Die Anomalie des Wassers

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das Leben im Wasser Schneeflocken - Wie sie entstehen - Warum sie sechs Arme haben Chemie GFS, Marlene Kraut Schuljahr 2019/20 ● Mit steigender Temperatur werden Bruchstücke immer kleiner, Moleküle rücken noch enger zusammen ● ● Volumen nimmt bis 4°C ab, Dichte nimmt zu Bei weiterer Temperaturerhöhung vergrößern sich die Abstände zwischen Molekülen Wasser dehnt sich aus → Dichte nimmt wieder ab Da kälteres Wasser geringere Dichte hat als 4°C warmes Wasser, gefrieren Gewässer von der Oberfläche her Bei 4°C hat Wasser die größte Dichte, da Volumen am geringsten ist Wasser mit der größten Dichte ist am Boden des Gewässers Biologische Bedeutung für das Leben im Wasser: Sommer: Wasser wird von der Sonne erwärmt Leichteres, wärmeres Wasser bleibt an der Oberfläche Wird durch Wind in den oberen Schichten vermischt Tiefer liegende Schichten sind kühler Charakteristische Temperaturschichtung Herbst: • Sonneneinstrahlung geringer, Luft kühler Durch Strömungen erfolgt eine Durchmischung des Wassers Temperaturausgleich Winter: ● Eis schwimmt auf flüssigem Wasser Gewässer frieren immer von oben nach unten Konstante Gewässerschicht von 4°C am Gewässergrund Frühling: Sonneneinstrahlung nimmt wieder zu Durchmischung des Wassers Temperaturausgleich Wasser kühlt sich ab Schneeflocken: Erwärmung des Wassers 8°C 0°C 7 1 2 • Wasserdampf erstarrt im Himmel zu Schneekristallen →Moleküle schließen sich zu Sechsringen zusammen • Werden von Luftturbulenzen durch Wolken geworfen • Sammeln dabei weitere, lose Wassermoleküle ein den leicht hervorstehenden Ecken der Sechsringe an 6 5 4 3 44 Alle Organismen überleben durch Anomalie des Wassers Lagern sich an Was sind Wasserstoffbrückenbindungen? ● Wasserstoffbrückenbindungen (HBB's) ● Zwischenmolekulare Wechselwirkung H ist an einen elektronegativeren Partner gebunden (z.B. O) O übt stärkere Anziehungskraft auf die Elektronen aus als H Zieht Elektronen innerhalb der Bindung näher an sich ran Elektronendichte um O ist vergrößert Um H verkleinert O ist teilweise negativ & H teilweise positiv geladen Partialladung Pluspol des einen und der Minuspol des anderen Moleküls ziehen sich an 8+ H 8 8- O H H 8- -01 8+ H 8+ H 8- ход Die Oberflächenspannung Bestreben, Oberfläche möglichst klein zu halten Gleiche Kräfte von allen Seiten wirken auf Teilchen in der Flüssigkeitsmitte ➤ Wasserteilchen an Oberfläche können sich nicht nach oben orientieren (nur Luft) ➤ Nach innen gerichtete Kraft an der Oberfläche Wasserstoff- brücken Grenzfläche Die Wassermoleküle an der Oberfläche werden nach innen gezogen (II) Anziehungskräfte heben sich auf (1) LUFT-WASSER BERTY Die Siedetemperatur des Wassers HBB's halten Wassermoleküle stark zusammen • Siedet Wasser, so werden Wasserstoffbrückenbindungen ● zerstört Hoher Energieaufwand nötig, um Bindungskräfte zu überwinden Deswegen liegt die Siedetemperatur erst bei 100°C ● ● ● Das Molekülgitter von Eis Wassermoleküle lagern sich zu einem Sechsring zusammen durch HBB's verbunden Freiraum in der Mitte der Moleküle Weitmaschiges Gitter Größeres Volumen Geringere Dichte Aus diesem Grund schwimmt Eis auf Wasser! (+) H (+) (+)H (+) H I (+) (+) H I H IE (+)H (+)H 16 (+) (+) H 1 H +I (+)H -õi IE Die Dichteanomalie des Wassers: Schmilzt Eis, bricht Molekülgitter zusammen Moleküle können enger zusammenrücken Hohlräume werden kleiner ● ● Mit steigender Temperatur werden Bruchstücke immer kleiner, Moleküle rücken noch enger zusammen Volumen von Wasser nimmt bis 4°C ab, Dichte nimmt zu Bei weiterer Temperaturerhöhung vergrößern sich Abstände zwischen Molekülen Wasser dehnt sich aus → Dichte nimmt wieder ab Da kälteres Wasser geringere Dichte hat, gefrieren Gewässer von der Oberfläche her Bei 4°C hat Wasser größte Dichte, da das Volumen am geringsten ist Wasser mit der größten Dichte ist am Boden des Gewässers Biologische Bedeutung für das Leben im Wasser: Sommer: Wasser wird von der Sonne erwärmt Leichteres, wärmeres Wasser bleibt an der Oberfläche wird durch Wind in den oberen Schichten vermischt ● • Tiefer liegende Schichten sind kühler ● Charakteristische Temperaturschichtung Herbst: ● Sonneneinstrahlung geringer, Luft kühler Wasser kühlt sich ab Durch Strömungen erfolgt eine Durchmischung des Wassers Temperaturausgleich Winter: • Eis schwimmt auf flüssigem Wasser ● Gewässer frieren immer von oben nach unten Konstante Gewässerschicht von 4°C am Gewässergrund ● Frühling: ● Sonneneinstrahlung nimmt wieder zu Durchmischung des Wassers Temperaturausgleich Egal was für eine Temperatur, Organismen überleben! Erwärmung des Wassers 8°C 0°C 7 1 6 2 3 4 54 4 *Y Schneeflocken: Wasserdampf erstarrt im Himmel zu Schneekristallen Moleküle schließen sich zu Sechsringen zusammen Werden von Luftturbulenzen durch Wolken geworfen Sammeln dabei weitere, lose Wassermoleküle ein ● Diese lagern sich an den leicht hervorstehenden Ecken der Sechsringe an So wachsen der Schneeflocke 6 Arme ● ● ● ● Unser Chemiebuch https://www.chemie.de Quellen: https://physik.wissenstexte.de/OFS.html https://www.helpster.de https://www.nela-forscht.de https://www.youtube.com/user/TheSimpleClubs https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/anomalie-des-wassers https://www.lerntippsammlung.de/Eis.html https://www.kids-and-science.de Ende