Kategorie: Brennstoffe und Treibstoffe

Plutonium-239

Plutonium-239 ( 239 Pu) sind eine Plutonium – Isotopen , und einer der drei spaltbaren Isotope für die Herstellung von gebrauchten Kernwaffen und zur Energiegewinnung in Kernreaktoren . Die anderen beiden Isotope sind 235 U und 233 U . 239 Pu hat eine Halbwertszeit von etwa 24.110 Jahren. 239 Pu des physikalischen Eigenschaften, kombiniert mit der Tatsache , dass es relativ einfach ist fast rein zu produzieren 239 Pu in großen Mengen, haben zu 239 Pu ist derzeit das am häufigsten verwendete spaltbare Material für die Herstellung von Kernwaffen und die am zweithäufigsten verwendeten Isotop in Kernkraft , nur noch übertroffen von den 235 U .

Produktion

Plutonium als ein Nebenprodukt der Spaltung erzeugt , die in einem gewöhnlichen Kernreaktor erfolgt: Bei 235 U gespalten, gibt das Isotop zwei oder drei Neutronen. Plutonium wird verursacht , wenn 238 U eine diese absorbiert Neutronen , wobei 238 U wird 239 U , die betahenfalder bis 239 Np , was wiederum betahenfalder bis 239 Pu. Die Umwandlung von 238 U bis 239 Pu erzeugt zu einem Drittel der Energie in modernen Reaktoren hergestellt werden.

Die Umwandlung von 238 U 239 Pu geschieht allerdings relativ selten, so dass auch nach längerer Exposition gegenüber freie Neutronen, die 239 noch Pu mit gemischt wird 238 U und in geringerem Maße auch andere Uranisotope. Zudem 239 Pu mit zu vermische Sauerstoff sowie Rückständen aus der Spaltung resultierenden 235 U, wie Jod , Cäsium , Strontium , Xenon und Barium . 239 Pu – Isotop kann chemisch getrennt werden.

239 Pu hat eine größere Wahrscheinlichkeit von fissionere als 235 U, und schaffen mehr freie Neutronen bei der Spaltung , warum 239 Pu eine niedrigere kritische Masse hat. Zur gleichen Zeit , 239 Pu spontane fissions mit 10 p / kg einer relativ niedrigen Grad der spontanen neutronemission. Diese Eigenschaften machen das Isotop gut geeignet für den Einsatz in Kernwaffen . In der Praxis wird der Reaktor erzeugte Plutonium enthält jedoch eine bestimmte Komponente von 240 Pu – Isotop , die unterschiedlichen instabil ist. Während der Spaltung, etwa 239 Pu – Atome zwangsläufig eine zusätzliche Neutronen absorbieren und dadurch in die transformiert werden 240 Pu. Im Gegensatz zu dem 239 Pu des fissions 10 kg / s, die 240 Pu ein gewisses Maß an spontan fissions fissions auf 415.000 kg / s. Eine zu hohe Grad der spontanen neutronemission macht das Material ungeeignet für die Verwendung in Kernwaffen , weil es zu instabil ist.

In der Praxis ist es nur möglich , Plutonium in Kernwaffen zu verwenden, gebaut von Implosionen gestalteten, in dem eine nicht-kritische Masse mittels herkömmlichen Sprengstoffs in eine komprimierten kritische Masse . Wenn verwendet stattdessen Uran , wird eine Atombombe , nachdem es etwas einfacher, zu produzieren in der Lage , aber kaum genutzt, Kanonenprinzip , bei dem zwei nicht-kritischen Lasten ineinander geschoben, wodurch eine überkritische Masse erhalten wird (siehe Little Boy ). Dieses Verfahren ist nicht praktisch , mit Plutonium als der Prozentsatz von 240 Pu – Isotopen immer zu hoch im Reaktor produzierte Plutonium sein wird, und es ist zu teuer , die beiden Isotope voneinander zu trennen. 240 Pu hohe Grad der spontanen Spaltung, führt im Kern innerhalb der Kanone zur Detonation bringt die beiden Kerne vollständig vereinigt sind, wodurch nur ein Bruchteil der Energie verwendet wird. Doch Plutonium klar am häufigsten spaltbarem Material zu Fehler die Produktion von Kernwaffen, da es viel einfacher herzustellen und hat eine geringere kritische Masse ist.

Um in Atomwaffen Plutonium, der Gehalt von 240 Pu 7% nicht überschreiten. Eine solche niedrigen Gehalt an 240 Pu wird durch Aussetzen nur erreicht 238 U Neutron in weniger Zeit. Er teilt Plutonium in vier Klassen, je nachdem , wie sauber es ist, das heißt wobei der geringe Gehalt an 240 Pu – Isotop enthält es: „Super – grade“ 2-3% „Military grade“ <7%, „Kraftstoffqualität“ und 7-18% Reactor Grade> 18%.

Um einen so niedrigen Gehalt an zu erreichen , 240 wie möglich, ist es notwendig Reaktorbrenn oft zu verschieben. Das Problem ist , dass die meisten modernen Atomreaktoren stillgelegt werden sollen, oft mehrere Wochen, der Kraftstoff jedes Mal muss ersetzt werden. Diese Tatsache ist einer der Gründe , warum gewöhnliche Energie erzeugenden Reaktoren zur Herstellung von Plutonium nicht geeignet sind. Die meist Plutonium wird anstelle der so genannten erzeugten Brutreaktoren , die in der Regel nicht mehr Energie produzieren , als sie in dem Prozess verwenden.

Uran-235

Uran-235 ( 235 U) ist ein natürlich vorkommendes Uran – Isotop . Es unterscheidet sich von dem viel häufiger Uran – Isotop Uran-238 ( 238 U), dass sie in der Lage , eine sich schnell entwickelnde zu schaffen Kettenreaktion . Es ist genau diese Eigenschaft , die sowohl bei einigen Arten der verwendeten Kernwaffen und in einigen Formen der Kernenergie . 235 U ist der einzige natürlich vorkommende Isotop , das sowohl in verwendet werden kann , Kernspaltung und in Mengen gewonnen , dass es wirtschaftlich rentabel zu machen. 238 U wurde entdeckt 1935 von Arthur Jeffrey Dempster .

Für einen Urankern kann auch gelöst werden muß unglaublich hohe Temperatur, sonst gäbe es keine Kernreaktion sein.

Angereichertes Uran ist ein Begriff für das Uran, wobei der Gesamtanteil des 235 U – Isotop wird durch die künstlich erhöht wurde die Isotopentrennung . Neutral Uran besteht aus 99 284% 238 U und nur 0,72 Gewichtsprozent 235 U.

Wenn nur ein 235 U Neutron einen Treffer 235 U – Kerns, wird eine Kernreaktion eingeleitet. Wenn die Masse von Uran groß genug ist , dass Spaltung selbsterhaltend ist, sagen sie , dass die Masse ist entscheidend . Die Masse von Uran (und andere radioaktive Substanzen wie Plutonium ), die um eine Spaltung erforderlich ist , kann mich stützen, genannt somit die kritische Masse . Um die Kernreaktion in einem zu stoppen Kernkraftwerk ab, aus der Kontrolle, die Spaltung mit Steuerstangen zu steuern, die typischerweise aus Hafnium , Cadmium oder Bor , das einige der losen Neutronen absorbiert, wobei ein den Spaltprozess steuern kann. Eine unkontrollierte Spaltung könnte eine schlechtere Energienutzung bedeuten, oder genau einen Zusammenbruch . In einer Atomwaffe resultierende unkontrollierte Kettenreaktion in einer echten und sehr heftigen Explosion.

Die Spaltung von einer 235 U Kernkraft 200 MeV = 3,2 × 10 -11 J, entsprechend 18 TJ / mol = 77 TJ / kg. Etwa 5% der Energie verloren geht, jedoch in Form von neutrinoner [1]

Angereichertes Uran

Angereichertes Uran ist eine grundlegende Komponente für zivile Atomindustrie und Produktion von einfachen Atomwaffen . Nur weil. Uranium Potenzial Einsatz in Kernwaffenproduktion, zur Überwachung der Ausbreitung und Wiederaufbereitung von Uran intensiv von der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA). Natürliches Uran ist an sich keine Gefahr, es muss zuerst verarbeitet (angereichert) werden. Mit einer Halbwertszeit von 4,46 Milliarden Jahren die ( 238 U) ist nicht besonders radioaktiv , und tatsächlich verwendet ( 238 U) als Schutzschild gegen mehr radioaktiven Isotope. Im Vergleich dazu 235 sind D die Halbwertszeit von etwa 700.000.000 Jahre.

Während das Manhattan – Projekt Uran unter dem Namen ging Oralloy – eine Kontraktion von Oak Ridge, Tennessee , der Namen der Stadt , in dem Anreicherungsreaktor war, und „Legierung“ ( da. : Alloy ). Oralloy sind immer noch von Zeit zu Zeit als Bezeichnung für angereichertes Uran verwendet.

Heute gibt es rund 2000 Tonnen hoch angereichertes Uran in der Welt [2] . Die 238 U nach der Erzeugung verbleibenden, genannt abgereichertem Uran oder abgereichertes Uran. Abgereichertes Uran ist weit weniger radioaktiv als auch neutral Uran, hat aber immer noch eine sehr hohe Dichte , ist es geeignet für zB Panzerungen von Fahrzeugen und panzerbrechender Munition zu machen. Nur etwa 5% von abgereichertem Uran gilt, der Rest wird deponiert.

Enrichment Degrees

Es gibt drei allgemeine Anreicherung Stufen: leicht, niedrig und hoch angereichertes Uran. Leicht angereichertes Uran von 0,9 bis 2% innerhalb von Halter 235 U. leicht angereichertes Uran ist ein relativ neuer Grad an Uran, insbesondere findet Anwendung als Brennstoff in einigen Schwerwasserreaktoren , in denen sie auf neutral Uran eingesetzt. Es ist billiger , leicht angereichertes Uran zu verwenden , da weniger Kraftstoff zu verwenden, die auch reduziert Entsorgungskosten bedeuten. Ein Weg , um Produzenten leicht angereichertes Uran ist von Uran aus Recycling – Leichtwasserreaktoren . Von hier aus hat der Uran typischerweise einen höheren Gehalt an 235 U Uran als neutral.

Schwach angereichertes Uran enthält weniger als 20% 235 U. niedrig angereichertem Uran in den häufigsten und am meisten kommerziellen Leichtwasserreaktoren verwendet wird. Das Uran zur Verwendung in diesen Leichtwasserreaktoren werden in der Regel zwischen 3 und 5% aufgearbeitet 235 U. Für den Einsatz in Forschungsreaktoren wird das Uran auf zwischen 12% und 19,75% aufgearbeitet.

hochangereichertem Uran hat eine Konzentration von mehr als 20% 235 U oder 233 U hauptsächlich verwendet wird für Kernwaffen , als Treibmittel für die nuklearen U – Boote , und kleinere Mengen an spaltbarem Material , welches in den Testreaktoren. Das Uran , das bei der Herstellung von verwendet wurde traditionell Kernwaffen , in der Regel eine Konzentration von mehr als 85% des 235 U – Isotop. In der Theorie würde man in der Lage sein , eine ineffiziente Atombombe zu machen, nur der Inhalt von 235 U übersteigt 20%. Muss unter 20 Prozent, Grenze der steigende kritischen Masse drastisch. Die kritische Masse von Uran mit einem Gehalt von 85% 235 U beträgt ca. 50 kg. Die kritische Masse kann unter Verwendung eines reduziert werden neutronmoderator und Richtungs Sprengstoffen. Little Boy -atombomben wurde auf Basis 235 U als spaltbares Material. Praktisch alle modernen Kernwaffen zu verwenden, jedoch von Plutonium , die einfacher herzustellen ist. HEU wird auch in den Reaktoren in Betrieb befindlichen Kern U – Boote eingesetzt. 235 U ist der Pegel dieser Reaktoren zwischen 50 und 90%

Anreicherungsverfahren

Isotopentrennung ist ein schwieriger und energieintensiver Prozess. Die beiden Uranisotope haben nahezu identische Gewicht – 235 D nur 1,26% leichter ist als 238 U. Es gibt verschiedene Möglichkeiten , um die beiden Isotope zu trennen, aber sie nutzen alle den kleinen Unterschied in Atomgewicht , obwohl die Erforschung neuer Methoden. Ein gemeinsames Merkmal der Verfahren besteht darin , dass sie Uran durch Wiederholung des gleichen Prozesses immer und immer wieder neu verarbeiten – ein bisschen wie wenn zum Beispiel Destillation Alkohol .

Anmerkungen und Hinweise

  1. Aufspringen^ Energiefreisetzung aus Spaltung – von Atom- und Kernphysik, DOE-HDBK-1019 / 1-93
  2. Aufspringen^ Sicherung atomwaffen brauchbares Material in Russland – von Thomas B. Cochran, 1997.06.12

Uran-238

Uran-238 ( 238 U) ist die häufigste des natürlichen Uran – Isotope . Über 99,284% alle natürlich vorkommenden Urans 238 U. Mit einer Halbwertszeit von 4,46 × 10 9 Jahren (1,41 × 10 17 Sekunden lang ), die 238 U nicht annähernd so radioaktiv wie 235 U und 233 U . Aus dem gleichen Grunde 238 U ungeeignet , da entweder einen unabhängigen Reaktorbrennstoff und spaltbarem Material für Kernwaffen . Wiederum 238 relativ niedriges Niveau an Radioaktivität des U, und auch eine hohe Dichte , die Substanz geeignet als Schutzschild gegen mehr radioaktiven Substanzen und als panzerbrechende Munition.

Trotz 238 Isotop U Tief Radioaktivität bildet ohnehin Grundlage für die meisten modernen Kernwaffen, da es in umgewandelt wird Plutonium 239 ( 239 Pu) in einem Kernreaktor . Nur 239 Pu als verwendet spaltbares in praktisch alle modernen Kernwaffen Material. Wenn 238 U durch einen Treffer Neutronen , wird sie auf umgewandelt 239 U , die so instabil ist , dass es zerfällt zu Neptunium -239 ( 239 Np ), die wiederum zu abklingt 239 Pu .

Als Brennstoff für Kernreaktoren verwenden angereichertes Uran . Angereichertes Uran ist Uran, wobei der Anteil des 235 U – Isotop künstlich erzeugt wird. Abgereichertes Uran ist der Rest, der übrig bleibt , wenn angereichertes Uran als Brennstoff in einem Kernreaktor getragen wird. Abgereichertem Uran besteht hauptsächlich aus dem 238 U – Isotop.

Eine Kraft

238 U nicht direkt als Reaktorbrennstoff verwendet werden. Es ist jedoch in Brutreaktoren zur Herstellung von 239 Pu , die für die Herstellung von Kernwaffen oder Reaktor – Brennstoff verwendet werden können. Die meisten Brüter produzieren keine Energie, ist ihr Zweck ausschließlich die Produktion von Plutonium. Pr. 2005 war der einzige Energie erzeugenden Brüter, das russische BN-600 – Reaktor Belojarsk Kernkraftwerk , das etwa 600 Megawatt produziert. [ Citation benötigt ]

Obwohl 238 U nicht allein als Reaktor Brennstoff verwendet werden kann, dann bis zu einem Drittel der Energie eines typischer Reaktor aus der Spaltung von tatsächlich kommenden 239 Pu , die gebildet wird aus 238 U Isotopen in dem Reaktor Brennstoff. [ Citation benötigt ]

Andere Verwendungen

Uran 238 wird als Abschirmung gegen radioaktive Isotope mehr verwendet. Dank 238 U hohe Atommasse und eine hohe Anzahl von Neutronen, Isotopen Bremsen sowohl alpha – Strahlung , Röntgenstrahlung und Gammastrahlung . In der Tat, 238 U etwa fünfmal besser zu verlangsamen Gammastrahlung als Blei . Sowohl metallisches Uran und abgereichertem Uranoxid wird als Schutzschild verwendet. Wegen. Uran hohe Dichte , das abgereichertes Uran wird auch in verwendet panzerbrechender Munition .

Ethanol

Ethanol oder Ethanol ( Chemical Dictionary ) sowie Ethylalkohol , Cetylalkohol oder vinånd , ist eine organische Verbindung mit der Summenformel CH 3 CH 2 OH , wie abgekürzt EtOH . Es ist eine farblose, brennbare Flüssigkeit mit einem scharfen Geruch. Ethanol wird verwendet für Spirituosen , Wein , Bier , und als Lösungsmittel in der chemischen Industrie .

Ethanol ist in der Alltagssprache auch als alkoholisches oder Alkohol. Ethanol wurde auch zuvor für genannt vinånd , aber dieser Begriff verwendet wird heute weitgehend (aber gilt Rechtschreibung nach Retskrivningsordbogen).

Es gibt einige Diskussionen über die Schreibweise des Stoffes:

  • Ethanol ist bei weitem der häufigste Schreibweise (und die einzige unter Chemiker) und es ist auch die Schreibweisen Chemical Dictionary empfiehlt.
  • Ethanol oder Ethylalkohol ist die einzige Schreibweisen , die Retskrivningsordbogen sind aber veraltet betrachtet nach Chemical Dictionary .

Produktion

Ethanol wird als Abfallprodukt hergestellt durch Fermentierung / Alkoholfermentation von Kohlenhydraten wie z. Zucker oder Stärke reduzierte Kohlenhydrate fermentierbaren. Wenn die Konzentration von Ethanol wird erreicht ca. 16% kann nicht Hefen fermentiert mehr, daher sind die meisten Biere und Weine einer Ethanolkonzentration von maximal ca. 16%.

Liquor und chirurgische Alkohol erhalten Destillieren ethanolhaltigen Flüssigkeiten. Durch gewöhnliche Destillation kann eine Ethanol maximalen Prozentsatz von 96% erhalten werden. Ethanol mit einer Reinheit von über 96% kann nur durch die speziellen technischen Verfahren hergestellt werden. Ethanol 99% oder mehr absolute Ethanol oder reiner Alkohol genannt.

Ethanol kann auch durch die Zugabe von Wasser über zubereitet wird die Doppelbindung in Ethen (H 2 C = CH 2 ). Die Reaktion wird durchgeführt in sauren wässrigen Lösung . Die Doppelbindung von Ethen wird durch H angegriffen + unter Bildung eines Carbokations . H 2 O wirkt als ein Nukleophil Elektronendonor und verlor schließlich ein Proton . Auf diese Weise hat es geschafft Ethanol wurde.

Einnahme

Ethanol wird auch in Essen, vor allem in Getränken verwendet und dient hier Aufnahme Erwerbers berauschen. Charakteristisch für diesen Rauschzustand beeinträchtigt motorische und geistige Fähigkeiten und oft ein gewisses Gefühl des Willen. Symptom Die Stärke nach, wie viel Ethanol Person verbraucht variieren kann. Für eine bessere Übersicht siehe Alkoholspiegel .

In Kochen gekocht ausgewählte Produkte mit Wein und Spirituosen . Es ist ein allgemeines Missverständnis , dass die Lebensmittel so Alkohol, wie Ethanol mit niedrigem Siedepunkt enthalten werden schnell so dass es beim Erhitzen zu verdampfen. Eine Studie fand jedoch, dass ein großer Teil des Alkohols bleibt: 25% nach 1 Stunde Backen oder Dünsten und 10% nach 2 Stunden. [1]

Katabolismus von Ethanol in den Organismus zu einer Energieausbeute von 7 kcal / g, und zur Reaktion gebracht bei einer Rate auf etwa entsprach 0,1 g / kg Körpergewicht / Stunde. Ethanol durch Alkoholdehydrogenase oxidiert wird Acetaldehyd , die weiterhin oxidieren Acetat (Essigsäure) und Acetaldehyddehydrogenase von Xanthin – Oxidase, wobei die beiden letztgenannten Enzyme werden durch ein Abbauprodukt von hemmt Antabuse , wodurch eine Anhäufung von Acetaldehyd zu verursachen. In der ungehemmten Reaktion (ohne Antabuse) umgewandelt Acetat auf Acetyl-CoA , die dann in dem TCA cyclen umgesetzt wird , während NADH weiter in der Elektronentransportkette oxidiert wird.

Denaturierung

Da Ethanol ist ein Stimulans, ist es Gegenstand eine ziemlich hohe Steuer. Um Ethanol für andere Zwecke ohne Steuern zu verkaufen, die (oft) Denaturierung, dh Chemikalien hinzuzufügen , die das Ethanol ungenießbar machen. Zuvor Sie pyridin Brennspiritus zu, aber da es allgemein bekannt war , dass es mit entfernt werden kann , Aktivkohle , gingen sie zu anderen Drogen auf. Derzeit Diethylphthalat am häufigsten bei der Reinigung von Spirituosen verwendet. Krankenhaus Alkohol kann denaturiert werden Isopropylalkohol .

Desinfektion

Ethanol wird mit privaten Haushalten und Laboratorien zu desinfizieren. Um die Bakterien mit einem ca. zu töten 70% Ethanol ausreichend. Mehrere Studien zeigen, dass es ein großer Unterschied zwischen beispielsweise ist. 90% und 70% Lösungen im Fall von Bakterien.

Energiespeicher

In Zukunft ist es denkbar , dass man sparen kann Energie in Wasserstoff schwierig ist , zu speichern – oder Ethanol , die relativ nicht-toxisch sind, umweltfreundlich und leicht zu verstauen. [2] [3] [4]

Bioethanol

Siehe auch Bioethanol

Obwohl Ethanol wird H 2 O und CO 2 in Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen kann auch CO Ethanol wird 2 neutral, wenn CO 2 , das zur Herstellung von Ethanol verwendet wurde, stammte ursprünglich aus der Atmosphäre während des Verzehrs, zum Beispiel. Solarenergie ( Pflanzen , Solarzellen ) oder Fusion . Ethanol wird in diesem Fall genannt Bioethanol .

Mischung aus Ethanol und Wasser

Ein interessantes Experiment , das durch Ethanol (Alkohol) (ca. 95%) und Wasser zu mischen. Nehmen 1 Liter jeden und mischen, ist das Ergebnis ein Volumen kleiner als 2 Liter, während die Masse erhalten bleibt. [5] [6]

Anwendungen

  • Kraftstoff
  • Lösungsmittel :
    • Parfüm
    • Hustensaft
    • chemische Synthese
    • Brillenreinigungsprodukt
    • Eingesetzt als Reiniger für Rasierer mit Parfüm
  • Wird von einigen Arten von Reinigung sowohl zu Hause und Industrie und geht dann unter dem Namen Haushalt Alkohol oder Alkohol (Haben Sieeinen Ethanolgehalt von etwa 93%).Es wird zum Beispiel verwendet.für dieReinigung:
    • Fenster
    • Krankenhausausstattung
  • Desinfektionsmittel : die optimale Desinfektionsmittelkonzentration ist 70% Ethanol (Reiben Alkohol).

Quellen / Referenzen

  1. Aufspringen^ Wird beim Kochen Alkohol verbrennen? . Ochef.com . Abgerufen 2009-08-29 .
  2. Aufspringen^ Popular Mechanics – Knirschen Sie die Zahlen auf Alternative Kraftstoffe Zitat: „… ifølge das DOE, die wachsenden, Fermentieren und Destillieren Kette faktisk führt zu einem Überschuss an Energie att reicht von 34 bis 66 Prozent …“
  3. Aufspringen^ Physicsweb: Brennstoffzellen zu Alkohol drehen
  4. Aufspringen^ Cruising der Ethanol Autobahn
  5. Sprung nach oben^ einem Wissenschaftler fragen. Chemie – Archiv: Masse, Volumen, Alkohol, Wasser
  6. Aufspringen^ Wasser und Alkoholgemische und „The Amazing Luftblase“

Kohlenwasserstoffe

Die Chemie ist ein Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoff, eine organische Substanz , die ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff . Es ist üblich , solche Substanzen , die sie über ein Rückgrat aus Kohlenstoff aufgebaut sind, an denen Wasserstoffatome gebunden. Das Kohlenstoffgerüst eine verzweigte oder unverzweigte Kette von Kohlenstoffatomen sein kann (siehe die aliphatischen Verbindungen) oder Ringe aus Kohlenstoffatomen (siehe aromatischen Stoffen). Kohlenwasserstoffe reich wie fossile Brennstoffe und sind ein wichtiger Bestandteil des Kohlenstoffkreislauf .

Methan ( Erdgas ) ist die einfachste Kohlenwasserstoff mit nur einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatome (CH 4 ), während ethan ist , hat zwei Kohlenstoffatome, die miteinander verbunden sind, und von denen jeder drei Wasserstoffatome an dem (C 2 H 6 ). Beides gehört zu der Gruppe von Alkanen .

Die Kohlenwasserstoffe können in drei Hauptgruppen unterteilt werden.

  • Aromatische Kohlenwasserstoffe mit mindestens einem aromatischen Ring (wie einem Benzolring ), aber auch alle anderen Geräte der Gestänge
  • Gesättigte Kohlenwasserstoffe (auch bekannt als Alkane ), die weder hat doppelte, dreifache oder aromatische Bindungen
  • Ungesättigte Kohlenwasserstoffe , die eine oder mehr Doppel- oder Dreifachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen haben. Die ungesättigten Kohlenwasserstoffe werden weiter unterteilt Alkene und Alkine .

Flüssige Kohlenwasserstoffe Fluss als fossile Brennstoffe , die von dem Untergrund aufgestellt und werden als Öle (former „rock oil“), während die entsprechenden Gase werden als Erdgas . Beiden Typen sind wichtig als Brennstoff und als Rohstoff in der Herstellung von organischen Verbindungen , wie beispielsweise Kunststoffmaterialien ( Polymere ), Wachs und Ölprodukten . Kohlenstoffkreislauf offenbart, Verbrennung von fossilen Brennstoffen zu Kohlendioxid , sehen. globaler Erwärmung . Kohlenwasserstoffe trägt auch in Form von Verbrennungsprodukten für die Schaffung von typischen städtischen Problemen wie Smog , die allgemeinen Verschmutzung der Atmosphäre und zum Abbau der Ozonschicht .

Butan

Butan ist ein Erdgas mit der Summenformel C 4 H 10 . Butan ist ein Alkan , das unter normaler Temperatur – und Druckbedingungen erscheint als ein farbloses Gas. Doch durch nur ein wenig höheren Druck verflüssigtes Gas auf das verflüssigte Butan; Es ist vor allem dieses Gas in wegwerfbaren verwendet Zigarettenanzündern , und kann in seiner flüssigen Form innerhalb des transparenten Feuerzeug betrachtet werden. Jedoch ist es auch oft eine Mischung eines Teils Propan enthält, ein Kohlenstoffatom weniger aufweisen: C 3 H 8

Butan ist in zwei verfügbaren isomeren Formen:

  • n -butan, CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 , der gerade ist.
  • Isobutan (2-Methylpropan), CH 3 CH (CH 3 ) CH 3 , wobei die Kette von C – Atomen verzweigt ist.

Butan ist ein Alkan, so dass es nicht hat Doppelbindungen . Es gibt auch andere Varianten, Buten , eine Alkengruppe , die hat eine Doppelbindung. Alkine Dreifachbindungen .

Der Schaft aber- in Butan kommt aus dem Lateinischen Namen für die zugehörige Säure , Buttersäure ( Acidum butyricum ).

Wasserstoff

Der Wasserstoff oder Wasserstoff ( griechisch hydor „Wasser“ und Genes „Schöpfer“) ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 1 in dem Periodensystem .

Der Wasserstoff wird bei gasförmigem Atmosphärendruck . Freier Wasserstoff , der als die Wasserstoffmoleküle H 2 . Wasserstoff ist entzündlich. Wasserstoff kann auch verwendet werden als Brennstoff zum Beispiel. Autos .

Wasserstoff H hat drei bekannte Isotope :

  1. Das stabile protium ( „normal hydrogen“) ( 1 H ) mit einem Nukleon ; ein Proton .
  2. Die stabile Deuterium D ( 2 H ) mit zwei Nukleonenzahl; ein Proton und ein Neutron . Auch bekannt als schwerer Wasserstoff .
  3. Das radioaktive Tritium T ( 3 H ) mit drei Nukleonenzahl; ein Proton und zwei Neutronen. Genannt superschweren Wasserstoff .

Wasserstoff ist eine der wenigen Brennstoffe , die höheren Heizwert als haben Öl und Benzin , und es wird daher als Raketentreibstoff insbesondere verwendet US rumfærgers interne Hauptmotoren. Der Wasserstoff wird auch als wesentliche Bestandteile des eingeschlossenen Moleküls , wie Öl und Benzin aus gemacht wird. Durch die Verbrennung des Wasserstoffs gebildeten Wassers .

Es wurde geschätzt , dass der Wasserstoff auf etwa 3/4 des Standes der Teil der Masse des Universums ausmacht. Auf der Erde ist in erster Linie Wasserstoff zu anderen Elementen wie in Wasser und gebundene organisches Material . Es gibt eine kleine Menge an freiem Wasserstoff in der Atmosphäre der Erde (etwa 1 ppm nach Volumen). Freie Wasserstoff erzeugt wird , unter anderem, durch die Elektrolyse von Wasser.

Der dänische Name Wasserstoff in gebildet 1814 von Hans Christian Oersted des Wortes verbrennen , ältere Menschen und wählt. Auch brinne (vergleiche Sauerstoff ). Früher die genannte Wasser Substanz , die, wie die deutsche hydrogen eine direkte Übersetzung der griechisch-lateinischen ist hydrogenium .

Kraftstoff

Ein Brennstoff ist eine Substanz , die die Freisetzung kann Energie , wenn seine chemische oder physikalische Struktur verändert. Glosen Kraftstoff etwa die gleiche Bedeutung verwendet in. Substanzen , die für fremdrivningsformål verwendet werden (z. B. Benzin ) ist der am häufigsten genannt Brennstoffe, insbesondere wenn sie in flüssiger oder gasförmiger Form. Substanzen , die für Heizzwecke verwendet werden (zB. Peat ) sind die am häufigsten genannt Brennstoffen, insbesondere wenn sie in fester Form. Die Unterscheidung zwischen den Brennstoffen wird beibehalten, jedoch inkonsistent, und in dem, was das Vokabular austauschbar folgt.

Im engeren Sinne ist der Kraftstoff Substanzen Energie in Form von Wärme durch Freisetzung Verbrennung . Im weiteren Sinne Brennstoffe gehören Stoffe , die Energie freisetzen durch Kernreaktionen, einschließlich der Spaltung und Fusion . Im weitesten Sinne Kraftstoffe können auch Substanzen bezeichnen , die Energie auf die natürlichen Prozesse liefert: in der Tier- und Pflanzenzellen verläuft ein Enzym unterstützt die Verbrennung bei niedriger Temperatur, bekannt als Stoffwechsel oder Metabolismus , die die Energie liefert , die Lebensprozesse antreibt. In den Sternen verschmolzen Wasserstoff zu Helium unter hohem Energieertrag.

Allgemein für Kraftstoffe

Die Energie eines Brennstoffs in einer Weise veröffentlicht , die auf ihrer physikalischen oder chemischen Struktur abhängt. Zum Beispiel wird Energie freigesetzt in fossilen Brennstoffen durch Kohlenstoffverbindungen reagieren mit Sauerstoff bei hohen Temperatur und Flammenbildung in unterschiedlichem Ausmaß. Oft sind der Sauerstoff in der Erdatmosphäre ausreicht , um den Verbrennungsprozess zu schließen. Für bestimmte spezielle Zwecke, zum Beispiel. Raketenantrieb ist es notwendig , ein Oxidationsmittel hinzuzufügen.

Es gibt verschiedene Methoden zur Messung und die Menge an Energie in Brennstoffen zu vergleichen. Typischerweise offenbart Heizwert , die freie Energie pro Masse eingestellt wird. Für Brennstoffe , die bei der Verbrennung Wasserdampf abgeben , mit zwei Heizwerten zu betreiben, eine obere und eine untere. In dem Brennwert wird die enthaltene latente Wärme , die der Wasserdampf darin enthalten ist .

Eine Substanz ist geeignet, wenn als Brennstoff

  • Energiedichte hoch ist
  • die Substanz kann gespeichert werden, so dass der Energieinhalt freigesetzt wird, wenn sie für die benötigt werden,
  • energifrisættelsen gesteuert werden

Die Energiedichte ist abhängig von dem Brennwert und der Dichte . Die Energiedichte von Kernbrennstoffen ist mehr als tausendmal größer als die Energiedichte von fossilen Brennstoffen.

Die Anforderung, dass der Kraftstoff gelagert werden müssen, sind in den meisten Fällen erfüllt.

Wenn energifrisættelsen gesteuert werden , um Energie tanken kann in mechanische umgewandelte Arbeit , die zum Beispiel. erfolgt in einem Benzinmotor. Ansonsten gibt energifrisættelsen Anlass zu einer Explosion .

Die Menschen können auf eine Reihe von Techniken , rufen Sie den Energieinhalt von Brennstoffen auf andere Energiequellen zu konvertieren verschiedene Anwendungen einschließlich gerecht zu werden Heizung , Beleuchtung und Transport . Stromversorgung spielt eine wichtige Rolle in allen technologisch fortgeschrittenen Gesellschaften, und bisher basierte auf in erster Linie auf der Verwendung verschiedener Arten von Kraftstoff.

Fossile Brennstoffe

Fossile Brennstoffe umfassen feste, flüssige und gasförmige Mischungen aus Kohlenwasserstoff mit unterschiedlichen Mengen an Schwefel verunreinigt und so weiter. Wenn der Verbrennung in erster Linie Wasser und Kohlendioxid erzeugt wird. Zusätzlich Rauch und Asche Zusammensetzung variiert.

Die festen Brennstoffe sind Anthrazit , Steinkohle , Braunkohle und Torf . Kohle spielte bisher eine wichtige Rolle als Brennstoff in Dampfmaschinen , zum Beispiel. Dampflokomotiven . Kohleteer gebildet ist weiterhin Ausgangspunkt für die Herstellung von cinderskoks und Kohlegas . Heutzutage Kohle vorzugsweise Energie für Kraftwerke liefern. Torf hat eine relativ geringe Energiedichte, aber hat Heizzwecke serviert usw. in Zeiten des Treibstoffmangel .

Die flüssigen Brennstoffe gehören Heizöl , Dieselöl , Kerosin und Benzin , die alle die abgeleitet sind von Erdöl bei der Raffination. Im Gegensatz zu den festen Brennstoffen sind leicht entzündlich und kann somit die Zufriedenheit in verschiedenen Arten von Motoren machen , die für den Antrieb liefern Autos , Schiffe , Flugzeuge usw.

Die gasförmigen Brennstoffen gehören Erdgas und LPG . Gas ist sehr leicht entzündlich und verbrennt sauber. Gas ist daher geeignet für Heizzwecke in Haushalten, heute vor allem das Kochen. Mehr gefeuert kürzlich Kraftwerke zunehmend mit Erdgas.

Nuclear Fuel

In einem Kernkraftwerk ist Kernbrennstoff unter Wärmeentwicklung gespalten, das Wasser in Dampf umwandeln verwendet wird. Der Dampf wird in einen zugeführt Turbine , der mit einem verbunden ist , elektrischen Generator , der elektrische Energie erzeugt. Typischerweise fissioneres Uran in Form von Brennstäben.

Der Transport von Kernbrennstoff zahlreiche Sicherheitsmaßnahmen umgeben. Ein Grund dass Kernbrennstoff für die Herstellung von bildet die Grundlage Atomwaffen . Zusätzlich zu den verbrauchten Brennstäbe sind radioaktive und müssen sicher für Jahrhunderte gelagert werden. Diese Abfälle Problem hat noch keine befriedigende Lösung gefunden.

Die Kernkraft basierend auf Fusionstechnologie ist noch in der Entwicklungsphase. Der Brennstoff besteht aus Deuterium und Tritium aus jeweils extrahiert wird das schwere Wasser und Lithium . Gebildet durch den Fusionsprozess Helium , die ein wertvolles Edelgas ist. Fusionskammerwände allmählich radioaktive fällig werden. Neutronenaktivierung . Bei Beendigung eines Fusionskraftwerk wird die Abfälle bauen deshalb abgeschieden, aber die Radioaktivität Klingen viel schneller als die Radioaktivität der Abfälle aus fissionkraftværker.

Wasserstoff

Die Brennstoffzellen-Technologie ist noch in der Entwicklung. In einer Brennstoffzelle , die Energie in einem freigesetzten elektrochemischen Prozess bei niedriger Temperatur. Der Kraftstoff kann sein, zum Beispiel. sein Methanol , aber die vielversprechendste stellt derzeit eine Technologie auf Basis von Wasserstoff . In dem Energieerzeugungsprozess kombiniert wird Sauerstoff und Wasserstoff Wasser und Strom zu bilden. Die Brennstoffzelle kann zum Beispiel. einen Elektromotor bereitgestellt wird . Die Brennstoffzellentechnologie ist auf die Nutzung verschiedener erneuerbarer Energiequellen gekoppelt, zum Beispiel. Windkraft. Ein Überschuss an elektrischer Energie kann von Sauerstoff und Wasserstoff aus Wasser durch herzustellen angewendet Elektrolyse .

Biokraftstoffe [ Zitat benötigt | Bearbeiten Wiki – Code ]

Biomasse ist eine erneuerbare Energiequelle , die umfasst umfasst Holz . In seiner einfachsten Form kann als Holz verwendet werden Brennen . Das Holz wird unter Erhitzen entgast und gesteuerte Zufuhr von Luft zur Verfügung stehen charcoal Brennen bei einer höheren Temperatur als Frischholz. Für die Herstellung von offener Flamme verwendet wird , im übrigen praktisch alle Arten von organischem Material, zum Beispiel. getrocknete Dung.

Viele Orte in der Welt ist in kurzer Versorgung zu verbrennen. Der Wok und die kulinarischen Traditionen zu diesem Küchengerät bezogen, zum Beispiel. die Antwort kochen nur heiße Speisen verwenden. ein paar Hände voll von Gestrüpp. Große Flächen wurden im Laufe der Geschichte wurde durch entwaldet. Protokollierung für Brennholz Zwecke. In Dänemark zum Beispiel. Læsø . Mehr die Möglichkeit der Antriebsenergie Wälder auf rationaler Grundlage jüngster Zeit .

Von Biomasse aus Hanf , Mais , Zuckerrohr , Stroh usw. verfeinert Biokraftstoffen für bestimmte Zwecke hergestellt werden, einschließlich Bioethanol .

Nebenprodukte aus der Aufzucht von Vieh so. Dünger , Tierfett und Schlachtabfälle können zur Herstellung bilden die Basis von Biogas . Sie können auch Wasserstoff verwenden Fußbälle zu machen.

Essen

Die Lebensmittel , die Kohlenhydrate , Lipide und Proteine, die Energie zu den liefert biologischen Prozesse im menschlichen Körper. Zum Beispiel kann die Glucose Reaktion mit Sauerstoff und Wasser unter Bildung von Kohlendioxid . Die freigesetzte Energie versorgt den Körper der Muskeln und des zentralen Nervensystems . Der physiologische Brennwert der drei nährstoffreichen Komponenten der Diät ist. 17 kJ / g, 37 kJ / g, und 17 kJ / g. Ein durchschnittlicher Einzel – Wandler in der Größenordnung von 10 MJ pro Tag und auch theoretisch mit Energie versorgt werden kann um knapp 600 g raubend Zucker .