Chemie (UBRM) (Fach) / Wasser (Lektion)

Wasser

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• Welche Eigenschaften hat das Wassermolekül? polar (gewinkelt) kovalente Bindung gewinkelter Aufbau (104,5°)
• Wie ist die Wasserverteilung der Erde? 97% Salzwasser 3% Süßwasser Süßwasser: 68,7% Eiskappen und Gletscher 30,1% Grundwasser 0,3% Oberflächenwasser 0,9% andere
• Welche intermolekularen Anziehungskräfte kennen Sie? Dipol-Dipol Kräfte London Kräfte Wasserstoffbrückenbindungen
• Erklären Sie Dipol-Dipol Kräfte wirken zwischen polaren Molekülen. Dipol-Moment -> elektrostatische Wechselwirkung Hohe Siedepunkte!
• Was wissen Sie über London Kräfte? Hauptrolle bei unpolaren Molekülen von Johannes Van der Waals postuliert (Van der Waals Kräfte) Synchronisierung momentaner fluktuierender Dipole da alle Moleküle über e verfügen treten die London'schen Kräfte immer auf - auch zwischen polaren Molekülen bei nicht polaren Molekülen sind die London Kräfte die einzigen vorhandenen zwischenmolekularen Kräfte London Kräfte hängen ab von: Größe der Moleküle, Zahl der e Kraft steigt mit Masse der Moleküle Stoffe aus kleinen unpolaren Teilchen haben niedrige Schmelz- und Siedepunkte - sind also leicht flüchtige Stoffe.
• Was wissen Sie über Wasserstoffbrücken? Das H-Atom eines Moleküls und ein einsames Eletronenpaar an einem elektronegativen Atom (O,N,...) eines anderen Moleküls ziehen sich gegenseitig an. Wasserstoffbrücken sind für die Anomalie des Wassers verantwortlich. Wasserstoffbrückenbindungen führen zu hohen Siedepunkten Das Öffnen und Neubilden von H-Brücken ist ein wesentliches Element der Zellteilung, Proteinsynthese u.a. biochemiser Prozesse.
• Was ist eine Lösung? Was ist ein Lösungsmittel? Und welche Einteilung gibt es hier? Eine Lösung ist ein homogenes Gemisch. Ein Lösungsmittel ist die Komponente einer Lösung mit dem größten Massenanteil; die übrigen Komponenten sind gelöste Stoffe flüssige Lösungen (am häufigsten) gasförmige Lösungen (Gasgemische) feste Lösungen (Legierungen)
• Was ist die Löslichkeit und die Konzentration? Löslichkeit: entspricht der max. Stoffmenge, die sich bei gegebener T unter Bildung eines stabilen Systems in einer bestimmten Menge eines gegebenen lösungsmittels lösen lässt. Konzentration: Menge eines gelösten Stoffe sin einer bestimmten menge Lösung. Um die Löslichkeit zu erhöhen, muss die T erhöht werden.
• Was ist eine verdünnte, konzentrierte oder gesättigte Lösung? verdünnte Lösung = gelöster Stoff liegt in geringer Menge vor konzentrierte Lösung = gelöster Stoff liegt in hoher Konzentration vor gesättigte Lösung = maximale Menge gelöster Substanz bei einer bestimmten Temperatur. Bei weiterer Substanzzugabe setzt sich diese als Bodenkörper in Form eines Niederschlages ab.
• Was wissen Sie über hydratisierte Ionen? Anionen: werden in wässriger Lösung durch die Anziehungskraft zwischen Ion und H-Atomen hydratisiert. Kationen: werden durch die Anziehung zwischen dem Ion und dem einsamen elektronenpaar des Sauerstoff-Atoms des Wassermoleküls hydratisiert. Oft wird das kation von einer deinierten Anzahl von Wassermolekülen hydratisiert.
• Was sind Kristallhydrate und Kristallwasser? Wassermoleküle sind im Kristall eingebaut, ohne an ein spezifisches Ion gebunden zu sein. Kristallwasser = das in Kristallhydraten enthaltene Wasser
• Wie ist die Löslichkeit von Druck und Temperatur abhängig? -Temperatur Bei endothermen Lösungsvorgängen nimmt die Löslichkeit mit steigender T zu Bei exothermen Lösungsvorgängen immt die Löslichkeit mit steigener T ab - Druck: bei festen und flüssigen Stoffen hat eine Druckänderung nur geringen Einfluss auf deren Löslichkeit eine Erhöhung des Druckes bei Gasen bewirkt, dass eine größere Gasmenge in Lösung geht.
• Wie kann die Konzentration von Lösungen ausgedrückt werden? - Massenprozent: In Massenprozent wird der mit 100 multiplizierte Massenanteil eines gelösten Stoffes in einer Lösung angegeben. Der massenanteil bezieht sich auf die Gesamtmasse der Lösung! ppm ... Mikrogramm pro Gramm ppb ... Nanogramm pro Gramm - Stoffmengenkonzentration (Mol pro Liter): = molare Konzentration. Die Stoffmengenkonz. gibt die Stoffmenge des gelösten Stoffes pro Volumen Lösung an. c=n/V  nachteiL: Angabe ist von T abhängig
• Was gibt es in Bezug auf Siedepunkterhöhung zu sagen? Siedepunkt: Dampfdruck der Flüssigkeit = Atmosphärendruck Die Siedepunkterhöhung ist proportional zur Konzentration der Lösung. Die Lösung eines nichtflüchtigen Stoffes hat einen niedrigeren Dampfdruck als ds reine Lösungsmittel.
• Was gibt es in Bezug auf Gefrierpunkterniedrigung zu sagen? Gefrierpunkt: Dampfdruck der flüssigen Phase = Dampfdruck der festen Phase Der Gefrierpunkt der Lösung ist niederiger als der des reinen Lösungsmittels > Salzsstreuung
• Was ist ein Elektrolyt ? ein Stoff, dessen wässrige Lösung den elektrischen Strom besser leitete als reines Wasser. Der Elektrolyt liegt in wässriger Lösung tweilweise oder vollständig in Ionen vor.
• Was ist die Härte des Wassers? Gehalt an Calcium-, Magnesium-, Strontium- und Bariumionen. Es gibt hartes und weiches Wasser.
• Wer sind Härtebildner? im Wasser gelöste Ca- und Mg-Salze
• Was ist die Gesamthärte? = temporäre und permanente Härte = Ca- und Mg-Ionen in mmol/L
• Was ist die Carbonathärte? = Anteil an Ca- und Mg-Ionen für die im Wasser äquivalente Konzentrationen an HCO3, CO32- bzw. durch deren Hydrolyse gebildete OH--Ionen vorhanden sind.
• Was ist die temporäre und die permanente Härte? - temporäre Härte: wird durch den Gehalt an Ca(HCO3)2, seltener durch die entsprechenden Mg2+ und Fe2+ Salze bestimmt. Durch Erhitzen werden die gelösten Ca2+-Ionen ausgefällt. das Wasser wird wieder weich. - permanente Härte: ist durch den Gehalt an CaSO4 (u.a.) bedingt. Durch Erhitzen kann der Gehalt an Ca 2+ -Ionen nicht verringert werden. Das Wasser bleibt hart.
• Wie ist der pH-Wert natürlicher Gewässer? Wodurch ist er bedingt ? Welche Salze gibt es ? 6-8 bedingt durch gelöstes CO2 / gelöste Carbonate. Salze, die neutral reagieren: Salz einer starken Base und einer starken Säure (NaCl, KCl, KNO3) Salze, die sauer reagieren: Salz einer schwachen Base und einer starken Säure ( NH4Cl) Salze, die basisch reagieren: Salz einer starken Base und einer schwachen Säure (CH3COONa)
• Wie warden organische Stoffe meist abgebaut? durch natürliche Oxidationsvorgänge (Bakterien). Es kommt zur "Sauerstoffzehlrung", die Gewässer verarmen an O2. Der für die Oxidation erforderliche Sauerstoffbedarf wird chemisch (CSB) oder mikrobiologisch (BSB) ermittelt.
• Was verursacht einen Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit natürlicher Wässer? Gelöste Salze verursachen einen Anstieg der elektrischen leitfähigkeit natürlicher Wässer.
• Wie wird der Sauerstoffbedarf bestimmt? 1. chemisch durch Oxidationsmittel: = CSB KMnO4: es werden nicht alle organischen Substanzen erfasst (z.B. Proteine) K2Cr2O7: Nicht erfasst wreden Kohlenwasserstoff und einige Stickstoffverbindungen.  2. mikrobiologisch = BSB5 Es wird die Abnahme des O2-Gehaltes, die durch Mikroogranismen innerhalb einer Zeitspanne von 5 Tagen und einer Temperatur von 20°C verursacht wird, bestimmt.
• Worauf beruht das biologische Indikatorsystem? auf dem abnehmenden Artenreichtum an Wassertieren und Wasserpflanzen bei zunehmender Gewässerbelastung.
• Welche Anforderungen gelten für Trinkwasser? frei von Krankheitserregern keine gesundheitsschädlichen Eigenschaften in 100 ml Wasser dürfen Colibakterien nicht nachweisbar sein Beschaffenheit: klar, farblos und appetitlich (kein Geruch nach H2S) und keinen fremdartigen Geschmack.
• Nenne die 3 Teilschritte der Hydratation. Energie, um Wasserstoffbrücken im Wasser zu lösen. Freigesetzte Energie bei Hydratation der K+ - Ionen Freigesetzte Energie bei Hydratation der Cl- -Ionen
• Was beeinflusst die Löslichkeit eines Stoffes? der Lösungsprozess ist exotherm > die Löslichkeit verschlechtert sich mit zunehmender Temperatur Der Lösungsprozess ist endotherm > die Löslichkeit verbessert sich mit zunehmender Temperatur Der Druck hat geringen Einfluss auf die Löslichkeit von Feststoffen. Höherer Druck bewirkt eine bessere löslichkeit von Gasen. Eine höhere Temperatur führt bei Gasen zu geringerer Löslichkeit.
• Was ist eine Lösung mit kleiner Menge an gelöstem Stoff? eine verdünnte Lösung
• Was ist eine lösung mit hoher Konzentration an gelöstem Stoff? konzentrierte Lösung
• Was ist die Löslichkeit? Die Löslichkeit einer Substanz ist die Menge des Stoffes, die sich in einer gesättigten Lösung befindet (Konzentration). Sie wird oft als Gramm des gelösten Stoffes pro Liter Lösung angegeben (g/L).
• Was ist das Löslichkeitsprodukt (L) = die Konstante des Gleichgewichts zwischen einem ionischen Festkörper und seiner gesättigten Lösung.
• Was lässt der Zahlenwert des Löslichkeitsproduktes zu? eine quantitative Aussage über die Löslichkeit einer Verbindung.
• Geschwindigkeit der Auflösung = ? = Geschwindigkeit der Wiederausfällung.
• Woraus kann der Wert des Löslichkeitsproduktes L bestimmt warden? L einer Verbindung kann aus ihrer Löslichkeit bestimmt werden.
• Wovon hängt die Löslichkeit einer Substanz ab? der Konzentration anerer in der Lösung vorhandener Stoffe pH-Wert der Lösung
• Wie viele Werte hat das Löslichkeitsprodukt für einen Stoff bei einer bestimmten Temperatur? einen
• Was ist das Ionenprodukt? = Produkt der Ionenkonzentration in der Lösung
• Was passiert wenn Ionenprodukt < L ? die Lösung ist nicht gesättigt weitere Substanz kann gelöst werden
• Was passiert, wenn Ionenprodukt = Löslichkeitsprodukt? Lösung ist gesättigt gelöster und ungelöster Anteil stehen im Gleichgewicht
• Was passiert, wenn Ionenprodukt > L? Lösung ist übersättigt es kommt zur Fällung der gelösten Substanz
• Was ist in einer Komplexverbindung? Liganden sind an ein Zentralatom oder -ion koordiniert.
• Was wissen sie über das Zentralatom in einer Komplexverbindung? wirkt als Lewis Säure stammt häufig von Nebengruppenelementen Metallion oder Metallatom
• Was wissen Sie über den Liganden in einer Komplexverbindung? muss über wenigstens ein e-Paar verfügen wirkt als Lewis Base Anionen Moleküle ( NH3)
• Was sind Anlagerungskomplexe? = Komplexe, die durch schwache zwischenmolekulare Kräfte zusammengehalten werden. Die Bildung von Anlagerungskomplexen tritt häufig mit Lösungsmittelmolekülen auf z.B. Aquo- und Amminkomplexe
• Was sind Durchdringungskomplexe? = Komplexe, die durch orbital-Wechselwirkung zwischen Zentralatom (-ion) und den Liganden zusammengehalten werden.
• Was sind Chelate? = Komplexe mit organischen Molekülen oder Ionen als Liganden, die zum Zentralatom mehr als eine Bindung ausbilden können. z.B. Häm, Chlorophýll, Vitamin B12. Chelatkomplexe sind immer stabiler als vergleichbare andere Komplexe. Man bezeichnet das Phänomen als Chelateffekt.
• Welche Komplexverbindungen in der Natur gibt es? Hämoglobin Chlorophyll Vitamin B12
• Was sind Clathrate? = Einschlussverbindungen. Atome oder Moleküle können in die Zwischenräume bestimmter Stoffe eingeschlossen werden.

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