Wasser.

Ohne Wasser gäbe es kein Leben auf unserem Planeten. Hier erfährst Du Wissenswertes über das kostbare Nass.

Wasservorräte und Wasserverbrauch
  • Info → Etwa 71% der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Die Vorräte betragen etwa 1,4 Milliarden Kubikkilometer, wovon über 98% in flüssiger Form vorliegen.
  • Vorkommen → Wasser kommt z.B. in der Luft, in Gewässern, im Boden, als Kristallwasser in Salzen und in Lebewesen vor
  • Wasservorräte der Erde → Lediglich knapp 3,5% des Wassers sind Süßwasser [in Form von Gletschern, Seen, Flüssen, Wasserdampf in der Luft und in den Lebewesen. Damit wird Trinkwasser zum sehr knapp bemessenen Gut. Außerdem haben viele Menschen der Erde keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Abbildung bitte durch Anklicken vergrößern!
  • Wasserverbrauch in Deutschland → Die Industrieländer verbrauchen im Vergleich zu Entwicklungsländern viel zu viel Wasser. Abbildung bitte durch Anklicken vergrößern!
  • Noch mehr Fakten zum Thema Wasser → Schaue unbedingt auf unserer Homepage eineweltladen.info nach. Hier findest Du viele weitere Zahlen, Fakten, Infos und Downloads zur Entwicklungspolitik, Ökologie und Chemie des Wassers! Der Geheimtipp für Deinen Kurzvortrag! Das Infomaterial LUXUSARTIKEL WASSER kannst Du auch gleich hier downloaden [PDF].
Eigenschaften von Wasser und Anomalie
  • Eigenschaften von Wasser bei 20°C farblose, geruchlose, geschmacklose, leicht bewegliche Flüssigkeit; Dichte ρ ≈ 1 g/cm3; nicht brennbar; Siedetemperatur 100°C, Schmelztemperatur 0°C; löst viele Stoffe
  • Anomalie des Wassers → zwischen 0 und 4°C zieht sich das Wasser beim Erwärmen zusammen und dehnt sich beim Gefrieren aus [siehe z.B. zerspringendes Glas beim Gefrieren, wenn Wasser drin ist]
  • chemisch reines Wasser → Aqua dest. [destilliertes Wasser]
  • englischer Name für Wasser → water
  • französischer Name des Wassers → eau
Formel und Bau des Wassermoleküls, Bau des Stoffes
  • Name → Wasser [Diwasserstoffmonooxid]
  • Beschreibung → Molekül aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom bestehend, die durch je eine polare Elektronenpaarbindung [polare Atombindung] verbunden sind; das größere Sauerstoffatom [mit 8 Protonen im Atomkern] zieht die beiden gemeinsamen [bindenden] Elektronenpaare stärker zu sich und so von den kleinen Wasserstoffatomen weg - dadurch entstehen Ladungsschwerpunkte am Molekül [Dipolmolekül]; am Sauerstoffatom existieren außerdem noch 2 nicht-bindende Elektronenpaare, die die binden Elektronenpaare abstoßen, so dass der Bindungswinkel rund 104,5° beträgt [das Sauerstoffatom besitzt ja insgesamt 6 Außenelektronen - da zur stabilen Achterschale noch 2 fehlen, werden 2 bindende Elektronenpaare mit Wasserstoffatomen ausgebildet - dadurch erreichen alle Atome im Molekül Edelgaskonfiguration] [zum Vergrößern Bild anklicken]
  • Strukturformel (LEWIS-Formel, Formel in Elektronenschreibweise) → siehe nebenstehende Abbildung rechts [zum Vergrößern Bild anklicken]
  • Summenformel [Molekülformel] H2O
    chemisches Zeichen für 1 Wassermolekül und für den Stoff Wasser
  • Stoffklasse chemische Verbindung [Molekülsubstanz]
  • zwischenmolekulare Kräfte → Anziehung zwischen den Dipol-Wassermolekülen durch Wasserstoffbrückenbindungen
Autoprotolyse und Leitfähigkeit des Wassers
  • Autoprotolyse → in sehr geringem Maße reagieren Wassermoleküle sozusagen mit sich selbst durch Protonenübergang [Protolyse] [Proton: H+], wobei Oxoniumionen H3O+ und Hydroxidionen OH- entstehen; unter Normbedingungen überwiegen in chemischen reinem Wasser jedoch die Wassermoleküle [Rückreaktion begünstigt]
    H2O + H2O H3O++ OH-
    Protonenabgabe: H2O H++ OH-
    Protonenaufnahme: H2O + H+ H3O+
  • Erläuterung → Wassermoleküle können sowohl als Säure [Protonendonator] als auch als Base [Protonenakzeptor] reagieren; Wasser ist daher ein Ampholyt; die Autoprotolyse ist stark temperaturabhängig [der pH-Wert von Wasser beträgt so bei 25°C 7.0, bei 0°C 7.47 und bei 100°C nur noch 6.14, da mehr Ionen vorhanden sind]
  • Nachweis der Autoprotolyse → geringe elektrische Leitfähigkeit im Mikrosiemens [µS]-Bereich mit empfindlichem Gerät messbar
  • Leitet Wasser den Strom? → reines Wasser also [d.h. destilliertes Wasser] leitet Strom nicht [bzw. kaum messbar, da der Anteil von Ionen infolge Autoprotolyse extrem gering ist]
  • Stromschlag mit feuchten Händen? → Die Autoprotolyse des Wassers ist jedoch nicht die Ursache dafür, dass man z.B. mit feuchten Händen leichter einen Stromschlag bekommt [das begünstigen die in normalem Leitungswasser oder im Schweiß gelösten geladenen Ionen, die die Leitfähigkeit der Lösung verbessern]. Wasser verringert zudem den Widerstand zwischen der menschlichen Haut und des unter Spannung stehenden Teils [z.B. Stromleitung], wodurch die Stromstärke steigt [siehe I = U : R].
  • Hinweis → Die Autoprotolyse und das Ionenprodukt des Wassers werden in der Abiturstufe besprochen.
Bedeutung des Wassers
  • Bedeutung von Wasser → in Organismen [z.B. Ausgangsstoff der Fotosynthese und Produkt der Zellatmung, Transport- und Lösungsmittel], als Lösungsmittel allgemein, als Lebensraum [Íkosysteme] und wichtiger Klimafaktor [z.B. Luftfeuchtigkeit, Niederschlagsbildung etc.]
Kreislauf des Wassers
  • Wasserkreislauf → Zum Betrachten der Abbildung bitte durch Anklicken vergrößern! Oder öffne das Bild in Originalgr÷▀e.
  • Transpiration → geregelte Wasserdampfabgabe der Pflanzen durch die Spaltöffnungen der Laubblätter
Verwendung von Wasser
  • Einige Verwendungsmöglichkeiten → als Lösungsmittel, Löschmittel, Wasserkraftwerke, Wärmeübertragung [Heizung]; als Rohstoff zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff etc.; für die Hygiene, zum Wäschewaschen, Kochen und Trinken u.v.a.
Analyse und Synthese
  • Synthese von Wasser → Verbrennung von Wasserstoff H2 [siehe dort] oder Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff mittels Katalysator [z.B. Platin-Kontakt]; exotherm:
    2 H2 + O2 2 H2O ; ΔH = -571,8 kJ/mol
  • Analyse von Wasser → durch große Wärme [endotherm] oder elektrischen Strom [Elektrolyse] lässt sich Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen
    2 H2O 2 H2 + O2 ; ΔH = +571,8 kJ/mol
  • Tipp → mehr dazu auch auf unserer Seite Wasserstoff
Kristallwasser, Nachweis von Wasser
  • Kristallwasser → viele Salze enthalten in die Kristalle eingeschlossen Wassermoleküle [Kristallwasser]; man unterscheidet das Salzhydrat [mit Kristallwasser] und die entwässerte Variante [z.B. durch Erhitzen]; an der Luft ziehen sie Feuchtigkeit an
  • Nachweis von Wasser → am besten nutzt man die Farbänderung beim Kontakt von Wasser mit einigen entwässerten Salzhydraten, z.B.:
    Kupfer(II)-sulfat CuSO4, entwässert (erhitzt): weiß, mit Wasser (Pentahydrat): hellblau
    CuSO4 + 5 H2O CuSO4 · 5 H2O Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat
    Cobalt(II)-chlorid CoCl2, entwässertt (erhitzt): blau, mit Wasser (Hexahydrat): violett
    CoCl2 + 6 H2O CoCl2 · 6 H2O Cobalt(II)-chlorid-Hexahydrat
Das andere Wasserstoffoxid: Wasserstoffperoxid
  • Eigenschaften → farblose, geruchlose, leicht bewegliche Flüssigkeit; reagiert mit einigen Stoffen heftig [z.B. Kupfer, Kaliumiodid] als starkes Oxidationsmittel; Achtung! Stark ätzend! [besonders auf der Haut schmerzhafte Ätzwunden]
  • Formel und Bau → Molekülsubstanz; H2O2
  • Zerfall → unter Lichteinwirkung zerfällt Wasserstoffperoxid sehr langsam in Wasser und Sauerstoff [exotherm]
    2 H2O2 2 H2O + O2 ; ΔH = -n kJ/mol
  • Beschleunigung des Zerfalls durch Katalysatoren → durch Katalysatoren wie Braunstein [Manganoxid MnO2] wird der Zerfall beschleunigt [Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, Herabsetzung der Aktivierungsenergie], auch ohne Licht
  • Verwendung → z.B. stark verdünnt als Desinfektionsmittel, Zusatz einiger Tropfen ins Aquariumwasser [Sauerstoffquelle], Bleichmittel [z.B. für Haare - aber schädlich], gegen Schimmelbefall, als Ätzmittel in der Mikroelektronik u.v.a.
Einige Fachbegriffe dieser Seite
  • Edelgaskonfiguration → Außenelektronenanordnung von Edelgasatomen [in der Regel 8 Außenelektronen bzw. erste Schale mit 2 Elektronen voll besetzt]; „stabile Achterschale“
  • Edelgasregel [Oktettregel] → Teilchen mit Edelgaskonfiguration, also meist 8 Außenelektronen (oder 2 Elektronen auf 1. Schale), z.B. alle Ionen [infolge Elektronenabgabe oder -aufnahme] und Atome in Molekülen [infolge Atombindung (Elektronenpaarbindung)]; stabiler Zustand ist erreicht [Atome ohne Edelgaskonfiguration hingegen sind sehr reaktionsfähig]
  • Elektronenpaarbindung [Atombindung] Anziehung der Atomkerne durch gemeinsame Elektronenpaare [Edelgaskonfigurationen wird erreicht, d.h. Außenschalen wie Edelgasatome; Oktettregel gilt]
  • Polarität der chemischen Bindung → bei unterschiedlicher Anziehung des gemeinsamen Elektronenpaars durch verschiedenartige Atome entsteht polare Elektronenpaarbindung [z.T. Dipolmoleküle mit Ladungsschwerpunkten δ+/- (Partialladungen), falls diese sich nicht aufheben], z.B. Dipole mit polaren Bindungen bei H2O, HCl oder NH3
  • Oxoniumion H3O+ Wasserstoffionen H+ bilden in wässriger Lösung gemeinsam mit je einem Wassermolekül ein Oxoniumion H3O+]; Wasserstoffionen existieren also nie frei in wässrigen Lösungen
    H+ + H2O H3O+
  • Reaktionswärme [Reaktionsenthalpie] exotherm [Abgabe von Wärmeenergie] ΔH = -n kJ/mol; endotherm [Aufnahme von Wärmeenergie] ΔH = +n kJ/mol; manchmal auch mit Q = ... statt ΔH angegeben (Q für Wärmemenge); Schreibweise der Einheit kJ/mol auch als kJ · mol-1 möglich
    Bei umkehrbaren Reaktionen gilt die Angabe für die Hinreaktion [für die Rückreaktion dann das Gegenteil]!
  • ΔH → Änderung der Enthalpie bei einer Reaktion, also Energiebilanz bei einer chemischen Reaktion unter konstantem Druck [Differenz der Enthalpie der Produkte und Ausgangsstoffe, d.h. ihrer chemischen Energien]
  • Protolyse [nach BRÖNSTED] Reaktion mit Protonenübergang; mindestens ein Proton H+ wird von einem Teilchen abgegeben [Protonendonator; Säure], das von einem anderen Teilchen [Protonenakzeptor; Base] wieder aufgenommen wird
  • umkehrbare Reaktion → Einstellung eines chemischen Gleichgewichts zwischen Hin- und Rückreaktion; gekennzeichnet mit einem Doppelpfeil [mehr]
Quellenangaben
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  • Für die Gestaltung dieser Internetseite verwendeten wir zur Information, fachlichen Absicherung sowie Prüfung unserer Inhalte auch folgende Internetangebote: wikipedia.de, schuelerlexikon.de, seilnacht.com, darüber hinaus die Schroedel-Lehrbücher Chemie heute SI sowie SII [Ausgaben 2004 bzw. 1998 für Sachsen]. Zitate oder Kopien erfolgten nicht.

Hinweise

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Mehr zum Thema Wasser aus ökologischer sowie chemischer Sicht findest Du auch auf unserer Homepage eineweltladen.info.

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