Wasser und Luft 7 69 Die Zerlegung eines Stoffes mit elektrischem Strom nennt man Elektrolyse. Dabei ist Energie nötig. Bei der Reaktion von Wasserstoff-Gas und Sauerstoff-Gas zu Wasser wird dagegen Energie frei. Diesen Vorgang nennt man Knallgasreaktion. Knallgasreaktion 2 H2 + O2 ⇌ 2 H2O + Energie Elektrolyse In welchen Bereichen werden Wasserstoff- und Sauerstoff-Gas genutzt? Was ist so besonders am Wasser-Molekül? Aufgrund seines besonderen Molekülaufbaus ist Wasser ein wichtiges Lösungsmittel für viele Stoffe. Im Wasser-Molekül werden die bindenden Elektronenpaare stärker vom Sauerstoff-Atom angezogen. Dadurch ist die Ladung im Molekül ungleich verteilt: In der Nähe des Sauerstoff-Atoms ist sie negativer, in der Nähe der Wasserstoff-Atome positiver. Das Molekül hat eine Polarität (ungleiche Ladungsverteilung) mit einem positiven und einem negativen Pol – einem sogenannten Dipol (B1). Aufgrund dieser Polarität mischt sich Wasser nicht mit Öl oder Benzin und das Lösen von polaren Feststoffen (zB Kochsalz, B2) und Gasen ist dadurch möglich. Was ist „hartes Wasser“? Die Wasserhärte wird bestimmt durch die Menge an Calcium- und Magnesium-Ionen im Wasser. Sie beeinflusst die Wirksamkeit von Waschmitteln (siehe Seite 103). In hartem Wasser bilden diese Ionen feste Verbindungen mit den Waschmitteln, was die Reinigungskraft verringert, und mehr Waschmittel erfordert. Sie verursachen auch Kalkablagerungen in der Waschmaschine und auf Kleidung. Was ist die Anomalie des Wassers? Bei den meisten Stoffen nähern sich die Teilchen bei niedrigen Temperaturen an und sind im festen Zustand am engsten beieinander. Wasser verhält sich anders: Beim Abkühlen verringert sich zunächst das Volumen, und bei + 4 °C nehmen die Wasser-Teilchen den kleinsten Raum ein. Kühlt man es weiter ab, vergrößert sich das Volumen wieder, obwohl die Anzahl der Teilchen gleich bleibt. Deshalb ist bei gleichem Volumen Eis leichter als Wasser und schwimmt an der Oberfläche. Beispiele für das Vorhandensein der Anomalie von Wasser sind: Eisberge, Frostschutz für Pflanzen, Temperatur-Schichtung in Seen, Frostschäden in Straßen. Besprich die Auswirkungen auf Wasserlebewesen, wenn die Anomalie des Wassers nicht existieren würde. Nutze Bild B3 zur Argumentation. O H H δ+ δ+ δB1 Das Wasser-Molekül ist ein Dipol. Die ungleiche Ladungsverteilung im Molekül wird mit δ+ (Delta plus) und δ– (Delta minus) gekennzeichnet. Bei der Elektrolyse von Wasser erhält man Wasserstoff-Gas (H2) und Sauerstoff-Gas (O2) im Volumenverhältnis 2:1. ï Na O H Cl δ– δ+ δ+ B2 Beim Lösungsvorgang lagern sich die Dipol-Moleküle des Wassers an das Ionengitter des Salzes an. +8 °C +7 °C +6 °C +4 °C +5 °C +0 °C +7 °C +6 °C +4 °C +5 °C Sommer Winter Eisschicht B3 Ein See im Sommer und im Winter Die Wasser-Teilchen nehmen bei + 4 °C den kleinsten Raum ein. ï Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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