Stahlherstellung

Nun zu dem zweiten Teil meiner Serie über Eisenverhüttung. Gusseisen wie es aus dem Hochofen kommt, weist einen recht hohen Kohlenstoffanteil auf, dazu kommen andere Verunreinigungen wie Mangan, Silizium und Phosphor. Diese Begleitelemente machen Gusseisen für eine Reihe von Anwendungen unbrauchbar. So wird es schon lange vor seinem Schmelzpunkt weich (weises Roheisen), ist hart oder spröde (grauen Roheisen). Es ist weder elastisch, noch thermisch hoch anspruchbar. Teilweise versuchte man durch kombinieren von weisen und grauem Roheisen in dünnen Schichten und zusammenschmieden, um diese Nachteile zu vermeiden. Der heutige Weg ist es aber den unerwünschten Kohlenstoff aus dem Material zu entfernen.

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Warum es mit Silizium nicht klappt

Immer wieder findet man in Science Fiction Romanen die Spekulation über Leben auf nicht Kohlenstoff-Basis, meistens auf der Basis von Silizium. Üblicherweise sind das meist Invasoren gegen die alle irdischen Waffen wirkungslos sind. Schöne Spekulation, aber wie sieht es mit der Wirklichkeit aus?

Nun es gibt wie schon in früheren Blogs erläutert gibt es zwei Typen von chemischen Bindungen: Die Ionenbindung und die Kovalente Bindung. Die Ionenbindung liegt vor wenn ein Reaktionspartner eines oder mehrere Elektronen verliert und positiv aufgeladen ist und ein anderer Elektronen aufnimmt und negativ geladen ist. Ionenbindungen ergeben Kristallstrukturen. Sie eignen sich nicht für viele Dinge die biologische Moleküle können müssen, wie Elastizität, sie leiten den Strom und sind daher schlecht geeignet um daraus ein Gehirn aufzubauen. Es sind nur sehr exotische Lösungsmittel denkbar in denen sie sich nicht auflösen oder wenn nicht, so sind sie überhaupt nicht löslich. Aus Ionenbindungen kann man starre Skelettstrukturen erstellen, aber keinen Organismus (das Gestein besteht aus mit Ionenbindung verbundenen Atomen). Continue reading „Warum es mit Silizium nicht klappt“

Die ominösen sp2 und sp3 Konfigurationen

Da ich wahrscheinlich in meinen Aufsätzen noch ein paar mal mit Fachbegriffen um mich werfe, an dieser Stelle eine Erklärung von zweien. Fangen wir mal ganz elementar an. Elektronen halten sich nach den Atommodellen der Physiker in Orbitalen auf. Um Missverständnissen vorzubeugen: Das sind keine definierten Bahnen und sie haben keine Ähnlichkeit zu den Orbits von Planeten und Satelliten. Man kann sie dann noch nach den Energieniveaus in verschiedenen Schalen anordnen. Daher kommen die Buchstaben: Eine s-Schale ist besetzt mit zwei Elektronen. Es kommt dann die p-Schale mit sechs Elektronen. (Zur Vervollständigung: Es gibt noch die d-Schale mit 18 Elektronen und die f-Schale mit 32 Elektronen (Gesetzmäßigkeit: 2*n)).

Wenn man in Büchern nachschaut, findet man dann Abbildungen dieser Schalen, wobei diese die Aufenthaltswahrscheinlichkeit angeben. Vereinfacht gesagt, den Raumbereich in dem sich ein Elektron am häufigsten aufhält. Eine s-Schale ist kugelförmig. Eine p-Schale hantelförmig. Jede Schale nimmt maximal zwei Elektronen auf. So gibt es drei p-Schalen die in den drei Raumachsen angeordnet sind (px, py und pz).

Wichtig ist: Für Bindungen stehen nur die äußeren Schalen zur Verfügung, die nicht vollständig besetzt sind. Alle anderen Schalen beteiligen sich nicht an chemischen Bindungen. Continue reading „Die ominösen sp2 und sp3 Konfigurationen“