Chemisch-physikalische Grundlagen der Verwendung von Erdöl und seinen Produkten

I. Grundsätzliches über die Messung von Stoifeigenschaften.- 1. Maßsysteme.- a) Das metrische System.- ?) Das physikalische Maßsystem.- ?) Das technische Maßsystem.- b) Das angelsächsische Maßsystem.- c) Temperaturmaße.- 2. Angabe von Konzentrationen.- a) Druck- und temperaturunabhängige Angaben.- b) Druck- und temperaturabhängige Angaben.- 3. Verwendung von Bezugsstoffen.- a) Zur Bestimmung chemischer Eigenschaften komplexer Art.- ?) Die Bezugsstoffe n-Heptan und i-Oktan zur Klopfmessung.- ?) Die Bezugsstoffe zur Messung der ZündWilligkeit.- ?) Die Bezugsstoffe zur Messung der Alterungsneigung von Benzinen.- b) Zur Messung physikalischer Eigenschaften.- II. Eigenschaften bzw. komplexes Verhalten des Erdöls und seiner Produkte.- A. Physikalische Eigenschaften 8.- 1. Atome, Moleküle und ihre Spektren.- Elektronenbahnen.- Ordnungszahlen und Elektronenhüllen.- Röntgenstrahlung.- Die optischen Spektren.- Atomspektren.- Molekülspektren.- Infrarotspektren und Raman-Spektren.- Ultraviolettspektren.- Die Absorptionsspektroskopie.- Licht-absorption.- Transparenz und Extinktion.- Die technischen Kolorimeter.- Kötschaus Farbenkonstante.- Die Massen — spektrographie.- Dipole.- Lichtbrechung.- Die Lichtbrechung zur Charakteristik von Erdölprodukten.- Orientierungspolarisation 14..- 2. Die Aggregatzustände und die Dichte (das spezifische Gewicht).- a) Die Aggregatzustände.- ?) Gase.- Kinetische Gastheorie.- Stoßzahl und freie Weglänge.- ?) Feste Körper.- Die Entropie.- Der Begriff der Fehlordnung.- ?) Flüssigkeiten.- Fehlstellen.- b) Dichte (spezifisches Gewicht).- ?) Begriffsbestimmung.- ?) Wesen.- ?) Einflüsse auf die Dichte.- Temperatur.- Druck.- Mischung.- ?) Messung der Dichte.- ?) Praktische Bedeutung.- Strukturelle Gruppenanalyse.- Reduzierte Dichte.- 3. Spezifische Wärme.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse.- d) Messung.- e) Praktische Bedeutung.- 4. Zustandsgieichungen und Zustandsänderungen.- a) Zustandsgieichungen.- Das Boyle-Mariottesche Gesetz.- Die Gay-Lussac-Regel.- Das Daltonsche Gesetz.- Die Zustandsgieichung.- Die Zustandsgleichung von Van Der Waals.- Die reduzierte Zustands-gieichung.- Die Zustandsgieichung von Himpan.- b) Zustandsänderungen idealer Gase.- Erster Hauptsatz der Wärmelehre.- Zweiter Hauptsatz der Wärmelehre.- Der thermodynamische Wirkungsgrad.- Triebwerkdaten.- Kennzeichnung der Motorleistung.- 5. Die Zähigkeit.- a) Definition und Wesen.- b) Maßeinheiten.- Die absolute Einheit der Zähigkeit.- Die kinematische Zähigkeit.- Die konventionellen Zähigkeitsmaße.- c) Einflüsse.- ?) Temperatur.- Absolute Temperatur-Indizes.- Temperatur-Indizes relativer Art.- ?) Druck.- ?) Schergeschwindigkeit.- ?) Verdünnung.- ?) Konstitution.- d) Messung.- e) Praktische Bedeutung der Zähigkeit und des Fließ Verhaltens.- ?) Schmierung.- Hydrodynamische Reibung.- Gleitbegirm.- Grenzschicht-Schmierung.- ?) Fließen.- ?) Absetzgeschwindigkeit fester Teilchen.- ?) Zerstäubung.- 6. Fließen nicht-NEwtonscher Stoffe und Erstarren.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Maßeinheiten.- d) Einflüsse.- e) Messung.- f) Praktische Bedeutung.- 7. Verdampfen, Destillieren, Fraktionieren.- a) Definition.- b) Wesen.- ?) Dampfdruck.- ?) Verdampfungswärme.- ?) Flüchtigkeit.- ?) Kritische Temperaturen und Drucke.- ?) Fraktionierung.- c) Messung von Dampfdruck und Siedeverhalten.- d) Einflüsse auf den Dampfdruck.- e) Praktische Bedeutung des Siedeverhaltens und des Dampfdruckes.- 8. Lösen und Mischen.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse auf die Löslichkeit.- d) Messung des Lösungsvermögens.- e) Praktische Bedeutung des Lösungsverhaltens.- 9. Suspendieren und Emulgieren.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse auf die Beständigkeit von Suspensionen und Emulsionen.- ?) Der Auftrieb.- ?) Feinheit des zerteilten Stoffes.- ?) Zähigkeit des dispergierenden Mediums.- ?) Temperatur.- ?) Elektrische Aufladung.- ?) PH (Wasserstoffionenkonzentration).- ?) Mechanische Bewegung.- ?)Mehrwertige Ionen.- d) Messung der Suspensions- und Emulgierfähigkeit.- e) Praktische Bedeutung der Suspensions- und Emulgierfähigkeit.- 10. Zerstäubung.- a) Definition.- b) Wesen.- Zweistoffzerstäubung.- Mechanische Zerstäubimg.- Druckzerstäubung.- Der Sauter-Mean-Diameter als Kennzeichen.- c) Einflüsse.- Konstruktion.- Kraftstoffeigenschaften.- Gaseigenschaften.- d) Messung.- e) Praktische Bedeutung.- 11. Schäumen.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse.- Druck.- Temperatur.- Elektrolyten.- Zähigkeit.- Zusätze.- d) Messimg der Schaumneigung.- Wissenschaftlich.- Technisch.- e) Praktische Bedeutung der Schaumneigung.- 12. Filtration.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse.- d) Messungen der Filtrationsgeschwindigkeit.- e) Praktische Bedeutung.- 13. Adsorption und Flotation.- a) Definition der Adsorption.- b) Wesen der Adsorption.- Oberflächenspannung.- Grenzflächen- und Adhäsionsspannung.- Gibbs-Thomsonsches Prinzip.- Chemosorption.- Chemosorption von Gasen an festen Stoffen.- Elektrische Adsorption.- Die Ostwaldsche Formel.- Langmuirs Formel.- Die Volmersche Formel.- Die reversible Adsorption von Gasen an festen Adsorbentien.- Adsorption von Rauchen und Nebeln.- Die gegenseitige Adsorptionsenergie von Flüssigkeiten.- Wesen von Filmen.- Spreiten von Flüssigkeiten.- Die Adsorption flüssiger Stoffe an festen.- Vollkommenes Benetzen.- Die Verdrängung einer Flüssigkeit durch eine zweite.- c) Definition der Flotation.- d) Wesen der Flotation.- e) Messungen der Adhäsion, Oberflächenspannung, Benetzung usw.- Randwinkelmessungen.- Kapillare Steighöhenmethode zur Messung der Oberflächenspannung.- Tropfengewichtsmethode zur Messung der Oberflächenspannung.- Abreißmethoden mit Ring und Platten für Messung der Oberflächenspannung.- Kapillare Steighöhenmethode zur Messung der Grenzflächenspannung.- Stalagmometermessung der Grenzflächenspannung.- Arbeitsmethode mit Ring und Platte.- f) Praktische Bedeutung von Adhäsion und Benetzung.- 14. Schmieren.- a) Definition.- b) Wesen.- ?) Allgemeines.- ?) Benennung der Reibungsarten und Schmier zustände.- Grundbegriffe.- Typen der Reibung.- Mischformen.- ?) Hydrodynamische Schmierung.- ?) Grenzschi cht Schmierung.- ?) Trockenes Gleiten und Oberflächen von Schmierstellen.- Trockenes Gleiten.- Die Rauhigkeit.- ?) Der technische Schmiervorgang.- ?) Der Verschleiß.- ?) Die Reibung.- c) Einflüsse auf den Schmiervorgang.- ?) Druck.- ?) Temperatur.- ?) Gleitgeschwindigkeit.- ?) Rauhigkeit.- ?) Überzug mit anderen Schichten.- ?) Atmosphäre der Umgebung.- d) Messung der Schmiereignung.- ?) Chemisch-physikalische Verfahren.- ?) Prüfgeräte und Maschinen.- e) Praktische Bedeutung.- B. Chemische Eigenschaften 125.- 1. Bindungsarten zwischen Atomen und Molekülen.- Unpolare chemische Bindung.- Polare chemische Bindung.- Halbpolare chemische Bindung.- Die Wertigkeit.- Höher-molekulare Gebilde.- Bindung durch Haupt- und Nebenvalenzen.- Die metallische Bindung.- 2. Chemischer Aufbau der Kohlenwasserstoffe.- 3. Die chemische Zusammensetzung des Erdöls und seiner Produkte.- 4. Allgemeines über chemische Reaktionen.- Reaktionsgleichgewicht.- Energetik chemischer Reaktionen.- Kinetik chemischer Reaktionen.- Reaktionsordnungen.- Reaktionen nullter Ordnung.- Reaktionen erster Ordnung.- Reaktionen zweiter Ordnung.- Reaktionen dritter Ordnung.- Temperatureinfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit.- Aktivierungsenergie.- Kettenreaktionen.- Katalyse.- Homogene Katalyse.- Heterogene Katalyse.- Steigerung der Katalysatorwirkung.- Hemmung der Katalyse.- 5. Oxydation.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse auf die Oxydation.- ?) Druck.- ?) Temperatur.- ?) Sauerstoffkonzentration.- ?) Wandeinflüsse.- ?) Katalytische Einflüsse.- Positive Katalyse.- Negative Katalyse 149..- ?) Elektrisches Feld.- ?) Bewegung.- d) Messung.- ?) Messung der Kinetik des Oxydationsvorganges.- ?) Messung der praktisch störenden Veränderungsprodukte.- Benzin.- Transformatorenöle.- Dampfturbinenöle.- Schmieröle für Verbrennungsturbinen.- Motorenöle.- e) Praktische Bedeutung.- 6. Zündung und Selbstzündung.- a) Definition.- b) Wesen.- Zündgrenzen.- Zündung durch eine äußere Zündquelle.- c) Einflüsse auf die Selbstzündung.- ?) Druck.- ?) Temperatur.- ?) Zeit.- ?) Katalytische Einflüsse (Zusätze).- Positive Katalyse.- Negative Katalyse.- ?) Wandeinflüsse.- ?) Sauerstoff- und Kraftstoffkonzentration.- ?) Konstitution.- d) Messung der Zündung und Selbstzündungsneigung.- e) Praktische Bedeutung der Selbstzündung.- 7. Die ruhige Verbrennung (Flamme).- a) Definition der Verbrennung im allgemeinen und der ruhigen Verbrennung (Flamme).- b) Wesen.- Flammentemperaturen.- Die Verbrennungsgeschwindigkeit.- Stabilität der Flamme.- Vollständigkeit der Verbrennung.- c) Einflüsse auf die ruhige Verbrennung.- ?) Gemischbildung.- ?) Konzentration von Brennstoff und Luft (Sauerstoff).- ?) Druck.- ?) Temperatur.- ?) Konstitution.- ?) Elektrisches Feld.- d) Messung der Verbrennung.- ?) Flammengeschwindigkeit.- ?) Flammentemperatur.- ?) Vollständigkeit der Verbrennung.- Errechnung aus Elementaranalyse.- Errechnung des Heizwertes.- Chemische Gasanalyse.- Physikalische Gas-analyse.- e) Praktische Bedeutung.- 8. Die klopfende Verbrennung im Ottomotor.- a) Definition des Klopfens.- b) Wesen des, Klopfens.- Einteilung nach Serruys.- Begriffsbestimmungen des Coordinating Research Council.- Formeln zur Erfassung des Klopfeinsatzes.- c) Einflüsse auf das Klopfen.- ?) Kraftstoff.- Wirkung von Klopf bremsen.- ?) Motorkonstruktion.- Die Verdichtung.- Das Hubvolumen.- Ventilüberschneidung.- Drehmomentwandler.- Geteilte Einspritzung.- Form des Verbrennungsraumes; Lage der Kerzen usw..- d) Betriebsbedingungen.- Luftüberschuß.- Ladedruck.- Zündzeitpunkt.- Drehzahl.- Ladelufttemperatur.- Luftfeuchtigkeit.- Sauerstoffgehalt.- Kühlwassertemperaturänderung.- Kohleablagerung.- e) Messung des Klopfens.- ?) Forschungsmäßige Untersuchung von Stoffeigenschaften.- ?) Technische Gleichmäßigkeitsprüfung.- ?) Technische Eignungsprüfung.- Prüfstandmethoden.- Straßenoktanzahlbestimmung.- ?) Hilfsgeräte für die Klopfmessung.- f) Praktische Bedeutung des Klopfens.- 9. Die klopfende Verbrennung im Dieselmotor.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse auf die Dieselverbrennung.- d) Messung der Zündwilligkeit.- ?) Motormessungen.- ?) Laboratoriumsmäßige Erfassung.- ?) Hilfsmittel.- e) Praktische Bedeutung.- 10. Die Detonation.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse.- d) Messung.- e) Praktische Bedeutung.- 11. Thermische, katalytische und elektrische Aufspaltung (Kracken).- a) Definition.- b) Wesen.- Bindungsfestigkeiten.- Thermische Aufspaltung.- Die katalytische Krackung.- Carboniumionreaktionen.- Elektrische Aufspaltung.- Atomstrahlung.- c) Einflüsse auf den Spaltvorgang.- Die Temperatur.- Die Zeit.- Der Druck.- Die Konstitution.- Katalysatoren.- Verdünnung mit inerten Gasen.- Sauerstoff.- Die Strömungsgeschwindigkeit.- d) Messung.- e) Praktische Bedeutung.- 12. Harzbildung und -ablagerung in und aus flüssiger Phase.- a) Definition der Harzbildung.- b) Wesen der Harzbildung.- c) Einflüsse auf die Harzbildung.- d) Definition der Harzablagerung.- e) Messung.- f) Praktische Bedeutung der Harz ablagerung.- 13. Ablagerungen aus Gasen.- a) Definition.- b) Wesen.- Rein anorganische Ablagerungen.- Gemischte Ablagerungen.- Rein organische Ablagerungen.- c) Einflüsse.- d) Die Messung der Neigung zur Harzbildung und Korrosion und des Staubgehaltes von Gasen.- e) Praktische Bedeutung.- 14. Polymerisation und Kondensation.- a) Definition.- b) Wesen der Polymerisation.- c) Einflüsse auf die Polymerisation.- d) Messung der Polymerisation.- e) Praktische Bedeutung der Polymerisation.- 15. Schlammbildung und -ablagerung.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse auf die Schlammablagerung.- d) Messung der Schlammbildungsneigung.- e) Praktische Bedeutung der Schlammablagerung.- 16. Rückstandsbildung (Verkokung).- a) Definition.- b) Wesen.- ?) Anorganische Rückstände.- Die Niedertemperaturablagerung von Asche.- Die Hochtemperaturablagerung von Asche.- Rückstandsbildung aus Bleitetraäthyl.- ?) Organische Rückstände.- c) Einflüsse auf die Ablagerung fester Rückstände.- ?) Konstruktion.- ?) Betriebsbedingungen.- ?) Kraftstoff.- d) Messung.- e) Praktische Bedeutung.- Anorganische Rückstände.- Organische Rückstände.- 17. Korrosion.- a) Definition.- b) Wesen.- ?) Heißkorrosion.- ?) Wirkung von Aschebestandteilen.- ?) Kaltkorrosion.- ?) Korrosionsschutz.- ?) Schutz gegen Wasserkorrosion.- c) Einflüsse.- Temperatur.- Druck.- Konzentration.- Wassergehalt.- Bewegung.- d) Messung.- e) Praktische Bedeutung.- C. Physiologische Eigenschaften.- a) Definition.- b) Wesen.- ?) Einwirkung auf den Menschen.- Physikalisch bedingte Gesundheitsschädigungen.- Chemisch bedingte Gesundheitsschädigungen.- ?) Einwirkung auf Tiere.- ?) Einwirkung auf Pflanzen.- I. Kontaktgiftwirkung.- II. Systematische Giftwirkung.- c) Einflüsse auf die physiologische Wirkung der Mineralöle.- d) Messung der physiologischen Wirkung.- e) Praktische Bedeutung.- D. Feuergefahr und Brandschutz.- a) Definition.- b) Wesen.- c) Einflüsse auf die Feuergefährlichkeit.- d) Messung der Feuergefährlichkeit.- e) Praktische Bedeutung der Feuergefährlichkeit.- E. Offizielle Prüfvorschriften für die Eigenschaften von Erdölprodukten.- Liste von offiziellen Prüfverfahren für Erdölprodukte.- Anhang: Die Luminometerzahl.- Literatur.