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Was sind energetische Materialien?
- Chem. Verbindungen oder Gemische, die in schneller Reaktion Gase freisetzen
- Es wird Enthalpie frei, die die Produkte aufheizt und verdichtet
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Wonach unterteilt man die energetischen Materialien?
- Nach Einsatzgebiet in:
- 1. Treibstoffe
- a) Raketentreibstoffe
- b) Treibladungspulver für Rohrwaffen
- 2. primäre Explosionsstoffe
- 3. sekundäre Explosivstoffe
- 4. Pyrotechnika
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Was sind primäre Explosivstoffe?
schlagempfindliche Initialzünder, die zur Zündung sekundärer Explosivstoffe benutzt werden
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Was sind Pyrotechnika?
Feuerwerksartikel oder im täglichen Leben verwandte Explosivstoffe
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Welche Stoffe haben in energetischen Materialien einen hohen Anteil?
- Stickstoff und Sauerstoff, mitunter auch nur hoher Sauerstoffanteil
- Zur vollst. Verbrennung oft zusätzlicher Sauerstoff
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Was ist das Schwadenvolumen?
Wie kann es ermittelt werden?
- Auf Standardbedingungen(25 ◦C, 101.325kPa) bezogene Volumen der bei der Reaktion entstandenen Gase
- wird aus der Reaktionsgleichung der Zerfallsreaktion berechnet oder nach einem genormten Verfahren gemessen
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Was ist die Explosionsenthalpie?
Differenz der Enthalpie der Zerfallsprodukte und der Edukte unter Standardbedingungen
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Was ist das Berthelot-Roth’sches Produkt?
- um Dichte2 erweitertes Berthelot'sches Produkt
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Ordne folgende Stoffe aufsteigend nach der Größe ihres BRP!
Hydrazin, Nitroglycerin, Oktogen, Oppauer Salz, Schwarzpulver, TNT
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Was ist Oppauer Salz?
Düngemittelgemisch aus 45 %Ammoniumsulfat, (NH4)2SO4 und 55 % Ammoniumnitrat NH4NO3
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Warum ist Oppauer Salz explosionsfähig?
- Ammoniumnitrat, das Stickstoff in der -III-wertigen (sog.Ammonstickstoff) und in der +V-wertigen Oxidationsstufe (sog. Nitratstickstoff) enthält, kann explosionsartig unter Bildung von Wasser, Stickstoff und Sauerstoff zerfallen
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Welche Materialien gelten als explosionsfähig?
energetische Materialien, deren BRP gleich oder über dem des Oppauer Salzes liegen
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Was bedeutet explosionsgefährlich?
Stoff muss fest oder flüssig sein und sich in bestimmten, im Gesetz genannten Tests, als explosionsfähig erwiesen haben
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Was ist Hydrazin?
- stechend riechende Flüssigkeit
- Im Hydrazin-Molekül sind die Stickstoffatome durch eine -Bindung verknüpft (sp3-Hybridisierung)
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Welche Konformationen sind beim Hydrazin zu unterscheiden?
- gestaffelte und ekliptische Form
- gestaffelt energetisch günstiger
- in gestaffelter Form ist Dipolmoment des Moleküls Null
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Wie bildet sich Hydrazin und welche Standardbildungsenthalpie besitzt es?
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Ab welcher Temperatur zersetzt sich Hydrazin merklich?
oberhalb 250°C, darunter relativ stabil
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Wie wird Hydrazin hergestellt?
- Raschig-Olin-Verfahren
- 1. Natriumhypochlorid + Ammoniak zu Chloramin und Natriumchlorid
- 2. unter hohem Druck und großer Temp. wird Chloramin &... zu Hydrazin &...
- 3. destillative Abtrennung des Ammoniaks
- 4. Abtrennung von Natriumchlorid im Verdampfungskristallisator
- 5. Aufkonzentrierung des wässrigen Hydrazins mit Schleppmittel Anilin in Azeotroprektifikation
- 6. Weitere Rektifikation zur Trennung von Anilin und Hydrazin
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Benenne!
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Wie wird Hydrazin genutzt?
- Raketentreibstoff
- zur Herstellung von Airbag-Treibstoff
- in Kraftwerkstechnik als Korrosionsschutzmittel
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Wie und womit reagiert Hydrazin als Raketentreibstoff?
- zerfällt an Ruthenium- oder Iridium-Katalysatoren innerhalb von Millisekunden in Ammoniak, Stickstoff und Wasserstoff (zum Steuern)
- Noch heißer bei Verbrennung:
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Welcher Stoff findet sich neben Hydrazin noch im Gemisch des Raketentreibstoffes?
- 1,1-Dimethylhydrazin
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Was ist Natriumazid?
- Salz der Stickstoffwasserstoffsäure
- Airbagtreibstoff
- NaN3Biozid zur Abtötung von Mikroben aller Art
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Was passiert mit Natriumazid, wenn es gezündet wird?
Welches Problem tritt auf und wie wird es behoben?
- Zerfällt bei hoher Temp. in einer Detonation in Stickstoff und Natrium
- Elementares Natrium muss durch Kaliumnitrat oxidiert und zusammen mit Kaliumoxid in Sand zu Silikaten gebunden werden
- Eisenoxid begrenzt Reaktionstemp.
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Wie wirkt Hydrazin als Korrosionsschutz?
Reagiert mit Sauerstoff im Wasser zu Stickstoff und Wasser
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Was ist Schwarzpulver?
Gemisch aus 75% Kalisalpeter, 20% Holzkohle und 5% Schwefel
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Was ist TNT?
- Trinitrotoluol
- Standardsprengstoff, da sicher im Umgang und einfache Handhabung
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Warum ist Benzol kein Cyclohexatrien?
- Da alle C-C-Bindungen gleich lang sind
- geringere Bindungsenergie (123.7 kJ/mol Resonanzenergie)
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Welche Bedingungen müssen für Aromazität erfüllt sein?
- Regel 4 = Hückel-Regel
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Wie wird Trinitrotoloul hergestellt?
- durch dreifache Nitrierung von Toulol mit Nitriersäure
- elektrophile Substitution
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Erkläre warum das Nitronium-Ion bei der ersten Nitrierung von Toluol bevorzugt das para- bzw. ortho-C-Atom angreift!
- Methylgruppe bewirkt +I-Effekt, sodass im mesomeren Grenzfall eine negative Ladung am ortho- bzw. para-C-Atom entsteht
- das positive Nitronium-Ion greift diese negative Ladung selbstverständlich bevorzugt an!
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Wie läuft die erste Nitrierung von Toluol ab?
- elektrophile Substitution
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Erkläre warum folgende Grenzstrukturen zustande kommen!
- +I-Effekt der Methylgruppe
- -I-Effekt der Nitrogruppe
- -M-Effekt durch Nitrogruppe (Doppelbindung zum N)
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Was ist Nitroglycerin?
- Eigentlich keine Nitro-Verbindung, sonder Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin und Salpetersäure
- Glycerintrinitrat
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Wie wird Glycerin hergestellt?
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Was ist Nitrocellulose?
- Ester der Cellulose mit Salpetersäure
- Cellulosetrinitrat
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Was sind Hexogen und Oktogen?
Sprengstoffe mit hohem Sauerstoffanteil, wobei Oktogen ein Nebenprodukt der Hexogenproduktion ist
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Wie sehen Hexogen und Oktogen aus?
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Was ist Acetonperoxid?
- Bemerke: kein Stickstoff!
- Sprengstoff
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