Reste (den Rest  Seitenketten) mit Angabe der
Verzweigungsstelle vor die Stammverbindung  3- Methyl - Heptan
Methyl = Rest
3. Besitzt eine Verbindung mehrere gleiche Reste so wird dies durch die griechischen
Vorsilben: Di, Tri, Tetra… ebenfalls mit Angabe der Verzweigungsstelle ausgedrückt.
2,3 Trimethyl-Pentan
4. Besitzt eine Verbindung mehrere verschiedene Reste so werden diese mit Angabe
der Verzweigungsstelle alphabetisch gereicht
5 Ethyl, 2 Methyl Heptan