Anorganische Chemie
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Anorganische Chemie Anorganik ist mehr als nur Salze; hier gibt es Antworten auf Fragen rund um die "unbelebte Chemie" der Elemente und ihrer Verbindungen.

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Alt 12.10.2002, 22:09   #1   Druckbare Version zeigen
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Frage Ruß... Herstellung und Verwendung?

Tag auch, ich bin zwar noch nicht oft hier gewesen, aber hab schon mitgekriegt, dass chemische Fachfragen hier nicht lange unbeantwortet bleiben...

Also, was hat es denn nu so richtig auf sich mit Ruß, bzw Industrieruß... Ruß kennt man doch eigentlich nur als Abfallprodukt von Verbrennungen, trotzdem wird das Zeug scheinbar in großem Massstab auch so hergestellt... wie und wozu konnte mir der "Riedel" aber nicht wirklich beantworten...

Ich hoff irgendwer kann mir helfen...

Btw: Bin Chemie Student aus Hannover im *NachRechne* ... 3. Semester und schreibe am Montag eine Anorganik Klausur


Greetz
HomerJ
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Alt 12.10.2002, 22:16   #2   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.100
Ruß wird in großen Mengen als Füllstoff für Gummi (deswegen sind die Reifen schwarz) sowie als Schwarzpigment gebraucht.

Hierzu der Römpp:

Zitat:

Ruß

(von althochdtsch.: ruos = dunkel-, schmutzfarben). Eine Erscheinungsform des Kohlenstoffs, die sich bei unvollständiger Verbrennung bzw. therm. Spaltung von dampfförmigen Kohlenstoff-haltigen Substanzen bildet, in unerwünschter Weise z.B. bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff in schlecht eingestellten Motoren od. als Schornsteinruß an Feuerstellen usw. Solche Produkte können ggf. nicht unerhebliche Anteile an carcinogenen polycycl. aromat. Kohlenwasserstoffen (PAH) enthalten (vgl. MAK-ListeVd), die man schon früh für die Entstehung der sog. Schornsteinfeger- od. Rußwarze (seit 1755 als „Berufskrankheit“ erkannt!) verantwortlich gemacht hatte. Man sucht deshalb die Bildung derartiger Schadstoffe möglichst zu vermeiden.

Die großtechn. hergestellten Industrieruße stellen im Gegensatz zum Schornsteinruß eine Stoffgruppe mit genau spezifizierten physikal., chem. u. anwendungstechn. Eigenschaften dar. Je nach Anw. kommt R. in Pulver-förmiger od. granulierter Form in den Handel, gelegentlich auch in Form von Ruß-Präparationen, d.h. als flüssige, pastenförmige od. feste R.-Lsm.-Konzentrate, in denen der R. gleichmäßig dispergiert ist u. die staubfreies Arbeiten u. homogene Verteilung gewährleisten.

Leider verwendet man im Deutschen nur eine Bez. für sehr unterschiedliche Produkte, während in anderen Sprachen zwischen „Schornsteinruß“ u. „Dieselruß“ einerseits (E soot, F suie, I fuliggine) u. industriell hergestelltem R. andererseits (E carbon black, F noir de carbone, I nero fumo) genau unterschieden wird. Das führt häufig zu Verwechslungen u. Mißverständnissen, insbes. wenn über tox. Eigenschaften gesprochen wird.
R. besteht aus annähernd kugelförmigen Primärteilchen von 5–500nm Durchmesser, die meist zu in sich verzweigten kettenförmigen Aggregaten miteinander verwachsen sind. Das Ausmaß der Aggregation bezeichnet man als R.-„Struktur“. Die Primärteilchen der R. sind wie Graphit aus Kohlenstoff-Sechsringschichten aufgebaut, die jedoch konzentr. um den Mittelpunkt des Teilchens angeordnet u. unregelmäßig gegeneinander verschoben sind („turbostrat.“ Struktur). Die durch Röntgenbeugung nachweisbaren Nahordnungsbereiche (Kristallite) haben meist eine Größe von 1,5–2nm in der Schichtrichtung u. 1,2–1,5nm senkrecht zur Schichtrichtung. Der Schichtabstand ist mit 0,35–0,4nm etwas größer als im Graphit. Entscheidend für die Elastomere verstärkende Wirkung von R. ist die Störung des Graphit-Charakters der R.-Oberfläche. Nach „Graphitisierung“ von „aktivem“ R. (durch therm. Behandlung in inerter Atmosphäre bei 1800–2000°C) verliert der R. seine verstärkenden Eigenschaften. Die – z.B. mit der BET-Methode bestimmbare – spezif. Oberfläche der R. kann von ca. 10 bis 1000m2/g variiert werden. Ruße mit spezif. Oberflächen über 150m2/g weisen im allg. Poren mit Durchmessern <1nm auf. Das spezif. Gew. der industriell hergestellten R. liegt bei 1,8–1,86g/cm3. Das Schüttgew. geperlter R. für Kautschuk-Anw. liegt, in Abhängigkeit von der R.-Struktur u. der Perlgröße, zwischen 0,3 u. 0,6g/cm3.

Je nach Herstellungsweise u. Rohstoff enthält R. neben Kohlenstoff 0,3–1,3% H, 0,1–0,7% N, 0–0,7% S. Der Sauerstoff-Gehalt kann bei Furnace- u. Thermalrußen 0–1,5% betragen, bei Gas- u. Channelrußen (Kanalruß) bis 5% u. bei oxidativ nachbehandelten R. bis 15%. Der Sauerstoff liegt zum größten Teil in Form von sauren u. bas. Oberflächen-Oxiden vor. Fest adsorptiv an der Oberfläche gebunden sind meist geringe Mengen kondensierter Aromaten, die aus dem Rohstoff durch unvollständige Pyrolyse hervorgegangen sind u. z.B. durch mehrstündige Extraktion mit siedendem Toluol entfernt werden können; Beisp.: Fluoren, Phenanthren, Pyren, Fluoranthen, Coronen, Benzo[a]pyren, Benzo[e]pyren, Anthracen u.a. polycycl. aromat. Kohlenwasserstoffe. Diese PAH lassen sich unter physiolog. Bedingungen nicht extrahieren. Epidemiolog. Untersuchungen an Arbeitern in der amerikan. R.-Ind. ließen keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen erkennen .

Ihre breite Anw. verdanken R. ihren hervorragenden Pigment-Eigenschaften (Unlöslichkeit in allen Lsm., Resistenz gegen die meisten Chemikalien, Lichtechtheit, hohe Farbtiefe u. Farbstärke) sowie insbes. ihrer Fähigkeit, als Füllstoff Elastomere zu verstärken. Die nach den verschiedenen Verf. herstellbaren R.-Sorten unterscheiden sich z.T. beträchtlich in ihren physikal. u. anwendungstechn. Eigenschaften. Die R.-Klassifikation wurde von ASTM entwickelt: z.B. N-110 od. S-315; der Buchstabe gibt einen Hinweis auf die Vulkanisations-Geschw. (N: normal, S: slow), die erste Ziffer steht in Verbindung zur Teilchengröße (gemessen durch BET, CTAB- od. Iod-Adsorption od. mittels Elektronenmikroskopie). Die für die R.-Charakterisierung gleichfalls sehr wichtige R.-Struktur wird durch die DBP-Adsorption (für Dibutylphthalat) gemessen. Früher verwendete man Bez., in denen anwendungstechn. Eigenschaften, z.B. das Abriebs- od. Extrusionsverhalten, mit physikal.-chem. Kenngrößen kombiniert wurden.

Herst.: Die techn. Herst. von R. geschieht durch unvollständige Verbrennung u./od. therm. Spaltung von Kohlenwasserstoffen. Das wichtigste Verf. ist das Furnaceruß-Verf., bei dem in einem geschlossenen Ofen Aromaten-reiche Öle durch Kracken in der Flamme bei 1350–1700°C in R. umgesetzt werden. Furnaceruße im Oberflächenbereich von 20–150m2/g werden als Verstärkerruße verwendet; feinteiligere werden als Farbruße eingesetzt. Trotz seiner Flexibilität u. Wirtschaftlichkeit vermag das Furnaceruß-Verf. andere Verf. nicht vollständig zu verdrängen, da bestimmte Eigenschaften der Produkte an die verschiedenen Verf. gebunden sind. Sehr feinteilige R. (BET 150–170m2/g) werden z.T. noch nach modifizierten Kanalruß-Verf. hergestellt. Diese R. weisen stets größere Mengen an sauren Oberflächen-Oxiden auf. Andere Verf. sind: Das Flammruß-Verf., bei dem durch unvollständige Verbrennung von hocharomat. Ölen grobteilige R. mit hoher Rußstruktur hergestellt werden. Beim Spaltruß-Verf. werden durch therm. Spaltung von Erdgas in auf 1000°C vorgeheizten Kammern sehr grobteilige R. mit sehr niedriger Struktur erhalten. Das Acetylenruß-Verf. hat nur mehr sehr geringe Bedeutung. Näheres zur Herst. von R. s. bei Kirk-Othmer, Winnacker-Küchler, Ullmann (Lit.).

Verw.: >90% der hergestellten R. werden als Füllstoff für Elastomere verwendet. Hiervon verbraucht die Reifen-Ind. etwa 2/3, ca. 1/3 dient zur Herst. techn. Gummiartikel. Als Füllstoff verbessert R. die mechan. Eigenschaften des Kautschuks beträchtlich (z.B. Abriebwiderstand, Zerreißfestigkeit, Modul). Autoreifen enthalten ca. 30 bis 35% R. verschiedener Typen. Die restlichen knapp 10% verteilen sich gleichmäßig auf die Einsatzgebiete Druckfarben, Farben u. Lacke, Einfärben u. Stabilisieren von Kunststoffen. Eine bes. (vom Vol. nur unbedeutende) Rolle nehmen elektr. leitfähige R. ein. Spezielle Anw. findet R. in Trockenbatterien, Elektroden, in der Herst. von Sintermetallen u. Metallcarbiden, in Tonern für die Elektrophotographie. Weltweit wird die Kapazität zur Herst. von R. auf 6 bis 7Mio.t beziffert, davon ca. 1,25Mio.t in Westeuropa.

Geschichte: Vitruvius (30v.Chr.) gibt eine eingehende Beschreibung der Flammruß-Herst.; Plinius erwähnt die Verw. von R. zu Tinten. Die mit R. geschriebenen ägypt. Hieroglyphen haben Jahrtausende überstanden.
Lit.: 1Arch. Environ. Health 2, 429 (1961).
allg.: Classification System for Carbon Blacks Used in Rubber Products (ASTM D 1765–90), Philadelphia: ASTM 1990 ï Encycl. Polym. Sci. Eng. 2, 623–637 ï Kirk-Othmer (4.) 4, 1037–1074 ï Ullmann (4.) 14, 633–649; 18, 593–598; (5.) A5, 140–163 ï Winnacker-Küchler (4.) 3, 309–325.


E carbon black, soot
F noir de carbone, suie
I fuliggine
S negro de humo, hollín
Z 280300


Quelle: Römpp Lexikon Chemie – Version 2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999

Gruß,
Franz
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FK ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.10.2002, 22:42   #3   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
Grinsen daankööö

Ja, ähm, danke!

Jetzt wo ichs lese... das mit den Autoreifen hat ich schonmal gehört... aber wohl nich mitgeschrieben... ^-^'

Ich werd mir den Text gleich mal offline komplett durchlesen...

Is das eigentlich ne CD-Rom-Version von Römpp?
Scheint ja echt nich verkehrt zu sein sowas...
Kostenpunkt?


Also nochmal danke für die schnelle Antwort...


Greetz
HomerJ
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Alt 12.10.2002, 23:19   #4   Druckbare Version zeigen
buba Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.467
Willkommen im Forum

Wieviel die Römpp-CD-ROM kostet, kann ich dir leider nicht sagen, weil sie sowohl bei Römpp als auch amazon.de vergriffen / nicht mehr erhältlich ist. Mit einigen hundert Euro solltest du aber schon rechnen. Eine Demoversion gibt's übrigens für 5,11 € zzgl. Porto; Lieferzeit 2-6 Wochen.
buba ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.10.2002, 12:03   #5   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
Moin !

Wenn du weißt, was die einzelnen Bücher kosten, das weißt du auch ca. was die Römpp-CD kostet. Glaube ich so bei 500-600 EUR kosten.
Ist nicht gerade so, das, man es so mal eben halt aus der Tasche zahlen kann !
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Alt 13.10.2002, 12:18   #6   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.100
Ich fand beim Thieme-Verlag nur eine Schulversion der CD für 399 €:

http://www.thieme.de/cgi-shbin/ws01.pl?hidsession=1034503824&verlagsauswahl=verlagsgruppe&eingabe=römpp&bereich=&Fachgebietskuerzel=&autoreingabe=&isbneingabe=&schreibweise=&gewuenschtezahl=2

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Alt 13.10.2002, 14:41   #7   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
Unglücklich ja, nee...


Schülerversion 399€ ...

Ok, dann will ich doch nich wissen, was die Vollversion kostet...
-.-'

Naja, dann muss es halt auch ohne gehen, zur Not kann man ja immer noch in sogennanten "Büchern" in der Unibibliothek nachgucken... hab ich gehört

Trotzdem danke an alle


Greetz
HomerJ
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Alt 13.10.2002, 16:12   #8   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.100
Re: ja, nee...

Zitat:
Originalnachricht erstellt von HomerJ

Schülerversion 399€ ...
Nee, Schulversion (Übrigens Version 2.0)...
Der Unterschied liegt vermutlich darin, dass Schulen diese CD bekommen. Die Standardversion steht gar nicht in der Liste. Ob sie wohl aus dem Programm genommen wurde?

Gruß,
Franz
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