Wieso schwimmt Eis auf Wasser?
Wenn Wasser gefriert, ordnen sich die Wassermoleküle in einer kristallinen Struktur an, die durch Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert wird. Diese Struktur hat viele Zwischenräume – das bedeutet, die Moleküle liegen weiter auseinander als im flüssigen Zustand.
Dadurch nimmt Eis mehr Volumen ein, obwohl die Masse gleich bleibt → die Dichte (Masse/Volumen) nimmt ab
Weil Eis also leichter als Wasser gleicher Menge ist, schwimmt es
Wie wird Stickstoff technisch gewonnen?
Durch Rektifikation von Luft im Linde-Verfahren
Wie liegt Wasserstoff in der Natur vor und welche typischen Verbindungen bildet er?
Meist molekular als H₂; bildet z. B. Wasser (H₂O), Chlorwasserstoff (HCl), Hydride wie NaH, KH, MgH₂
schlecht in wasser löslich
Wie reagieren halogene mit metalle
Halogene bilden mit 1. Und 2. Hauptgruppe /metalleSalze (CaCl, NaCl).
Was sind die allotropen Formen von Kohlenstoff und wie unterscheiden sie sich?
Im Graphit ist jedes Kohlenstoffatom an drei weitere C-Atome gebunden, es bilden sich Schichten, die durch Van der Waals-Kräfte zusammengehalten werden. Die freien Elektronen sind für die schwarze Farbe und die Leitfähigkeit von Graphit verantwortlich
Diamant ist ein Isolator (nichtleiter) und transparent und ist das härteste, natürlich vorkommendeMaterial
Was sind Stickoxide
Stickoxide werden im Verbrennungsmotor von Autos produziert und stellen ein großes Umweltproblem dar. Heutzutage werden die Stickoxide jedoch vom Autoabgaskatalysator weitgehend zerlegt und damit unschädlich gemacht.
Warum ist der Name „Stickstoff“ passend?
Weil er Flammen erstickt und bei reinem Einatmen zum Erstickungstod führen kann
Stickstoff nicht brennbar, löscht Flammen.
Welche Isotope von Kohlenstoff gibt es, und wofür wird ¹⁴C verwendet?
¹²C, ¹³C (stabil),
¹⁴C (radioaktiv, Radiocarbonmethode zur Altersbestimmung von org. materialen, Halbwertszeit ca. 5730 Jahre)
Verhältnis C12 und C14!
Wie funktioniert die Elektrolyse von Wasser?
Durch elektrischen Strom wird Wasser in Wasserstoff (an der Kathode) und Sauerstoff (an der Anode) gespalten:
2 H₂O → 2 H₂ + O2
Wie entsteht Kohlensäure und welche Funktion hat sie?
CO₂ + H₂O → H₂CO₃, bildet den Bikarbonatpuffer im Blut zur pH-Stabilisierung
bildet 2 arten von salzen: Carbonat (CO32-)und Bicarbonat
schwache anorganische säure!!
Warum sind Halogene so reaktiv?
Weil ihnen nur ein Elektron zur Edelgaskonfiguration fehlt.
Was ist Kohlenstoffmonoxid (CO) und warum ist es gefährlich?
CO entsteht bei unvollständiger Verbrennung und unzureichender Sauerstofftransport, ist farblos, geruchslos, giftig, blockiert Hämoglobin → verhindert Sauerstofftransport
Welche Elemente gehören zu den Halogenen?
Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Iod (I), Astat (At)
Was sind Fullerene und welche Eigenschaften haben sie?
Fullerene sind eine allotrope Form von Kohlenstoff, bei der die C-Atome hohle Käfigstrukturen bilden, meist aus Fünf- und Sechsecken (z. B. C₆₀ – „Fußballmolekül“).
Sie sind elektrisch leitfähig, reaktionsfreudiger als Graphit oder Diamant
Wie verändert sich Dichte und Volumen von Wasser bei steigender Temperatur über 4 °C?
Ab 4 °C gilt wieder das normale Verhalten:
→ Temperatur steigt
→ Volumen nimmt zu
→ Dichte nimmt ab
→ Teilchen bewegen sich schneller und entfernen sich voneinander
Was ist das Prinzip der Photosynthese?
Pflanzen nehmen CO₂ und Wasser auf, nutzen Lichtenergie und bilden Glukose und Sauerstoff:
6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O2
Was ist das häufigste Isotop von Wasserstoff und wie ist es aufgebaut?
Es gibt drei isotope von Wasserstoff
Protium (¹H) häufigste ; besteht aus einem Proton und einem Elektron, kein Neutron; Häufigkeit: ca. 99,99 %
Deuterium, tritium
Welche Halogene kommen in der Zahnpflege vor?
Fluorid (F⁻) – in Zahnpasta zur Stärkung des Zahnschmelzes
Frage: Ist Wasserstoff leichter oder schwerer als Luft?
Wasserstoff ist etwa 9-mal leichter als Luft
Welche drei Isotope hat Wasserstoff und welches ist radioaktiv?
Antwort: Protium (¹H), Deuterium (²H), Tritium (³H); Tritium ist radioaktiv
Was passiert im Linde-Verfahren?
Luft wird verflüssigt und dann durch fraktionierte (Rektifikation) Destillation in ihre Bestandteile getrennt – Sauerstoff wird so technisch gewonnen
Was ist flüssiger Stickstoff und wofür wird er verwendet?
Stickstoff bei –196 °C; dient als Kühlmittel in Labor, Medizin, Technik
Was passiert bei Wasser zwischen 0 °C und 4 °C mit Volumen und Dichte? (Dichteanomalie)
Zwischen 0 °C und 4 °C nimmt die Dichte zu, obwohl die Temperatur steigt.
→ Volumen nimmt ab, Teilchen ordnen sich dichter an.
→ Bei 4 °C hat Wasser die höchste Dichte.
→ Das ist die Dichteanomalie – untypisch im Vergleich zu den meisten anderen Stoffen
Was ist CO₂ und welche Rolle spielt es in Umwelt und Körper?
Kohlenstoffdioxid entsteht bei vollständiger Verbrennung, ist Abfallprodukt des Stoffwechsel und wird ausgeatmet,
Bei -80 °C als Feststoff „Trockeneis" als Kühlmittel verwendet. CO2 schwerer als Luft, lagert sich am Erdboden ab → reflektiert einfallende Sonnenstrahlung & erhitzt Atmosphäre → Klimawandel als Treibhausgas
Welche biologische Bedeutung hat Stickstoff?
Bestandteil von Aminosäuren, Proteinen, DNA, RNA, ATP
Wie viele stabile Isotope hat Stickstoff?
Zwei: ¹⁴N (99 %) und ¹⁵N
Eugenschaften von Stickstoff
Stickstoff (N₂) ist ein Nichtmetall mit der Ordnungszahl 7 und gehört zur 5. Hauptgruppe
farb-, geruch- und geschmackloses Gas
Wie liegt sauerstoff noch vor?
Ozon (O₃)= riechendes Gas
Dieses ist in der Atmosphäre lebenswichtig, weil es UV-Strahlung absorbiert, kann jedoch bodennah gesundheitsschädlich sein
Welche Rolle spielt Sauerstoff bei der Zellatmung?
Sauerstoff ist der Endelektronenakzeptor in der Atmungskette der Mitochondrien – ohne ihn kein ATP
Welcher Teil der Pflanze ist hauptsächlich für die Photosynthese verantwortlich?
Das Chlorophyll in den Chloroplasten der grünen Blätter
Wie liegt Stickstoff in der Natur vor?
Als zweiatomiges Molekül N₂ mit einer sehr stabilen Dreifachbindung
Welche Elektronegativität hat Wasserstoff und was bedeutet das für sein chemisches Verhalten?
Elektronegativität von 2,2; dennoch gibt er in Verbindungen oft Elektronen ab und wirkt als Reduktionsmittel
Ist Salzsäure (HCl) eine sauerstoffreiche Verbindung?
Nein, sie enthält keinen Sauerstoff
Was entsteht, wenn Halogene mit Wasserstoff reagieren?
:Halogenwasserstoffe (HF, HCl, HBr, HI), die in Wasser starke einprotonige Säuren bilden
Nenne eigenschaften von Wasserstoff
Häufigstes Element im Universum & leichteste Atom (hydrogen...Wassererzeuger).
Bei Standardbedingungen (0 °C, 1 bar) ein farbloses, geschmackloses, geruchloses Gas, das mit nahezu allen Elementen Bindungen eingeht.
schlecht in wasser löslich
Nichtmetall
Nenne Eigenschaften von sauerstoff
Sauerstoff ist ein Nichtmetall mit der Ordnungszahl 8, einer Atommasse von 16 u und steht in der 6. Hauptgruppe (Chalkogene)
Sauerstoff hat eine sehr hohe Elektronegativität (3,4) und ist ein starkes Oxidationsmittel –Oxidiert reaktionspartner wird aber durch Elektronenaufnahme selbst reduziert
Was ist die Knallgasreaktion?
Eine exotherme Reaktion von Wasserstoff (H₂) mit Sauerstoff (O₂) zu Wasser (H₂O), meist mit Explosion; benötigt eine Zündung
2 H2 + O2 -> 2 H2 O
eigenschaften von Kohlenstoff
Kohlenstoff ist ein Nichtmetall mit der Ordnungszahl 6 und steht in der IV. Hauptgruppe.
-> bildet die Grundlage der organischen Chemie und kommt sowohl in reiner Form (z. B. Graphit, Diamant) als auch in unzähligen Verbindungen vor
Was ist ein Hydrid? Gib ein Beispiel.
: Verbindung von Wasserstoff mit einem Metall, z. B. Natriumhydrid (NaH), meist mit Ionenbindung
Warum ist Wasser ein gutes Lösungsmittel für polare Stoffe?
Weil es ein Dipolmolekül ist und starke Wechselwirkungen mit anderen polaren Molekülen und Ionen eingehen kann (Hydratation)
Was misst die Radiokarbonmethode?
Das Verhältnis von ¹⁴C zu ¹²C in organischem Material zur Altersbestimmung (nach Tod nimmt ¹⁴C nicht mehr zu, nur noch Zerfall)
Wie liegt Sauerstoff bei Standardbedingungen vor?
Als farb-, geruch- und geschmackloses, zweiatomiges Molekülgas O₂.
Welche Aggregatzustände haben die Halogene bei Raumtemperatur?
•Fluor, Chlor → Gase
•Brom → Flüssig
•Iod → Fest
Welche besonderen Eigenschaften hat Wasser aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen?
-> besteht aus einem Sauerstoffatom, an das zwei Wasserstoffatome polar gebunden sind. Zwischen den Wasserstoffatomen liegt ein Winkel von 104,45° vor. Zwischen den Molekülen bilden sich relativ starke Was-serstoffbrücken aus, die für die besonderen Eigenschaften von Wasser verantwortlich sind
Schmelzpunkt bei O grad, Hoher Siedepunkt (100 °C), hohe Wärmekapazität, Dichteanomalie des Wassers (höchste Dichte bei 4 °C, geringstes Volumen), gute Löslichkeit für polare Stoffe
Welcher Anteil der Luft besteht aus Stickstoff?
Etwa 78 % – damit häufigstes Gas in der Atmosphäre
Welcher Anteil der Luft besteht aus Sauerstoff?
Etwa 21 % (genauer: 20,95 %)
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