Bauchemie
Basic Chemie
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Cartes-fiches
Was gibt es zum Energieniveau zu sagen?
Edelgase weisen eine vollständig aufgefüllte äussere Elektronenhülle auf. Liegen auf einem tiefen also günstigen Energieniveau.
Alle anderen Elemtne fehlen ein oder mehrere Elektronen. = haben mind. ein oder mehrere Aussenelektronen zu viel. Solche Atome liegen ungünstig und somit auf einem höheren Energieniveau
Was streben chemische Elemente an?
Unter Abgabe von Energie, einen günstig gelegenen und tiefen Energiezustand mit vollständig aufgefüllter äussersten Elektronenhülle zu erreichen.
Was definiert die Wasserhärte?
Die Wasserhärte definiert den Gehalt an gelösten Salzen im Wasser.
Salze bestehen aus Ionischen Verbindungen, die im Wasser ihre Kristallgitterstruktur verlieren und als einzelne Ionen gelöst sind.
Warum lösen sich Salze im Wasser auf?
Salze bestehen aus Kristallen, die von positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen gebildet werden. Beim Lösungsvorgang lagern sich Wassermoleküle um diese Ionen und lösen die Bindung zwischen ihnen. Möglich weil Wasser ein Dipol aufweist (positiver und negativer Pol) Sauerstoff zieht die Elektronen zu sich. und Wasserstoff bildet dabei den positiven Pol. mit dem negativen Pol lagern sich die Wassermoleküle um das positiv gealdenen Kation des Salzes um mit dem positiven Pol um das negative Anion. Wasser drängt sich zwischen die Ionen des Salzkristall und zerstören somit die kristalline Struktur der Ionen-bindung.
Was gibt es zu nicht destilliertem Wasser zu sagen?
Es besteht aus einem Gemisch von Wassermolekülen und Ionen. Die Ladung der Kationen und die Ladung der Anionen sollte dabei im Gleichgewicht sein. Es gilt:
Gehalt an Kationen = Gehalt an Anionen
Gesamthärte (GH)= Karbonat Härte (KH) + Nichkarbonathärte (NKH)
Vorallem Ca2+ und Mg2+ = Kohlenstoffverbindungen v.a. HCO-3 + SO2-4, CI-, NO-3, PO3-4
Welche Härtegrade gibt es?
0-15 °fH ist weich und enthält einen tiefen Ionengehalt
15-25 °fH ist hart und enthält einen hohen Ionengehalt
über 25 °fH ist sehr hart.
Ab 25° fH ist ein Einbau einer Enthärtungsanlage zu prüfen
Wie funktioniert eine Enthärtungsanlage?
Durch einen Ionenaustauscher, der aus Kunstharz besteht.
Die Ionen des Wassers dringen ins Harz und werden dort gebunden.
Das Harz im Ionentauscher kann nur eine begrenzte Menge an Kalk aufnehmen. Dann muss der gebundene Kalk aus dem Harz gelöst werden. Dies geschieht mithilfe von Salz (Na CI). Dazu fliesst Salzwasser durch den Ionentauscher und löst den gebundenen Kalk aus dem Harz.
Das entstehende Gemisch aus Wasser, Salz und Kalk fliesst anschliessend ins Abwasser. Das Harz im Ionenaustauscher regeneriert und ist wieder einsatzbereit
Was sind die Vorteile einer Enthärtungsanlage?
Geringe Verkalkung Apparate, Armaturen, Leitungen = längere Lebensdauer, geringere Wartungen
geringerer Waschmittelverbrauch
Intensiverer Kaffee- und Teegeschmack$
Geringerer Energieverlust bei Wärmeaustauschern
Was sind die Nachteile einer Enthärtungsanlage?
Hygienische Beeinträchtigung des Trinkwassers, insbesondere Keimvermehrung bei unzureichendem Unterhalt
Erhöhung Natriumkonzetration im Trinkwasser / Gewässer
Geschmackminderung
Druckverlust in den Installationen
mögliche Korrosionserscheinungen bei bestehenden verzinkten Stahlrohren
Höhere Haushaltskosten infolge der Anschaffungs-, Betriebs- und Unterhaltskosten der Enthärtungsanlage
Erschwerte Entfernbarkeit von Seife
Grösserer Platzbedarf
Was ist eine Osmose?
Osmos = Eindringung (Griechisch)
beschreibt die einseitige Diffusion eines Stoffes durch eine semipermeable (halbdurchlässige) Membran. -> nur für bestimmte Stoffe durchlässig. Wasser kann durch, zum Beispiel darin enthaltene Stoffe wie Zucker / Salz nicht.
Konzentrationsausgleich zwischen Innen- und Aussenraum der Membrane zu schaffen. Das Wasser fliesst vom Ort des höheren Wasserpotenzials(wenig gelöste Teile) in Richtung niedrigeren Wasserpotenzials (mehr gelöste Teile)
Der Osmotische Druck besteht solange, bis es zum Ausgleich der Konzentrationen auf beiden Membranseiten kommt. Ab diesem Zeitpunkt fliesst in beide Richtung die gleiche Menge Wasser.
Was ist osmotischer Druck?
Eine messbare Grösse. Meerwasser (mit 3.5 % Salzgehalt) zu reinem Wasser entsteht ein Druck von 17 bar.
Was gibt es für Beispiele von Osmose?
Kartoffeln und Würstchen platzen wenn sie in salzfreiem Wasser gekocht werden.
Giesst man Pflanzen mit Salzwasser, geben die Wurzeln Wasser ab anstatt aufzunehmen.
Durst nach hohem Salzkonsum
Bei der Hydration von Beton können die Gel-Häute welche sich um die Zementkörner bilden immer wieder aufbrechen.
Was hat Wasser für Eigenschaften?
besteht in reiner Form fast ausschliesslich aus dem Molekül H2O.
Reines Wasser besteht aus ungeladenen Molekülen und leitet somit keinen Strom. Mit empfindlichen Geräten lässt sich aber trotzdem eine geringe Leitfähigkeit messen. Bei diesen Ladungsträgern handelt es sich um Ionen: H2O + H2O = H3O+ + OH-
Wasser ist ein polares Molekül. Wie Magnete ziehe sich Wassermoleküle an. Dies beeinflusst u.a. die Dichte, den Schmelz-, den Siedepunkt, die spez. Wärmekapazität, die Oberflächenspannung von Wasser....
Was hat Wasser für Eigenschaften im Vergleich mit anderen Flüssigkeiten und Gasen?
einen ungewöhnlich hohen Schmelz- und Siedepunkt
Eine extrem hohe Schmelzwärme
Die höchste Verdampfungswärme
Die grösste spezifische Wärmekapazität
Wasser eignet sich somit als Energiespeicher oder Energiepuffer
Was für Eigenschafte auf den Körper, die Erde und den Beton hat Wasser?
Unser Körper, besteht hauptsächlich aus Wasser, erwärmt sich nur sehr langsam, kann die Wärme gut speichern und kann zudem durch Verdampfen von Wasser (Schwitzen) schnell überschüssige Wärmeenergie abgeben.
Auch die riesigen Wassermassen der Erde stabilisiert so das Klima und verteilen zusätzlich die Wärmeenergie aus den Äquatorregionen zu den Polen.
Das Anmachen von Beton mit Eisstücken ist in heissen Regionen ein beliebtes Mittel um die Hydrationswärme abzupuffern
Wann hat Wasser seine grösste Dichte und was gibt es dazu zu sagen?
Wasser hat bei 4° seine grösste Dichte. Umwälzung in Gewässern. Im Sommer sinkt kaltes Wasser. Im Winter schwimmt das kältere Wasser oben auf. Übergangszeiten: wälzen sich die Wassermassen um und versorgen tiefere Schichten mit Sauerstoff. Im Winter gefriet die Oberfläche und bildet so eine wärmedämmende Decke, die eine weitere Abkühlung des Sees erschweren. Nur so können Lebewesen im Winter im Wasser überleben.
Was ist die Kohäsion?
Oberflächenspannung, Zusammenhängskraft
-> Tendenz einer Flüssigkeit nicht zu reissen, wenn sie unter Zug oder Druck gesetzt wird.
Was ist die Adhäsion?
Anhangskraft, haftet aneinander
Anziehung von Molekülen zu einer anderen Art von Molekülen.
Durch diese Anhangskraft kann Wasser in dünnen Kapillar-Röhrchen nach oben klettern.
Diese Aufwärtsbewegung entgegen der Schwerkraft, bekannt als Kapillarwirkung, hängt sowohl von der Anziehung zwischen Wassermolekülen und der Wand des Röhrchen(Adhäsion) und dem Zusammenhalt twischen den Wassermolekülen ab (Kohäsion)
Was sind Tenside?
Oberflächenaktive Stoffe.
Stoffe die zum Beispiel bei Wasser die Oberflächenspannung und somit die Kohäsion beinflussen
Ein Beispiel für ein Tenside und wie es funktioniert
Zum Beispiel Seife.
Besteht aus langen Molekülen mit einem hydrophilen (wasserliebenden) und hydrophoben (wasserabstossenden) Teil.
Hydrophober Schwanz wendet sich vom Wasser ab
Hydrophyiler Kopf zieht das Wasser an.
Was passiert mit der Oberflächenspannung vom Wasser, wenn sich Tenside darin befinden?
Die Tenside ziehen mit dem hydrophilen Kopf Wassermoleküle an und reduzieren damit den inneren Zusammenhalt (Kohäsion) vom Wasser. Die Oberflächenspannung nimmt folglich ab.
= Vorstellung hydrophoben schwänz wollen aus dem Wasser, durchdringen die Oberfläche..
Was passiert wenn man Tenside ins Wasser gibt?
Es bildet sich eine molekulare Schicht an der Oberfläche. Bei grösseren Konzentrationen bilden sich im Wasser Konglomerate mit unzähligen Molekülen, sogennante Micellen. Wasserunlösliche Stoffe z.B. Öle werden von Micellen umhüllt und halten diese in Schwebe.
Tenside binden Fette und Fremdstoffe, die sich mit Wasser auswaschen lassen.
Was gibt es für Tenside bei Beton-Zusatzmittel?
Luftporenbilder: Micelle schliesst Luft ein und bildet unzählige Luftbläschen (Seifenbläschen) und erhöt die Porosität des Betons.
Verflüssiger: Micellen umhülen die Zementteilchen und bilden Schutzkolloide. Solche Teilchen stossen sich wegen der gleichen Ladung ab und verklumpen nicht frühzeitig. Dadurch wird der Wasserbedarf vermindert und die Verarbeitbarkeit verbessert.
Was passiert bei einer Säuren-Basen Reaktion?
Es werden Protonen ausgetascht. Verliert ein Wasserstoffatom (H) sein Elektron bleibt nur noch ein Proton (H+) übrig.
Welche Funktionen übernehmen die Säuren und die Basen bei der Säuren-Basen Reaktion?
Säuren sind Protonspender
Basen sind Protonempfänger oder Protonenakzeptoren.
-> Säuren müssen mindestens ein Proton enthalten und die Basen müssen die Protone aufnehmen können.
Nenne ein Beispiel für die Säuren-Basen Reaktion.
Mischung: Salzsäure (HCI) + Wasser (H2O) -> Salzsäure gibt Protone ab und das Chlor (CI) wird zu einem Chlor-Ion.
Das Wasser nimmt die abgegebenen Protone auf und wird zu einem HYdroxonium-Ion.
= HCI + H2O --> H3O+ + CI-
Was gibt es für eine Säuren-Basen Reaktion wenn man nur das Wasser betrachtet?
Wasser enthält einen sehr geringern Anteil an Hydroxonium-Ionen (H30+). Da dieses Hydroxonium-Ion ein Wasserstoffatom zu viel hat, ist es ein potentieller Protonenspender, also eine Säure.
H2O + H2O --> H3O+ + OH-
Wieviel Hydroxonoium-Ionen hat es in einem Liter reinem Wasser bei 25 Grad? Und welchem pH-Wert entspricht das?
10-7 mol H3O+ = pH-Wert 7 = neutral
Warum wird der pH-Wert mit einem negativen Logarithmus der Basis 10 geschrieben?
Bei der Arbeit mit Säuren und Basen spielt schon eine sehr kleine Konzentration an Hydroxonium-Ionen eine Rolle.
p = negativer Logarithmus zur Basis 10
H = Stoffmengenkonzentration (c) an H3O+ in einem Liter Wasser (mol/l)
Was ist der pH-Wert von Wasser?
7
-7= lg (10-7)
Ist Speiseessig oder Wasser saurer? mit Begründung
Speiseessig hat den pH-Wert 3 = 10-3 mol/l Oxonium-Ionen.
Wasser hat den pH-Wert 7 = 10-7 mol/l Oxonium-Ionen.
--> Speiseessig hat mehr Hydroxonium-Ionen als Wasser Oxonium-Ionen hat. Somit hat Speiseessig mehr Protonspender als Wasser und ist somit saurer.
Was bedeutes es wenn der pH-Wert tief ist und was wenn er hoch ist?
Tief: Viel Hydroxoniom-Ionen -> sauer
Hoch: Wenig Hydroxoniom-Ionen -> nicht sauer
Was benötigt man um die Anzahl der Hydroxonium-Ionen einer wässrigen Lösung zu bestimmen?
Die Konzentration und die Stärke der vorhandenen Säure.
Es gilt: Eine Säure ist umso stärker, je höher ihre Tendenz ist, Protone abzugeben.
Wie wird die Stärke einer Säure beschrieben?
Mit dem werkt Ks (Säurekonstante)
-> mit dem Logarithmus pKs
Erkläre den pKs-Wert.
- beschreibt die Tendenz von Säuren Protonen abzugeben.
- je tiefer der Wert, desto stärker die Säure
- er wird immer mit der gleichen Menge Wasser bestimmt und ist somit eine Materialkonstante
- definiert nur die Stärke der Säure und gibt keinen Aufschluss über die Konzentration der Säure. Im Gegensatz dazu misst der pH-Wert den Säuregehalt., unabhängig wie stark die Säure ist.
- Die Anzahl der Hydroxonium-Ionen im Wasser und somit der pH-Wert ist abhängig von der Konzentration und der Stärke der Säure.
Was ist die Protolyse?
Säuren reagieren mit Wasser.
Durch die Abgabe eines Protons entsteht eine Base. -> konjugierte Base der Säure XY.
BSP. Die konjugierte Base von Salzsäure HCI ist demnach CI-.
HCI + H2O -> H3O+ + CI-
Wie wird die Stärke der Basen definiert?
Gleiches Schema wie bei dem pKs-Wert.
Einfach mit dem pKb-Wert.
Was gibt es eine Regel für die Säure mit ihrer konjugierten Base?
pKs + pKb = 14
Was ist ein Ampholyt?
Mischt man Wasser mit einer Säure übernimmt Wasser die Funktion der Base und umgekehrt bei einer Mischung mit einer Base übernimmt er die Funktion einer Säure.
Stoffe, die beide Funktionen übernehmen = Ampholyte.
Was gibt es für Grundsatzregeln bei der Geschwindigkeit von Reaktionen?
- Je höher die Teilchengeschwindigkeit ist, desto schneller laufen Reaktionen ab.
Die Reaktionsgeschwindigkeit läuft schneller ab:
- bei zunehmendem Druck
- zunehmender Temperatur
- zunehmender Konzentration der beteiligten Stoffe
- zunehmender Reaktionsfreudigkeit der beteiligten Stoffe
