Was ist eine Halbzelle?
Eine Anordnung, bei der ein metall in die Lösung seiner Ionen taucht.
Was liefert die Kombination zweier Halbzellen?
eine galvanische Zelle mit einer bestimmten Spannung (Potenzialdifferenz)
Wovon ist die Potenzialdifferenz abhängig?
von der Art der kombinierten Redoxpaare von den Reaktionsbedingungen
Was ist die elektromotorische Kraft?
das elektrische Potenzial eienr galvanischen Zelle.
Was ist das Standardpotenzial (Normalpotenzial) E0?
= die Potenzialdifferenz zwischen der Standard-Wasserstoffelektrode und der Halbzelle des anderen Elementes unter Standardbedingungen.
Wie läuft eine Kopplung der Wasserstoffelektrode mit einem unedlen Metall ab?
unedle Metalle weisen gegeüber der Standardwasserstoffelektrode ein negatives Potenzial auf am unedlen Metall findet die Oxidation statt Metallatome gehen als positive Ionen in Lösung das unedle Metall bildet den negativen Pol die Wasserstoffelektrode verarmt an e- und bildet den positiven Pol
Wie läuft eine Kopplung der Wasserstoffelektrode mit einem edlen Metall ab?
edle Metalle weisen gegenüber der Standardwasserstoffelektrode ein positives Potenzial auf an den Ionen des edlen Metalls findet die Reduktion statt Metallionen nehmen Elektronen auf und bilden neutrale Atome die Metallelekrtode wird zum positiven Pol die Wasserstoffelekrode wird zum negativen Pol
Wie lautet die allgemeine Formel der Berechnung der Spannung galvanischer Zellen?
U = E0 (pos. Pol) - E0 (neg. Pol)
Was ist die elektrochemische Spannungsreihe?
ordnet man Halbzellen nach ihren Standardpotenzialen so, dass zu Beginn das negativste Standardpotenzial steht, so erhält mann die "Elektrochemische Spannungsreihe".
Was ist die Nernstsche Gleichung?
Diese Gleichung erlaubt es, das Potenzial einer Halbzelle zu berechnen, wenn die Konzentrationen von den Standardbedingungen abweichen. E = E0 + (0,060/n) + log ([Ox]/[Red])
Welche Mechanismen zur Fixierung von Schwermetallen gibt es?
Fällung, Umfällung Adsorption, Chemisorption Passivierung Ionenaustausch Kristallisation Speichermineralbildung
Welche Mechanismen zur Mobilisierung von Schwermetallen gibt es?
Verwitterung pH-Wert absenkende Prozesse Prozesse, die das Redoxpotenzial erhöhen
Was sind Amphoter?
Stoffe, die je nach Milieu oder Reaktionspartner in die eine oder andere Richtung reagieren können. Aluminium und Zink sind amphotere Hydroxide
Welche Vorgänge gibt es bei der Korrosion von metallischen Werkstoffen?
elektrochemische Vorgänge
Wie funktioniert die Korrosion von Stahl?
negativer Pol: eisen positiver Pol: Bestandteile, die edler als Fe sind Die enstehende Oxidschicht aus wasserhältigen Fe2O3 haftet nicht mehr am Untergrund, sondern löst sich ab.
Was passiert, wenn Eisen oder Stahl mit feuchter Luft, Wasser oder Elektrolyten in Kontakt kommen?
Dem Metal werden durch den gelösten Sauerstoff Elektronen entzogen (Oxidation) und die positiv geladenen Ionen gehen in Lösung (Korrosion). Deshalb ist ein Schutz von Eisengegenständen notwendig.
Was ist eine Opferanode?
= ein Stück unedles Metall, das zum Korrosionsschutz von Metallen eingesetzt wird.
Welche Arten von Korrosion von organischen Werkstoffen kennen sie und was sind Folgen?
Diffusion von Lösungsmitteln: Festigkeitsverlust, Quellung Oxidativer Abbau der makromoleküle: Versprödung, Rissbildung
Welche Arten von Korrosion von anorganischen Werkstoffen kennen sie und was sind Folgen?
Abbau von Metalloxiden durch Säure Angriff an Glas durch Alkalien
Was ist die Organische Substanz?
= Bodenbestandteile, die belebten Urprungs sind: lebende Pflanzenwurzeln, Bodenorganismen, abgestorbene und umgewandelte Reste von Pflanzen und Tieren
Was ist Hummus?
Die Gesamtheit der abgestorbenen, umgewandelten und neu synthetisierten organischen Substanz. Er ist der Hauptanteil der org. Substanz im Boden ~ 85%
Was gehört zur Bodenbildung?
Mineralisierung Humifizierung
Was gehört zu den Bodenbestandteilen im Groben?
mineralische Anteile Organische Substanz Wasser Luft
Was ist die Humifizierung? Wie läuft der Abbauprozess ab? Wo läufen die Abbauprozesse ab?
= Bildung von Humusstoffen aus organischen Abfällen in den oberen Bodenschichten. Eigenschaften hängen von Pflanzenarten, Klima und Muttergestein ab. Abbauprozess: mechanische Zerkleinerung, Hydrolyse, Oxidation, mikrobieller Abbau in Nadelwäldern: Zersetzung erfolgt langsam, vorwiegend Fulvosäure gebildet in Laubwäldern: Huminsäuren mit Ca2+ abgesättigt > Dauerhumus
Was wissen Sie von Huminsäuren?
kein einheitl. Entstehungsprinzip keine einheitl. Struktur unterschiedlicher Kondensationsgrad Molekulargewicht zw. 2000 und 100 000 Die Huminstoffmoleküle sind von Hydrathüllen umgeben und über Wasserstoff- und Ionenbrücken untereinander verbunden. Das lockere Netzwerk dient als Wasserspeicher und Ionentauscher.
Was passiert beim Ton-Humus-Komplex?
Huminstoffe sind häufig über H-Brücken und Ionenbrücken an Tonmineralen fixiert > für Strukturbildung des Bodens wichtig Die negativ geladenen Huminstoffe werden über mehrwertige Kationen (Ca2+, Fe3+, Al3+) an die negativen Tonoberflächen gebunden Das chemische Ausgangsmaterial für die Humusbildung stellt wahrscheinlich Lignin dar.
Was bedeutet die Auswaschung bei der Bodenbildung?
Anwesenheit freier Humussäuren: wirken wie ein Schutzkolloid (Komplexierung) > verhindern damit die Ausfällung von Fe(OH)2 un Al(OH)3 > verhindert die Entstehung von Tonmineralen Gelöstes Mineralmaterial liegt im Boden vorwiegend als Ionen vor: Kationen: H+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+ Anionen: HCO3-, CO3 2-, HSO4-, SO42-, Cl-, F- NO3- ist nicht stark an den Boden gebunden > kann leicht durch H2O ausgewaschen werden NH4+ ist relativ stark an den Boden gebunden
Welche Funktionen hat der Boden?
Filterwirkung Pufferwirkung
Wer adsorbiert Moleküle und Ionen an ihren Grenzflächen?
Minerale und organische Bodenpartikel mit großer spezifischer Oberfläche
Welche Bodenpartikel sind besonders aktiv?
feine Bodenpartike: Durchmesser < 2 Mykrometer, hohe spezifische Oberfläche: Tonminerale, Huminstoffe, Oxide, Hydroxide Bei Tonmineralen und Huminstoffen, die als wesentliche ladungsträger und ionenaustauscher gelten, überwiegen die negativen Ladungen.
Ist Ionenadsorption reversibel oder nicht ?
Ja
Welche Ionen sind austauschbar und welche nicht?
adsorbierte Ionen sind austauschbar. Nicht austauschbar sind alle Ionen, die im Gitter von Mineralen oder in organ. Substanzen gebunden sind.
Wann erfolgt Ionenaustausch im Boden?
Nur zwischen der festen und flüssigen Phase (H2O nötig)
Welche Ionen-Austauscher gibt es? Welcher ist hauptsächlich im Boden?
Kationen-Austauscher: Bodenpartikel mit negativer Ladung Anionen-Austauscher: Bodenpartikel mit positiver Ladung Im Boden befinden sich hauptsächlich Kationen-Austauscher. Die meisten Bodenpartikel sind vorwiegend negativ geladen > Kationen werden absorbiert.
Was ist KAK (CEC) und AAK (AEC)?
KAK = Kationenaustauschkapazität AAk = Anionenaustauschkapazität
Kationenaustausch: Welche sind die wichtigsten Ionen beim Kationenaustausch ?
Ca 2+ Mg 2+ K+ Na+ Al 3+ H+
Eas sind Ionenaustauscher? Was gibt es in Hinblick auf das Gerüst zu sagen? Gehen Sie auch auf den Kationenaustauscher und auf den Anionenaustauscher ein.
=Verbindungen mit Gerüststruktur das Gerüst trägt Ionenladungen im Hohlraum des Gerüstes befinden sich die beweglichen Gegenionen, die austauschbar sind Kationenaustauscher: das Gerüst ist anionisch, bewegliche Ionen sind Kationen Anionenaustauscher: das Gerüst ist kationisch, bewegliche Ionen sind Anionen
Was machen Pufferlösungen?
Sie halten den pH-Wert weitgehend konstant, auch wenn Säuren oder Basen (in begrenzter Menge) zugesetzt werden.
Wo kommen Puffer vor und wie werden sie verwendet?
in technischen Prozessen: z.B. beim Galvanisieren, Gerben von Leder, Herstellung von Farbstoffen und photographischem Material Das Wachstum von Bakterien hängt sehr stark vom pH-Wert des Kulturmediums ab (z.B. bilden Milchsäurebakterien Säure und hemmen ihr eigenes Wachstum) Menschliches Blut wird durch ein Puffersystem aus Hydrogencarbonat, Phosphat und Proteinen auf einem pH-Wert von 7,4 gehalten weitere natürliche Puffersysteme: Boden, Ozeane, Zellsaft,...
Woraus setzen sich Puffer im Allgemeinen zusammen?
eine Komponente, die mit zugegebenem OH- reagieren kann (Säure) eine Komponente, die mit zugegebenem H3O+ reagieren kann (Base) Säure und Base dürfen aber nicht miteinander reagieren. > daher: konjugiertes Säure-Basen-Paar
Welche Puffersysteme werden oft verwendet?
Phthalsäure C6H4(COOH)2 - Hydrogenphthalat C6H4(COOH)COO- Essigsäure CH3COOH - Acetat CH3COO- Dihydrogenphosphat H2PO4- - Hydrogenphosphat HPO42- Hydrogenphosphat HPO42- - Phosphat PO43-
Welchen pH-Wert hat Meerwasser?
8,2 +/- 0,2
Was puffert das Meerwasser? Wo wird Saurer Regen besser abgepuffert?
Carbonat-Gleichgewicht. Saurer Regen wird im Kalk besser abgepuffert als im Urgestein.
Mit was steht die Ionenaustauschkapazität des Bodens in Wechselwirkung?
mit der Pufferkapazität.
Was bewirken die Ionenaustauschereigenschaften in Böden?
die guten Filtereigenschaften von Böden
Wovon hängt das Wasserspeichervermögen des Bodens ab?
Art des Bodens Korngröße der Bestandteile
Was sind Zeolithe und worauf wirken sie sich positiv aus ?
= Riesenmoleküle mit großen Hohlräumen. Wirken sich positiv auf den Wasserhaushalt aus.
Wer hat ein großes Wasserspeichervermögen und enthält austauschbare H+ -Ionen?
Huminsäuren.
Wem stehen die Riesenmoleküle der Silikate gegenüber?
Den beweglichen Kationen der Metalle (K+, Na+, Ca2+, Mg 2+, Al3+)
Produktion von Mineralsäuren: Was verursacht die Oxidation von Pyrit? Welche pH-Werte können Böden annehmen? Wofür kann Schwefel, der zu basischen Böden hinzugefügt wird verwendet werden?
Oxidation von Pyrit verursacht die Bildung von sulfatsauren Böden. Böden können einen pH-Wert von 3 erreichen. In sauren Böden stellt besonders das Al ein Problem dar, da es auf Pflanzen toxisch wirkt. Elementarer Schwefel, der zu basischen Böden zugegeben wird, kann zur Ansäuerung des Bodens verwendet werden. Der Schwefel wird durch Bakterien oxidiert.
