MUNW FS 2014
Mensch & Umwelt phsz
Mensch & Umwelt phsz
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Flashcards
Was versteht man unter Chemie?
Chemie beschäftigt sich mit Stoffen und stofflichen Umwandlungen
Welche Teilgebiete der Chemie gibt es?
- Physikalische Chemie - Struktur der Materie, energetische Prozesse, Theorie chemischer Umsetzungen
- Analytische Chemie - Qualitative und quantitative Untersuchung von Substanzen, Trennung von Stoffgemischen
- Organische Chemie - Chemie der Kohlenstoffverbindungen
- Anorganische Chemie - Chemie der Metalle und Nichtmetalle (außer Kohlenstoff)
- Biochemie - Die Untersuchung der molekularen Grundlagen des Lebens
- Technische Chemie - Optimierung und Durchführung von chemischen Prozessen im technischen Maßstab
Welche Aggregatszustände kennen Sie? Was zeichnet sie aus?
fest - bestimmte räumliche Gestalt, die auch bei Druck und Temperaturänderungen erhalten bleibt
flüssig - im Gegensatz zu Festkörpern keine feste, räumliche Gestalt, passt sich stets der inneren Gestalt eines die Flüssigkeit umgebenden Behälters an; bildet eine ebene Oberfläche, ihr Volumen ist vom Druck relativ unabhängig
gasförmig - passt sich wie eine Flüssigkeit ebenfalls der Gestalt eines Behälters an, nimmt jedoch auch dessen vollständiges Volumen ein; relativ stark vom Druck abhängig
Was versteht man unter der Dichte eines Stoffes?
errechnet sich aus Masse und Volumeneinheit;Dichte = Masse/Volumen
Gemessen in: kg/ m3 g / cm3 g/ml g/l (bei Gasen)
Was versteht man unter einer Mischung?
Zusammenführung von zwei oder mehreren reinen Substanzen in beliebigem Verhältnis zueinander; die Substanzen behalten nach dem Mischen ihre typischen physikalischen und chemischen Eigenschaften
Was sind homogene, was heterogene Mischungen?
Homogen: auf makroskopischer Ebene gleichförmig, in jedem Bereich der Substanz existieren die gleichen Eigenschaften (z.B wässrige Zuckerlösung, Legierung)
Heterogen: unterschiedliche Substanzeigenschaften (z.B. Wasser-Öl-Gemisch)
Was versteht man unter chemischen Eigenschaften?
Vorgänge, die eine Änderung in der Zusammensetzung eines Stoffes beinhalten
Umwandlung von einem oder mehrerer Stoffe in (Edukte) in einen neuen Stoff (Produkt)
Beispiele: rostendes Eisen, Natrium-Wasser Reaktion (Produkt: Natriumhydroxid (NaOH) und Wasserstoff (H2))
2 Na + 2 H2O(l) →2 NaOH + H2
Was versteht man unter physikalischen Eigenschaften?
Eigenschaften, die nicht mit einer Änderung der Stoffzusammensetzung einhergehen, z.B. Farbe, Dichte, Härte, Schmelzpunkt, Siedepunkt, Löslichkeit in Flüssigkeiten
Was versteht man unter dem Periodensystem?
- Darstellung aller chemischen Elemente mit steigender Kernladung (Ordnungszahl) entsprechend ihrer chemischen Eigenschaften
- eingeteilt in Perioden sowie Haupt- und Nebengruppen
- Bezieht sich nur auf die elektrisch neutralen Atome
Wie ist ein Atom aufgebaut?
- Jedes Atom besteht aus einem Atomkern und einer Elektronenhülle
- Jeder Atomkern enthält positiv geladene Protonen (mindestens eines und derzeit bekannt bis 118)
- Die Anzahl der Protonen wird als „Kernladungszahl“ bezeichnet und dient als Ordnungszahl (OZ) für die betreffende Atomsorte
- Jeder Atomkern ist umgeben von einer Elektronenhülle
- Elektronen befinden sich auf gleichmässig zueinander angeordneten Bahnen (=Schalen)
- Jede dieser Schalen bietet nur für eine ganz bestimmte Anzahl Elektronen Platz (innerste Schale = 2, weiteren Schalen max 8)
- Elektrisch neutraler Zustand: Anzahl der negativ geladenen Elektronen = Anzahl der Protonen
- nur 2 chemische Elemente mit nur der innersten Schale (Wasserstoff(1) und Helium(2))
- Lithium(3)
- Elektronen der äussersten Schale heissen Aussenelektronen / Valenzelektronen (max 8)
- Gleiche Anzahl Aussenelektronen = gleiche Stoffeigenschaften
- 8 Aussenelektronen = Alkalimetalle
- 7 Aussenelektronen = Halogene
- periodische Wiederholung = Begriff des Systems ; einander ähnlichen Elemente stehen somit im Periodensystem untereinander und bilden jeweils eine Gruppe;
- elektrisch neutrale Neutronen im Kern (bis auf beim Wasserstoff-Isotop H)
Atommasse = massgeblich Masse der Protonen und Neutronen zusammen
Was sind Moleküle?
Teilchen, in denen zwei oder mehr Atome miteinander verbunden sind
Anzahl einer Atomsorte wird mit einer tiefergestellten Zahl angegeben (1 wird weggelassen)
Zweiatomige Moleküle:
- Wasserstoff (H2)
- Sauerstoff (O2)
- Stickstoff (N2)
- Fluor (F2)
- Chlor (Cl2)
- Brom (Br2)
- Iod (I2)
- Asta (At2)
Weisse Phosphor = P4
Schwefel = S8
Was sind chemische Verbindungen?
Moleküle, die verschiedene Elemente enthalten, sie stehen in einem definierten Massenverhältnis zueinander (z.B. Kohlenstoffmonoxid: CO, 1 Atom Kohlenstoff, 1 Atom Sauerstoff)
Das elektropositivere Element wird zuerst genannt
Was können Sie über Wasser aussagen?
- Wasser hat seine grösste Dichte bei 4°C (1L Wasser = 1kg)
- 4°warmes Wasser dehnt sich beim Erwärmen und Abkühlen aus
- Eis schwimmt daher auf Wasser, der See friert von oben nach unten
- Zugabe von Salz = Dichte der Kochsalzlösung ist grösser als die des reinen Wassers (Kochsalz hat eine grössere Masse als Wasser)
- Extrem: Totes Meer (33% Salz, Durchschnitt 28%)
- Einzige chemische Verbindung, die in der Natur in allen 3 Aggregatszuständen vorkommt
- Aggregatszustände können durch die Zugabe von Salz verändert werden (gesättigte Kochsalzlösung: Siedepunkt 108°, Gefrierpunkt -21° siehe Salzstreuen im Winter)
- Meerwasser: beim Gefrierprozess wird kaum Salz eingebaut, da dies die regelmässige Struktur stören würde (daher Eisschollen fast Süsswasser)
Was sind Merkmale der Aggregatszustände?
Was sind Merkmale der Aggregatszustände?
Fest
- ursprüngliche Form bei Eintritt in den Aggregatszustand wird beibehalten
- Volumen ist konstant
Flüssig
- Körper passt sich der Form des Gefässes an (durch die freie Bewegung der Teilchen)
- Volumen ist konstant
Gasförmig
- Teilchen bewegen sich frei, breiten sich soweit wie möglich aus
- Nehmen den ganzen zur Verfügung stehenden Raum ein
Was sind Veränderungen?
Fest / Flüssig Schmelzen / erstarren
Fest / gasförmig Sublimieren / resublimieren
Flüssig / gasförmig Kondensieren / verdampfen
Was ist Luft?
- Gasgemisch der Erdathmosphäre
- Hauptsächlich Stickstoff und Sauerstoff (+ Argon, Kohlenstoffdioxod und andere Gase)
Was versteht man unter dem Siedepunkt?
Temperatur, bei der gleich viele Teilchen vom flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand wechseln wie umgekehrt
- Je kleiner der Luftdruck (Umgebungsdruck), desto tiefer ist die Siedetemperatur
- Je höher der Luftdruck (Umgebungsdruck), desto höher die Siedetemperatur
Wie funktioniert ein Dampfkochtopf?
Druckerhöhung – Erhöhung der Siedetemperatur auf 120° - Verringerung der Garzeit
Was passiert, wenn man Gase erwärmt?
In einem offenen Raum werden Gasteilchen beschleunigt mit der Bestrebung, einen grösseren Abstand voneinander zu gewinnen. Das Gas dehnt sich aus, das Volumen wird grösser (Ausdehnung bei allen Gasen gleich), die Dichte geringer (gleiche Masse auf mehr Volumen).
In einem geschlossenen Raum steigt der Druck (Kraft auf die Gefässwand) durch die höhere Bewegung der Gasteilchen.
Was ist eine Verbrennung?
Redox-Reaktion eines brennbaren Stoffes mit Sauerstoff.
Redox-Reaktion = Übertragung von Elektronen (Reduktion = Aufnahme; Oxidation = Abgabe)
Magnesium in Sauerstoff: 2Mg + O2 = 2MgO Magnesiumoxid
Magnesium in Clorgas: Mg + Cl2 = MgCl2 Magnesiumchlorid
Kupfer und Sauerstoff: 2Cu+O2 = 2CuO Kupfer-II-Oxid
Was versteht man unter Oxidationsmittel / Reduktionsmittel?
Oxidationsmittel / Oxidans = Teilchen, das Elektronen aufnimmt und reduziert wird (Elektronenakzeptoren)
Reduktionsmittel = Teilchen, das Elektronen abgibt und oxidiert wird (Elektronendonatoren)
Oxidationsmitteln fehlen nur wenige Elektronen, um eine stabile Elektronen-konfiguration auszubilden
Reduktionsmittel müssen für dieses Ziel nur wenige Elektronen abgeben
Streben nach Produkten mit einer energetisch günstigen, "stabilen" Elektronenkonfiguration
Starke Oxidationsmittel: Halogene VII Hauptruppe
Starke Reduktionsmttel: Alkalimetalle I. Hauptgruppe
Oxidation = Reaktion eines chemischen Elementes mit Sauerstoff (früher)
Reduktion = Abspaltung von Sauerstoff
Red1 + Ox2 = Ox1 + Red2
Was sind Oxidationszahlen?
Oxidationszahlen = Oxidationsstufe oder Oxidationsgrad = Grad der Oxidation eines Elements
Oxidation = Erhöhung der Oxidationszahl
Reduktion = Erniedrigung der Oxidationszahl
Die Summe der Oxidationszahlen aller an einer Verbindung beteiligten Atome muss gleich der Gesamtladung dieser Verbindung sein
Römische Ziffern mit vorangestelltem Vorzeichen über den entsprechenden Atomen
Was sind die Voraussetzungen einer Verbrennung?
- Brennbarer Stoff
- Sauerstoff (im richtigen Verhältnis zum brennbaren Stoff)
- Zündquelle (Wärmeenergie) als Aktivierungsenergie
Welche Verbrennungsarten gibt es?
- Feuer (unter starker Wärme und Lichtaussendung)
- Glut (ohne glühende gasförmige Stoffe)
- Unvollständig (nicht genügen Sauerstoff für die vollständige Verbrennung der brennbaren Stoffe) - führt oft zur Bildung des giftigen Kohlenmonoxids (CO) anstelle des sauerstoffreicheren Kohlendioxids (CO2)
- Langsam und relativ kalt - ohne starke Wärme und Lichtaussendung (z.B. Verrosten von Metall, Zellatmung als Nährstoffverbrennung)
Was ist Sauerstoff?
- bei Zimmertemperatur ein farb- und geruchloses Gas
- Schmelzpunkt liegt bei -183°C – Kondensierung zu hellblauer Flüssigkeit, Erstarrungspunkt bei -218.75°C (blaue Kristalle)
- In Luft: zweiatomiges Molekül (O2) mit einer Masse von 32g/mol, oder als Ozon in Form eines dreiatomigen Moleküls (O3)
- In Wasser: Sauerstoff schwach löslich, nimmt mit zunehmender Temperatur ab
- sehr reaktionsfreudig und nimmt an Verbrennungsreaktionen teil (fördert die Verbrennung)
- das häufigste Element der Erdkruste
- Sauerstoff selbst ist nicht brennbar
Wie kann Sauerstoff nachgewiesen werden?
Spanprobe - Reagenzglas mit reinem Sauerstoff, mit Stopfen verschlossen
Holzspan entzündet und dann soweit gelöscht, dass er nur noch glimmt
Glimmender Span wir ins Reagenzglas geschmissen – entzündet sich sofort
Was ist ein Nachweis?
Eine für einen Stoff typische Reaktion, an der man ihn wiedererkennen kann
Wie geschieht die Verbrennung von Eisen (Redoxreaktion)?
Eisen + Sauerstoff → Eisenoxid
3 Fe + 2 O2 → Fe3O4
Was passiert bei der Verbrennung von Wasserstoff (Knallgasgemisch)?
Zündung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches im Verhältnis 2:1
Redoreaktion mit dem Produkt Wasserdampf
Wasserstoff + Sauerstoff → Wasser
H2 + O2 → H2O
Sauerstoffreaktionen im Alltag
Pflanzen benötigen Kohlendioxid und Sonnenlicht für die Photosynthese und produzieren Sauerstoff
Menschen und Tiere verbrennen Sauerstoff und Traubenzucker bei der Zellatmung und produzieren Kohlendioxid und Wasser
Was ist Eisen?
- In reiner Form ein silberweiss glänzendes, gut dehnbares und relativ weiches Schwermetall
- Bei Rotglut erweicht es und ist gut formbar
- Masse von 56 g/mol
- Schmelzpunkt liegt bei 1500°C
- Siedepunkt liegt bei 2900°C
- Magnetisch, kann rosten
- Reines Eisen für die Herstellung von Magneten
- Eisenlegierungen: Gusseisen (Herdplatten / Pfannen), Stahl (Eisenbahnschienen, Architektur), Chromstahl (Maschinenbau)
- Wichtig für die Herstellung roter Blutkörperchen (Eisenmangel: verschlechterten Sauerstofftransport des Körpers - Abgeschlagenheit, Konzentrationsstörungen und ein bleiches Gesicht)
- Eisenmangel: Eisensalze in Form von Tabletten oder durch eine Infusion
Was ist Stahl?
- Metallische Legierungen, mit Eisen als Hauptbestandteil und einem Kohlenstoffgehalt von 0.01%-2-06%.
- beliebt wegen seiner Festigkeit, Rostresistenz, Verformbarkeit und Eignung zum Schweissen
- Register europäischer Stähle: 2300 Sorten
- Kohle und Stahl waren lange Zeit Hauptsäulen der Schwerindustrie und die Grundlage für die politische Macht eines Staates
Wie kann man den Boden anlysieren?
- Bestimmen des Humusgehalts - Als Humus wird der zersetzte organische Anteil eines Bodens genannt. Humus entsteht durch den Abbau toter Lebewesen durch Bodenorganismen wie Bakterien und Pilz
- Bestimmen von Skelett und Körnung (Skelett >2mm = Grobboden, Körnung>2mm = Feinboden); Skelettanteil in Volumenprozent, Als Gesamtvolumen gilt das Volumen des gesamten, natürlich gelagerte Bodens (Skelett, Feinboden und Hohlräume)
- Bestimmung der Bodenart über die Körnung - Fühlprobe, mit welcher trockener, feuchter und nasser Boden untersucht wird – Bestimmen des Gehalts in % an Ton, Schluff und Sand und Ableitung der Bodenart
- Bestimmen des ph Wertes (Anzahl freier H+Ionen im Boden) – Pflanzen wachsen tendenziell auf saurem Boden (3 – 7 = neutral)
Was ist der phWert?
Mass für die Menge an Wasserstoffionen (H+) in einer Lösung – je höher die Konzentration, desto kleiner der phWert und saurer die Lösung
(ph1 – sehr sauer bis ph 14 - sehr basisch)
Wann schwimmt ein Gegenstand auf dem Wasser?
- wenn seine Dichte (Dichte = Masse/Volumen) kleiner ist als die Dichte der Flüssigkeit.
- Ein Gegenstand verdrängt soviel Wasser, bis seine Gewichtskraft gleich gross ist, wie die Gewichtskraft des verdrängten Wassers (=Auftriebskraft).
Erklären Sie die Wirkungsweise des "Becher des Pythagoras"
Beim Einfüllen steigt das Wasser im kurzen Ende des Trinkhalmes mit. Hat es den Knick erreicht, kann es um die Biegung herumfließen und fällt im langen Ende des Trinkhalmes nach unten. Die Wassersäule im langen Teil ist dann schwerer als diejenige im kurzen Teil, sodass ständig neues Wasser nachgesaugt wird, bis der Becher leer ist. Eine solche Vorrichtung nennt man Saugheber
Was versteht man unter der Chromatographie?
Ein Stofftrennungsverfahren, bei dem die Komponenten eines Gemisches aufgrund ihres unterschiedlichen Adsorptionsverhaltens an einer Trägersubstanz getrennt werden
Was ist die Adsorption?
Die Anreicherung von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der Oberfläche eines Festkörpers, allgemeiner an der Grenzfläche zwischen zwei Phasen
Wieso entsteht ein Auftrieb im Salzwasser?
Luftballon mi viel Wasser füllen, in ein Glas mit Wasser geben – Salz hinzufügen
Dichte von Salzwasser ist höher als Dichte von Wasser (Luftballon schwebt im Wasser)
Wieso entsteht auf der Münze ein Wasserberg?
So viel Wasser wie möglich mit einer Pipette auf eine Münze geben, dank der Oberflächenspannung (Adsoprtion) bildet sich ein Wasserhügel