Chemie (UBRM) (Fach) / Luft (Lektion)

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• Was ist ein Radikal? Ein Molekül mit ungepaarten Elektronen
• Warum ist Sauerstoff ein starkes Oxidationsmittel? Aufgrund seiner hohen Elektronegativität
• Was ist der Partialdruck? der durch eine Komponente X ausgeübte Druck in einer Gasmischung
• Wie lautet die Formel des Partialdrucks der Luft? px = n (X) / V * R*T
• Welchen Siedepunkt Hat O2 und was ist bezüglich seiner Löslichkeit zu sagen? Siedepunkt: -183°C Löslichkeit: Bei 0°C lösen sich maximal 4,9 Liter O2 in 100 Litern Wasser. Das Lösungsvermögen nimmt mit steigender T ab > bei 100°C lösen sich max. 1,7 L O2 in 100l Wasser. > Kippen von Gewässern im Sommer Die Löslichkeit von Sauerstoff ist in menschlichem Blut 30 mal höher als in Wasser
• Erklären Sie den Vorgang des Kippens von Gewässern im Sommer. Das Einbringen von Nährstoffen in stehende Gewässer fürht zu einer Änderung des Ernährungszustandes. Eine Artenverschiebung und Massenvermehrung von Alrgen führt zur Euthropierung. Abgestorbene Organismen sinken zu Boden, für ihren Abbau wird von Bakterien zu viel Sauerstoff verbraucht. Daher kommt es in ruhigen Buchten und über Grund zu sauerstoffarmen Zuständen und in weiterer Folge zu Faulprozessen. Zusätzlich sinkt mit steigender Temperatur des Wassers die Löslichkeit von Sauerstoff. Letztendlich werden giftige Substanzen wie Schwefelwasserstoff und Ammoniak gebildet, die zu Fischsterben, Geruchsbelästigung etc. führen. Das Gewässer kippt.
• Wie entsteht O2? - als Nebenprodukt bei der Wasserelektrolyse - durch fraktionierte Destillation flüssiger Luft - im Labor aus sauerstoffreichen Verbindungen
• Wie wirkt Ozon in der Stratosphäre, Troposphäre und Biosphäre? - in der Stratosphäre: als UV-Filter - in der Troposphäre: als Treibhausgas - in der Biosphäre: als Gift für Mensch und Pflanze
• Welche Fakten gibt es zu Ozon? O3 ist eine thermodynamisch instabile Verbindung, die leicht unter Bildung von Sauerstoff zerfällt Ozon ist im sauren Milieu beständig, im alkalischen Milieu zerfällt es zu OH* und O2 Ozon hat ein hohes Oxidationsvermögen. Es ist ein Oxidationsmittel, das für den Menschen ca. 20x so giftig ist wie Blausäure in saurer Lösung wird die Oxidationskraftunter den umweltrelevanten Gasen nur vom Fluor übertroffen der natürliche bzw. vorindustrielle Ozon-hintergrund enstpricht etwa 5-15 ppb seit den 90ern nimmt der Ozonpegel in österr. Waldgebieten um ca. 0,2 ppb pro Jahr zu, die Maximalwerte nehmen hingegen ab- die mittlere Verweilzeit in der Atmosphäre liegt zwischen 30 und 150 Tagen
• Was passiert im Ozonloch? - sehr starke, geographisch begrenzte Abnahme der Ozonschicht - Ende der 70er zunächst nur über Südpolarregion, später auch über Nordpolarregion - weist eine deutlich verringerte Konzentration an Ozon auf
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• Was ist O3? = zweite elementare Form des Sauerstoffs. És ist gewinkelt aufgebaut und eine allotrope Modifikation des Sauerstoffs.
• Was sind allotrope Modifikationen? = verschiedene Erscheinungsformen eines Elementes, die sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften deutlich unterscheiden.
• Beschreiben sie die Wirkung von O3 in der Stratosphäre. - O3 absorbiert solare Energie und gibt sie in Form von Wärme an die umgebende Atmosphäre ab. - O3 bestimmt maßgeblich die vertikale Temperaturstruktur der Stratosphäre und prägt deren großräumige Zirkulationsmuster. - durch sein Absorptionsverhalten trägt O3 zu dem natürlichen Treibhauseffekt bei, ohne den die mittlere Temperatur der Erdoberfläche nicht bei 15°C, sonder bei rund -18°C liegen würde.
• Was ist M? ein neutraler Stoßpartner, der einen Teil der Energie der Sauerstoffatome aufnimt, damit eine Bindungbildung möglich ist.
• Was passiert bei einer endothermen Reaktion? Energie muss zugeführt werden.
• Was passiert bei einer exothermen Reaktion? Energie wird frei . Delta H = -
• Was bezeichnet der Buchstabe U in der Wärmelehre? = innere Energie. Sie entspricht der Summe aller in einem System enthaltenen Energiebeiträge. Delta U entspricht dem Wärmeaustausch bei konstantem Volumen und hat die Formel: Delta U = q+w q = aufgenommener Wärme w = aufgenommene Arbeit
• Wie lautet der erste HS der Thermodynamik? In einem abgeschlossenen System bleibt die vorhandene Menge an Energie konstant.
• Was bezeichnet der Buchstabe H in der Wärmelehre?  = Enthalpie. Sie enstpricht der inneren Energie plus verrichteter Arbeit. Delta H entspricht dme Wärmeaustausch bei konstantem Druck. Formel : Delta H = Delta U + p * Delta V Delta H = positiv > Wärmeenergie wird aufgenommen (endotherme Reaktion) Delta H = negativ > Wärmeenergie abgegeben (exotherme Reaktion)
• Wie lautet der 2. HS der Thermodynamik? Die Entropie (S) , die ein Maß für die innere Unordnung in einem System ist, nimmt bei einer spontanen Zustandsänderung zu. Ohne äußeren Zwang stellt sich immer nur der Zustand größerer Unordnung ein (Entropiezunahme).
• Was ist die Entropie (S) ? = ein Maß für die innere Unordnung in einem System.
• Wie entstehen Chlorradikale? Durch photochemische Spaltung von FCKW, die als Treibgase, Kühlflüssigekeiten etc. eingesetzt werden.
• Wie werden Hydroxylradikale in der Stratosphäre gebildet? in der Stratosphäre durch photochemische Reaktionen aus H2, O2 und H2O.
• Erklären Sie das Schema der Ozonbildung im photochemischen Kreislauf. Tagsüber erhöht sich die Ozonkonzentration aus den Vorläufersubstanzen unter Einfluss der UV-Strahlung. Die Beteiligung von VOCs (flüchtige organ. Verbindungen) bzw. HO2 (Hydroperoxid-Radikal), welches NO2 aus dem primär gebildteten NO nachliefert, führt zu einer Nettoproduktion von Ozon. Aus NO2 wird in Gegenwart von Luftsauerstoff Ozon gebildet. Nebenbei werden mit dem OH* (Hydroxyl-Radikal) auch Salpetersäure (HNO3) und Radikale gebildet. Ein wichtiger Vorläufer ist auch CO.
• Welche reaktive Sauerstoffspezies erzeugt bodennahes Ozon in der Zelle? Singulett-Sauerstoff O2-* Superoxidanionradikal H2O2 Wasserstoffperoxid OH*-Radikal HOO* (Hydro-)peroxylradikal Ozon dringt durch die Stomata in das Blattinnere ein.
• Welche negativen Folgen hat bodennahes Ozon? zerstört C=C- Bindungen z.B. in Lipiden > Effekt auf Biomembranen (Doppelbindungen werden zerstört > Abbau des ursprünglichen Moleküls) Radikalische Kettenreaktionen > ROS oxidiert SH von Proteinen / Enzymen > Hemmung der CO2-Fixierung bzw. der Photosynthese
• Welche Stoffe sind polar /unpolar ? H2 Cl2 HCl H2 NH3 CH4 H2 > unpolar Cl2 > unpolar HCl > polar H2O > polar NH3 > polar CH4 > unpolar CO2 > unpolar
• Was gibt es zu Kohlendioxid zu sagen? - leistet einen Beitrag zum Treibhauseffekt - ist ein farbloses, säuerlich schmeckendes, stabiles (reaktionsträges) und nicht brennbares Gas - H2O-Löslichkeit ist gering (H2O = polar, CO2 = unpolar) - schwerer als Luft - sublimiert bei -78°C (Trockeneis)
• Welche Aggregatzustände gibt es? gasförmig flüssig fest
• Was ist zu Feststoffen zu sagen? feste Phase formstabil volumenstabil hohe Dichte starke Anziehungskräfte zwischen den Teilchen Teilchen bauen Kristallgitter auf Teilchen sind an Gitterplätzen fixiert Fernordnung
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• Was gibt es zu Flüssigkeiten zu sagen? flüssige Phase formveränderlich volumenstabil mittlere Dichte schwächere Anziehungskräfte zw. Teilchen Teilchen bilden Oberflächen und Tropfen Teilchen sind begrenzt beweglich Nahordnung
• Was gibt es zu Gasen zu sagen? gasförmige Phase veränderlich Volumen veränderlich niedrige Dichte extrem schwache Anziehungskräfte zw. Teilchen Teilchen füllen jeden verfügbaren Raum aus Teilchen sind frei beweglich Unordnung
• Beschreiben Sie den Vorgang des Wechselns zwischen den Aggregatzuständen. Gas > Flüssigkeit = Kondensieren (Kp = S = Kondensations- oder Siedepunkt) Flüssigkeit > Feststoff = Erstarren (Fp = G = Fließpunkt/Schmeltz- oder Erstarrungspunkt) Feststoff > Gas = Sublimieren Gas > Feststoff = Resublimieren Feststoff > Flüssigkeit = Schmelzen Flüssigkeit > Gas = Verdampfen
• Wo kommt CO2 vor? Luft (0,035%) Boden (-78%) Mineralquellen gebunden in Carbonaten (in einer Verbindung versteckt)
• Wie ensteht CO2? vollständige Oxidation von C-haltigen Brennstoffen Reaktion von Carbonaten mit Säuren
• Was ist Atmung? Eine stark exotherme, langsam verlaufende Oxidation C6H12O6 + 6O2 > 6 CO2 + 6 H2O
• Welche Eigenschaften hat Kohlenmonoxid? farb- und geruchloses Gas wirkt reduzierend, bei RZ aber praktisch inert isoelektronisch mit N2 hereronukleares Molekül leicht polar in H2O nur wenig löslich brennbar Atmungsgift
• Wie entsteht Kohlenmonoxid? bei allen Verbrennungen orga. Kohlenwasserstoffe bei ungenügender Luftzufuhr CO in der Atmosphäre: unbekannte Quellen vulkan. Exhalationen Methanocidation in er Atmosphäre biochemischer Abbau organ. Matrials
• Was gibt es über Stickoxide zu sagen? No und NO2 sind Verbindungen mit ungerader Elektronenzahl. NO Stickstoffmonoxid ist ein farbloses Gas (hat keine eindeutige Schreibweise, reaktiv) NO2 Stickstoffdioxid is ein dunkelbraunes, sehr giftiges Gas (gewinkelt) N2O Lachgas = Distickstoffmonoxid - war früher ein Narkotikum - farbloses, süßliches Gas, gut in Wasser löslich (Polarität)
• Wo kommen NO und NO2 vor? Luft: aus natürlichen Quellen (elektrische Entladung, Flammen, in freier Atmosphäre) Auspuffgase von Verbrennungsmotoren
• Welche Eigenschaften Hat Schwefeldioxid SO2? farbloses, stechend riechendes Gas giftig polar > gut in Wasser löslich > es entsteht schwefelige Säure hygroskopisch (zieht Wasser an)
• Wo kommt SO2 vor? in Vulkangasen
• Wie ensteht SO2? - aus der Verbrennung von S-haltigen Stoffen - aus H2S (biochem. Prozesse, Vulkane)
• Welche Gruppe bilden die Edelgase? die 8. Hauptgruppe (18. Gruppe)
• Eigenschaften der Edelgase monoatomares Vorkommen, sehr stabil farblose Gase niedrige Schmelz- und Siedepunkte in Wasser löslich Radon ist radioaktiv
• Nenne die Edelgase. He, Ne, Ar, Kr,Xe, Rn
• Wie enstehen Helium, Radon , Krypton und Xenon? Helium ensteht laufend im Erdinneren durch radioaktive Zerfallsprozesse von Uran und anderen radioaktiven Elementen Radon ist ein Zerfallsprodukt von Radium Krypton und Xenon enstehen u.a. bei der Kernspaltung
• Wo wird Ne und He verwendet? Ne: Füllgas in Glühlampen (Neonröhren) He: Traggas in Ballons, inertes Trägergas in der chem. Analytik, Tiefsttemperatur-Kühlmittel,...
• Was sind Isotope? Atome unterschiedlicher Massenzahl, aber gleicher Ordnungszahl. z.B.: Isotope des Wasserstoffs: Protium, Deuterium, Tritium
• Was haben alle Atome eines Elements gleich und was kann verschieden sein? Die Ordnungszahl ist bei allen gleich, die Massenzahl kann verschieden sein. Das ist bedingt durch die unterschiedliche Neutronenanzahl im Atomkern.

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