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Umweltbelastungen durch anorganische Substanzen
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Gliederung
1. Bildungsplanbezug
2. Anorganische Schadstoffe
3. Ozonbildung
4. Abgase
5. Treibhauseffekt
6. Saurere Regen
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1. Bildungsplanbezug
Kompetenzerwerb: Ökologisch verantwortliches Handeln
Die Schüler sind in der Lage:
Den Stoffauf- und Stoffabbau mit Experimenten nachzuvollziehen und zu beschreiben
Den Stoffkreislauf am Beispiel Kohlenstoff und Sauerstoff sowie den Fluss der Energie zu beschreiben
An einem ausgewählten Beispiel die Problematik menschlicher Eingriffe in einem Ökosystem zu erkennen und Alternativen zu entwickeln
Ein besonderer Fach- oder Schulstufenbezug ist dabei nicht erkenntlich
Behandlung der Umweltproblematik ist verbindlich!
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Didaktische Auswahlkriterien
Inhalte aus der Lebenswelt der Schüler
→ motivierende Wirkung
Neben chemischem Wissen auch Verhaltensmaximen bezüglich
Umwelt
→ Verantwortliches Handeln
Anknüpfungspunkte zu den Sozialwissenschaften und anderen
Naturwissenschaften an
→ Fächerübergreifendes Arbeiten
Anwendung in Forschung und Technik
Wissenschafts-, Gesellschafts-, und Schülerrelevanz
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Methodik des umweltbezogenen Chemie-Unterrichts
Zusammenhänge der Umwelt- und Alltagschemie sind sehr komplex → durch didaktische Reduktion dem jeweiligen Niveau der
Schule anpassen
Beschäftigung mit dem Thema außerhalb der Schule→ Exkursionen: Kraftwerke, Kläranlage,
Müllverbrennungsanlage, chemische Fabriken
Guter Chemieunterricht schließt Experimente ein → Im Vordergrund stehen Versuche, die die Bedeutung des
jeweiligen Stoffes für die Umwelt deutlich machen
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2. Emissionen
Aus natürlichen oder künstlichen Quellen abgegebene Stoffe, die in die Atmosphäre gelangen
Natürliche Emissionen: z.B. Vulkane
Anthropogene Emissionen: hauptsächlich aus Verbrennungsvorgängen
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Kohlendioxid : CO2
EigenschaftenFarbloses, geruchloses Gas, nicht brennbar,schwerer als Luft, Dichte: 1,98 kg/cm3, erstickend
Vorkommen
Autoabgase, Atmung, Verbrennung
Organischer Verbindungen
Auswirkungen auf Mensch und
UmweltZu hoher CO2-Gehalt in der
Atemluft führt zu Erstickung
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Herstellung und Nachweis
Herstellung
Verbrennung von Kohlenstoff liefert bei ausreichender Luftzufuhr CO2
Nachweis
Einleiten des Gases in Kalkwasser
Trübung
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Schwefeldioxid : SO2
EigenschaftenFarbloses, stechend riechendes Gas, nicht brennbar, Dichte: 2,927 kg/m-3,
Reduktionsmittel (zu SO42-)
VorkommenVerbrennung von schwefelhaltigen
fossilen Brennstoffen (Kohle, Erdöl) oder
Gummi, Rösten von Metallsulfiden
Wirkungen auf Mensch und UmweltSaurer Regen, Bildung von
Schwefelsäure Schädigung der
Lungen
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Herstellung und Nachweis
Entwicklung aus Natriumdisulfit
Na2S2O5 + H2SO4 ———> Na2SO4 + H2O + 2 SO2
Nachweis
Entfärbung von Iod-Kaliumiodid-Lösung
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Stickstoffdioxid : NO2
EigenschaftenBraunrotes Gas, stechender Geruch,
wirkt stark oxidierend
Dichte: 1,45 kg/m-3
EntstehungBlitzschlag, Autoabgase,
Fabrikabgase
Wirkung auf Mensch und UmweltReizerscheinungen an Augen und Schleimhäuten,
Genmutationen
Waldsterben saurer Regen
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Herstellung
Vorsichtiges Erhitzen von Bleinitrat
2 Pb(NO3)2 2 PbO + 4 NO2 + O2
Nachweis mit Lunges Reagenz
Lunges Reagenz: Sulfanilsäure, α-Naphthylamin, Eisessig
Rotfärbung
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Kohlenmonooxid : CO
EigenschaftenFarb- und geruchloses Gas, wirkt
reduzierend
Dichte: 1,17 kg/m-3
Vorkommen
Autoabgase, Entstehung beim
Hochofenprozess, Zigarettenrauch
Auswirkungen auf Mensch und Umwelt
Bindet sich 200mal stärker an Hämoglobin als O2
Erstickung
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Herstellung und Nachweis
Herstellung
Einwirkung von Schwefelsäure auf Ameisensäure
HCOOH ---H2SO4---> CO + H2O
Nachweis
Einleiten des Gases in ammoniak. AgNO3-Lösung
Reduktion von Ag+ zu Ag,
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3. Ozonbildung in der Stratosphäre
O2 + UV-Licht O* + O*
O*+ O2 O3
Wirkung von O3 in der Stratosphäre
Abschirmung der UV-B Strahlung
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Ozonbildung in der Troposphäre
Folgende Faktoren begünstigen das Entstehen von Ozon in derTroposphäre
1. Das Vorhandensein von Stickstoffoxiden und von org. Verbindungen (Kohlenwasserstoffe) aus Abgasen
2. UV-Strahlung der Sonne
Tag:
NO2 + Licht NO + O* O* + O2 O3
Nacht:
NO + O3 NO2 + O2
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Ozonbildung in der Troposphäre
Wirkung von Ozon in der Troposphäre: Erbgutschäden, Lungenschäden Zerstört Pflanzen und Gummi (stark oxidativ) Treibhausgas
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4. Abgase
Kraftfahrzeuge verursachen 55%der gesamten NOx- Emission, 60% der gesamten CO-Emission und 30% der
gesamten CH-Emission.
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Die wichtigsten von Autos emittierten Abgase
Zusammensetzung der schädlichen Auspuffgase
(Vol%)
CO2 87,6
CO 10,3
NOx 0,6 (bei gemäßigtem Fahrstil)
SO2 0,06
CH 1,07 (unverbrannte KWs)
Aldehyde 0,4
Summe 100
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Der Auto-Katalysator
CH4 + 2 NO2 CO2 + N2 + 2 H2O
4 CO + 2 NO2 4 CO2 + N2
2 CO + O2 2 CO2
CO
CHx
NOx
CO2
N2
H2O
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Katalysator - Fotos
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Schadstoffe im Zigarettenrauch
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5. Der Treibhauseffekt
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Treibhausgase
Beitrag der einzelnen Spurengase zum "Treibhauseffekt"
Temperaturanstieg durch Spurengase 33 °C (von -18 °C auf +15 °C)
·Konzentration
in der Luft ppm
Temperatur-anstieg
°C
LebensdauerJahre
Spezifisches Treib-hauspotential
jährlicherZuwachs
%
Wasserdampf 2-3000 20,6 0,01 - -
Kohlenstoffdioxid(CO2)
350-370 7,2 5-200 1 0,4-1,7
bodennahesOzon (O3)
0,2-10 2,4-2,7 0,08-0,5 1800-2000 0,5-2,0
Distickstoffoxid(N2O) 0,3 1,4 100-170 150-290 0,2-0,4
Methan (CH4) 1,7 - 16-150 3500-17000 3,0-7,0
Sonstige < 10 0,6 nicht bekannt nicht bekannt nicht bekannt
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IR-Spektren wichtiger Treibhausgase
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6. Saurer Regen
Verbrennungsprodukte = Säureanhydride
CO2 + H2O H2CO3
2 NO2 + H2O
HNO2 + HNO3
SO2 + H2O H2SO3
SO3 + H2O H2SO4
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Danke für Eure
Aufmerksamkeit