1. Klausur in der
Jahrgangsstufe 12/2 bzw. 11/2
1. Was wurde behandelt bis zum Zeitpunkt der
Klausur?
Themen:
Erdöl und seine Verarbeitung;
Alkene,
elektrophile Addition; teilweise: Nucleophile Substitution
2.
Welche Themen eignen sich für eine
Klausur?
Ein wichtiger Themenkomplex ist die
Mineralölverarbeitung.
Hier geht es v.a. um folgende Themen:
-
Aufbau einer
Raffinerie: Bedingtheit der Struktur
durch die verschiedenen Verarbeitungsschritte
im Zusammenhang mit dem Input und dem Output einer Raffinerie;
-
Die
vier
Hauptgruppen der Erdöl-Chemie: Paraffine (Alkene), Olefine (Alkene),
Naphthene (Cycloalkane) und Aromaten: ihre spezifischen Eigenschaften als
Stoffgemische;
-
Die
atmosphärische
Destillation reicht als Trennungsmethode nicht aus, da Erdöle
unterschiedlicher "Provenzienz" unterschiedliche
Destillat-Ausbeuten ergeben, die nicht mit der Bedarfsstruktur des
jeweiligen Landes/der jeweiligen Volkswirtschaft übereinstimmen.
-
Daraus ergibt sich die Notwendigkeit der
Raffinerietechnik, deren Kernstück
die Konversion
(Umwandlung)
der Trennungsprodukte ist und die Notwendigkeit der Nachbehandlung, die
produkt- und konsumentenorientiert ausgerichtet ist.
-
Die
Rohöl-Destillation
(atmosphärische Destillation) erzeugt im wesentlichen 6 Fraktionen:
Gase, Benzine, Kerosin, leichtes Mitteldestillat, schweres Mitteldestillat
und Rückstand.
-
Das Prinzip der
Glockenbodendestillation;
-
Die wesentlichen
Konversionsmethoden:
Thermisches Cracken, Katalytisches Cracken und Hydrocracken. Visbreaken und
Coken sind Nebenverfahren.
-
Die
Nachbehandlung
und Veredelung bringt die Verfahrens- und Destillationsprodukte auf
die vom Konsumenten geforderten Produktstandards.
-
Die
Petrochemie
verarbeitet die Raffinerieprodukte zu Olefinen, Aromaten und
Synthesegasen. Naphtha als Ausgangsstoff wird durch Verfahren wie
Steam-Cracking
in Olefine
umgewandelt. Aus dem Pyrolysebenzin werden durch Extraktiv-Destillation
verschiedene Aromaten (Benzol-Derivate) gewonnen und in der Chemie-Industrie
weiterverarbeitet.
Die Stoffgruppe der Alkene
bildet den Einstieg in das
Thema "Mineralöl und seine Verarbeitung". In diesem Zusammenhang sind
folgende Unterthemen von Interesse:
Aber auch die
Bindungsverhältnisse der Alkene
sind für
eine Klausur verwertbar:
-
Theorie der Doppelbindung nach dem
Valenzelektronenpaar-Abstoßungsmodell;
-
cis-trans-Isomerie und ihre Auswirkungen auf die
Eigenschaften: Struktur-Eigenschafts-Zusammenhang
-
Struktur-Eigenschaftszusammenhänge allgemeinerer Art, wie
z.B.
-
zwischenmolekulare Bindungskräfte;
-
Effekte der Substituenten der C=C-Doppelbindung.
-
Zwischenmolekulare Bindungskräfte bei Alkanen, Alkenen:
Konzept der Van-der-Waals-Bindung
Von den Reaktionen
der Alkene sind vor allem interessant:
Die elektrophile Addition, da der Schwerpunkt des
Kursabschnittes Reaktionsmechanismen sind:
-
Die AE
(Addition, Elektrophil) mit symmetrischen Agentien wie den
Halogenen und unsymmetrischen, hier v.a. die Halogenwasserstoffverbindungen. In
diesem Zusammenhang das Stichwort:
Regel
von Markownikoff.
-
Dabei geht es v.a. um den Reaktionsmechanismus, also die
einzelnen Schritte der Reaktion, die Umformung der reagierenden Teilchen,
die Entstehung von Ladungen, das Energieprofil der Reaktion, die
Beeinflussung der Reaktion, ihrer Geschwindigkeit durch Gruppen, die an der
Doppelbindung - dem reagierenden Zentrum - sitzen, deren induktive Effekte,
negativ oder positiv u.v.a.m.
-
Welche Alken-Isomere könnten wirtschaftlich so interessant
sein, dass sich die Beschäftigung mit ihnen lohnt?
Literatur:
1. Mineralöl und Raffinerien; Broschüre des
Mineralölwirtschaftsverbands:
http://www.mwv.de
2. Tausch/v. Wachtendonk: Chemie SII Stoff-Formel-Umwelt, S. 38-44,
229-236;
Das Arbeitsblatt
Isomerie ,
Raffinerietechnik
und Induktiver Effekt aus den Texten der Jahrgangsstufe 12;
Das
Strukturdiagramm
für die elektrophile Addition aus den Lern- und methodischen Hinweisen der
Jahrgangsstufe 12 verschafft noch mal einen Überblick über die Zusammenhänge;
Von den
Diagrammen der
Jahrgangsstufe 12 sind sinnvollerweise zu bearbeiten: die
Eigenschaften der
Alkene: Siedepunkte, cis-trans-Konfiguration, das Diagramm
Rohölfraktionen
und das Diagramm
Mechanismus
und Energieschema der elektrophilen Addition ;
Auch die Nucleophile
Substitution bietet in einfachen Zusammenhängen interessante Fragestellungen.
Thema:
Nucleophile Substitution
Reaktionsmechanismus der SN-Reaktion, Struktur des Substrats und des Agens,
Einflüsse des Lösungsmittels, Nucleophile Gruppe und Abgangsgruppe; siehe dazu
das Diagramm
SN_Faktoren .
Es lohnt sich bestimmt, sich mit den Übungsaufgaben der
ausgegebenen Lehrbücher zu beschäftigen. |