Anja Mieth

Kurs 5A

Wasser

Inhalt

1 Allgemeines

1.1 physikalische Eigenschaften

1.2 chemische Eigenschaften

2 Chemische Erklärung der physikalischen Eigenschaften

2.1 Warum ist Wasser bei Zimmertemperatur flüssig? ðWasserstoffbrückenbindung

2.2 Wie lösen sich Stoffe in Wasser? ðHydration

2.3 Warum leitet Wasser den elektrischen Strom nicht?

1Allgemeines

1.1 physikalische Eigenschaften

ý

Wasser

· farb- und geruchlos

· geschmacksneutral und ungiftig

- Schmelzpunkt: 0°C

· nicht brennbar und keine Förderung der Verbrennung

- Siedepunkt: 100°C

· bei Zimmertemperatur flüssig

- Dichte: 1,0 g· cm-3

· leitet den elektrischen Strom nicht

- molare Masse: 18 g· mol-1

· viele Stoffe sind zumindest in Spuren in Wasser löslich

- Experiment: Becherglas mit Wasser ð Farbe, Geruch

1.2 chemische Eigenschaften

· chemisches Symbol: H2O ð aufgebaut aus zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom

· Wasserstoff hat einen Elektronegativitätswert von 2,1; Sauerstoff hat einen Elektronegativitätswert von

3,5 ð Differenz im Elektronegativitätswert EN=1,4 ð beide Stoffe müssen durch polare

Atombindungen verbunden sein

ý

Polare Atombindung

-

-typisch für unterschiedliche

_

Nichtmetallatome mit

|O|

0<EN<1,7

- das bindende e-paar wird von

beiden Stoffen unterschiedlich

H H

stark angezogen

- das elektronegativere Atom

+ +

beansprucht das e-paar stärker

ð es wird zur negativen

· Sauerstoff beansprucht das bindende Elektronenpaar stärker ð es wird näher

Teilladung -

zum Sauerstoffatom hingezogen ð Sauerstoff erhält die negative Teilladung -

- das weniger elektronegative

· Wasserstoff besitzt nicht genug Energie um, das bindende Elektronenpaar nah

Element ðerhält die positive

an sich zu ziehen ð Wasserstoff erhält die positive Teilladung +

Teilladung +

· beide Pole stehen in einem Winkel von 105° zueinander ð es entsteht ein

- es entsteht ein Dipolmolekül

Dipolmolekül, da sich beide Pole nicht gegeneinander aufheben

- Anschaulichkeit: Anzeichnen an die Tafel

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Anja Mieth

Kurs 5A

2 Chemische Erklärung der physikalischen Eigenschaften

2.1 Warum ist Wasser bei Zimmertemperatur flüssig?

· allein durch die Atombindung und die ständig vorhandenen Van-der-Waals-Kräfte nicht möglich, da

es sich 1.) nur um zwei relativ kleine Atome handelt, die einzeln im elementaren Zustand bei

Zimmertemperatur gasförmig sind

und 2.) das Molekül Wasser auch sehr klein ist ð Van-der-Waals-Kräfte sind sehr gering

· Ursache ist die Wasserstoffbrückenbindung, die zusätzliche Festigkeit bringt

· Dipolmolekül Wasser richtet sich durch elektrische Anziehungskräfte im

HO -- HO -- HO -- HO

Verband wie folgt aus:

H H H H

· positive und negative Pole verschiedener Dipolmoleküle ziehen sich gegenseitig | | | |

an ð es entsteht ein netzähnlicher Verbund

HO -- HO -- HO -- HO

· durch diese Bindungsart werden Proteinketten hauptsächlich zusammengehalten H H H H

ð da Wasserstoffatome in Wechselwirkung mit Atomen treten, die ein freies

Elektronenpaar besitzen

- Polare Atombindung

·

--

diese Bindungsart ist schwächer als Atom- oder Ionenbindungen, aber stärker

Wasserstoffbrückenbindung

als die Van-der-Waals-Kräfte

- Anschaulichkeit: Anzeichnen an die Tafel

2.2 Wie lösen sich Stoffe in Wasser?

ý

Wasserlösliche Stoffe

· Lösen in Wasser ð Hydration

· dabei gilt: ,,Gleiches löst sich in Gleichem.", das bedeutet, wasserlöslich sind

-Stoffe mit Ionenbeziehungen,

Stoffe mit polaren Atombindungen oder polarisierten Gruppen, bzw. Stoffe

z.B. Salze

deren Verband ebenfalls durch elektrische Anziehungskräfte zusammengehalten -Stoffe mit pAB

wird (zum Beispiel Ionenbeziehungen)

-Stoffe mit polarisierter Gruppe

Prinzip der Hydration am Beispiel von Natriumchlorid (NaCl)

z.B. Glucose

§ Salze bestehen aus positiv geladenen Metall- und negativ geladenen

Nichtmetallionen, die durch Ionenbeziehungen (elektrische Anziehungskräfte)

fest zusammengehalten werden ð ,,Angriffspunkt" des Wassers

§

ý

das Dipolmolekül Wasser lagert sich mit einem Pol an das jeweils

Wasserunlösliche Stoffe

entgegengesetzt geladene Ion an und bildet so eine Hydrathülle um darum

-Fette

-Benzin

Cl- Na+

§ das Ion kann sich nicht mehr mit den anderen ebenfalls gelösten verbinden und liegt nun frei vor

- Anschaulichkeit: Anzeichnen an die Tafel

- Experiment: Salz und Öl in Wasser lösen

2.3 Warum leitet Wasser den elektrischen Strom nicht?

· im Wassermolekül sind alle Valenzelektronen gebunden ð es gibt keine freien Ladungsträger, die zur

Übertragung des elektrischen Stroms nötig sind ð der elektrische Strom wird nicht geleitet

· Wasser leitet erst den Strom, wenn in ihm Stoffe gelöst wurden ð Stoffe werden zu Ionen aufgespalten,

die freie Ladungsträger darstellen ð über diese lässt der Strom sich übertragen

- Experiment: Wasser leitet den elektrischen Strom nicht, Wasser und Salz

leiten den elektrischen Strom

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Anja Mieth

Kurs 5A

physikalische Eigenschaften

ý

Wasser

· farb- und geruchlos

· geschmacksneutral und ungiftig

- Schmelzpunkt: 0°C

· nicht brennbar und keine Förderung der Verbrennung

- Siedepunkt: 100°C

· bei Zimmertemperatur flüssig

- Dichte: 1,0 g· cm-3

· leitet den elektrischen Strom nicht

- molare Masse: 18 g· mol-1

· viele Stoffe sind zumindest in Spuren in Wasser löslich

chemische Eigenschaften

· chemisches Symbol: H2O ð aufgebaut aus zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom

· Wasserstoff hat einen EN-Wert von 2,1; Sauerstoff hat einen EN-Wert von 3,5

ð EN=1,4 ð beide Stoffe durch polare Atombindung verbunden

ý

Polare Atombindung

-

-typisch für unterschiedliche

_

Nichtmetallatome mit

|O|

0<EN<1,7

- das bindende e-paar wird von

beiden Stoffen unterschiedlich

H H

stark angezogen

- das elektronegativere Atom

+ +

beansprucht das e-paar stärker

·

ð

Sauerstoff beansprucht das bindende Elektronenpaar stärker ð es wird näher

es wird zur negativen

zum Sauerstoffatom hingezogen ð Sauerstoff erhält die negative Teilladung -

Teilladung -

·

- das weniger elektronegative

Wasserstoff besitzt nicht genug Energie um, das bindende Elektronenpaar nah

Element ðerhält die positive

an sich zu ziehen ð Wasserstoff erhält die positive Teilladung +

·

Teilladung +

beide Pole stehen in einem Winkel von 105° zueinander ð es entsteht ein

- es entsteht ein Dipolmolekül

Dipolmolekül, da sich beide Pole nicht gegeneinander aufheben

Das Prinzip der Hydration am Beispiel von Natriumchlorid (NaCl)

· Salze bestehen aus positiv geladenen Metall- und negativ geladenen

ý

Wasserlösliche Stoffe

Nichtmetallionen, die durch Ionenbeziehungen (elektrische Anziehungskräfte)

fest zusammengehalten werden ð ,,Angriffspunkt" des Wassers

· das Dipolmolekül Wasser lagert sich mit einem Pol an das jeweils

entgegengesetzt geladene Ion an und bildet so eine Hydrathülle um darum

Cl- Na+

ý

Wasserunlösliche Stoffe

· das Ion kann sich nicht mehr mit den anderen ebenfalls gelösten verbinden und

liegt nun frei vor

Die Wasserstoffbrückenbindung

· Dipolmolekül Wasser richtet sich durch elektrische Anziehungskräfte im

Verband wie folgt aus:

· positive und negative Pole verschiedener Dipolmoleküle ziehen sich gegenseitig

an ð es entsteht ein netzähnlicher Verbund

· durch diese Bindungsart werden Proteinketten hauptsächlich zusammengehalten

ð da Wasserstoffatome in Wechselwirkung mit Atomen treten, die ein freies

Elektronenpaar besitzen

Polare Atombindung

· diese Bindungsart ist schwächer als Atom- oder Ionenbindungen, aber stärker

Wasserstoffbrückenbindung

als die Van-der-Waals-Kräfte

Wasser leitet den elektrischen Strom nicht

· im Wassermolekül sind alle Valenzelektronen gebunden ð es gibt keine freien Ladungsträger, die zur

Übertragung des elektrischen Stroms nötig sind ð der elektrische Strom wird nicht geleitet

· Wasser leitet erst den Strom, wenn in ihm Stoffe gelöst wurden ð Stoffe werden zu Ionen aufgespalten,

die freie Ladungsträger darstellen ð über diese lässt der Strom sich übertragen

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