Wasser
Inhaltsverzeichnis |
Einstieg: Fakten zum Wasser
Was man wissen sollte:
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Interessantes:
- 2/3 der Erde ist mit Wasser bedeckt.
- ca. 63 % des menschlichen Körper besteht aus Wasser.
- Wichtigste Voraussetzung zur Besiedlung eines fremden Planeten ist Wasser.
Kurioses:
- Siehe Homepage des Vereins DHMO oder Dihydrogenmonoxid
Was es noch über Wasser zu wissen gibt
Im Buch zu lesen: Zum Thema Wasser und seine Eigenschaften findest du in unserem Buch Informationen auf den Seiten 121 und 122. |
- Ein paar Aspekte der Bedeutung von Wasser findet ihr im Film Ein ungewöhnlicher Stoff, gewöhnliches Wasser Teil 1/3 (bis 3:48 min)
- Zum Nachlesen in Wikipedia gibt es ein paar Artikel über Wasser, in denen es Abschnitte gibt, die auch für euch verständlich sein sollten und wichtige Eigenschaften vom Wasser ansprechen. Teilweise handelt es sich um verbreitetes Wissen, aber es lohnt sich mal reinzuschauen:
- Auf den Seiten von Professor Blume zum Thema Wasser und Leben findet ihr folgende Fragen beantwortet:
- Warum erscheint Wasser eigentlich Blau?
- Wieso tanzen Wassertropfen, die auf eine heiße Herdplatte fallen?
- Wasser verdampft doch erst ab 100°C ... oder?
- Der chemische Nachweis von Wasser
- Was ist eigentlich schweres Wasser? ... nicht ganz einfach zu verstehen. Das kommt aber noch!
Experimente für zu Hause
VERSUCH:
Folgende Experimente kannst du auch zu Hause durchführen. Informiere deine Eltern über die Experimente und beachte alle Sicherheitsvorschriften bei den Anleitungen:
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Wiederholung: Teilchenmodell und Dichteanomalie des Wassers
Halte dir unter der Überschrift "Dichte-Anomalie des Wassers" ein paar der folgenden Informationen fest. Gerne auch mit Bildern und kurzer Beschreibung dazu. |
Was ist an der Dichte von Wasser so unnormal? Schau dir auf dieser Seite das Video weiter unten links an.
Man sieht, dass die Dichte von festen Stoffen eigentlich immer höher ist, als die Dichte von Flüssigkeiten, weswegen die Feststoffe absinken. Erklärbar ist das durch das Teilchenmodell. Genauso, wie beim gasförmigen Stoff die Dichte auch niedriger ist, als bei einer Flüssigkeit.
Zur Erinnerung: Dichte = Masse/Volumen |
Normalerweise ist es so: Man kann im folgenden (KOMMT NOCH!) Film erkennen, dass wie sich das Volumen verändert. Zuerst ist der Stoff fest. Dann wird erwärmt und wird flüssig. Dabei nimmt das Volumen ein klein wenig zu. Schließlich wird der Stoff gasförmig und da die Teilchen nun weit auseinander sind, brauchen Sie auch mehr Platz und so nimmt der Stoff mehr Platz sein. Je größer das Volumen, desto geringer wird die Dichte. Denn das Gewicht für einen bestimmten "Bereich" nimmt ab, weil weniger Teilchen vorhanden sind.
Und das ist beim Wasser aber eben nicht so! Deshalb ist es unnormal.
Hier noch ein paar Bilder, die zeigen, was diese Besonderheit bewirkt.
- Wenn Wasser in einem geschlossenen Gefäß gefriert zerplatzt des Gefäß oder der Deckel wird abgedrückt.
- Da das Wasser bei 4°C die höchste Dichte hat, friert das Wasser von oben nach unten ein. So können Wassertiere meist am Grund überleben.
- Da die Dichte von Eis geringer ist als das des Wasser, schwimmen Eisberge an der Wasseroberfläche.
Dazu gibt es einen freiwilligen Test, in dem du über die Eigenschaften und Besonderheiten rund um das Wasser befragt wirst. Hier geht es zum Test.
Frage: Ist Wasser ein Element?
Chemisch gesehen ist ein Element das Gegenteil einer Verbindung. Und da wir schon wissen, dass Wasser eine Verbindung (aus Wasserstoff und Sauerstoff -> H2O) ist, kann es kein Element sein.
Ein ELEMENT ist ein Reinstoff, der chemisch nicht weiter zerlegt werden kann.
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Ergänzt auf dem Übersichtsblatt, neben den Verbindungen, den Begriff Elemente und darunter Metalle und Nichtmetalle, jeweils mit je drei Beispielen. |
Experiment: Elektrolyse von Wasser
VERSUCH:
Schülerversuch: Elektrolyse von Wasser mit Low-Cost-Geräten in der Schule. Hier noch einmal zum Anschauen. |
ELEKTROLYSE ist die Zerlegung mit elektrischem Strom. |
- Allgemein: "-lyse" kommt von "Lösung", "Auflösung" und bezeichnet im Allgemein Vorgänge bei denen etwas zerlegt wird. PYROLYSE gleich Zerlegung durch große Hitze, ANALYSE gleich Auftrennung zur Untersuchung/Unterscheidung der Bestandteile usw. ...
Haltet das Experiment zur Elektrolyse schriftlich fest, indem ihr den Aufbau, das Ergebnis und die Untersuchung der sich entwickelnden Gase beschreibt. Tipps:
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- Sehr viele Experimente rund um die Untersuchung der Zerlegung von Wasser findet ihr in zwei Videos auf YouTube. Ihr könnt euch auf die angegebenen Bereich konzentrieren: Die Atmosphäre - ist sie für uns nur Luft? Teil 1/2 (ab 8:40 min) und Teil 2/2 (bis 3:50 min)
Im Buch zu lesen: Zum Thema Wasserstoff-Eigenschaften findest du in unserem Buch Informationen auf der Seite 123. |
Wissenswertes zum Wasserstoff
Was man wissen sollte:
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Interessantes:
- Früher wurde Wasserstoff als Füllgas für Zeppeline verwendet, bis es zu einer Katastrophe in Lakehurst (USA) kam. Allerdings scheint es so zu sein, dass nicht der Wasserstoff sondern ein leicht entzündlicher Außenlack die Katastrophe verursachte (Bericht dazu). Heute verwendet man Helium. Nachgestellte Hindenburg-Katastrophe hier.
- Wasserstoff ist energiereich, denn die Reaktion zur Gewinnung ist endotherm (man braucht Strom!). Umgekehrt ist die Verbrennung von Wasserstoff endotherm.
VERSUCH:
Lehrer-Versuch: Knallige Experimente zu Wasserstoff
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Im Buch zu lesen: Zum Thema Wasserstoff in der Luftfahrt findest du in unserem Buch Informationen auf der Seite 124. |
Du kannst dein Wissen in einem Kreuzworträtsel] testen. Klicke hier (am besten rechts) drauf, um es zu bearbeiten.
Frage: Wie kann Wasser(stoff) der Energieträger der Zukunft sein?
Durch die Elektrolyse von Wasser kann man ja, wie ihr schon festgestellt habt, Wasserstoff gewinnen. Da Wasserstoff energiereicher ist als Wasser - er wird ja erst durch Zugabe von Energie, wie etwa Strom, aus Wasser gewonnen - kann er auch als Energiespeicher bzw. -lieferant fungieren. Dieses Thema kommt in den letzten Jahren immer mehr ins Gespräch. Welche Bedeutung Wasserstoff als Energieträger haben kann und was man noch alles wissen sollte, nun als Aufgabe ...
Informiert euch (auch zu Hause) auf den folgenden Seiten über Wasserstoff als Energieträger. Bearbeitet dann in der Schule die Fragen:
Fragen:
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Im Buch zu lesen: Zum Thema Wasserstoff als Energieträger findest du in unserem Buch Informationen auf xxx. |
Bearbeitet das Aufgabenblatt zum schon oben vorgestellten Artikel In Ostfriesland wird Windstrom zu Methangas |
Frage: Saurer Regen - Was ist das und warum ist das so schlimm?
Saurer Regen? Schmeckt er nach Zitrone? ... Zunächst kommt der Begriff "sauer" sicher vom dem Geschmack "sauer", einem der fünf Geschmacksrichtungen, die der Mensch auf der Zunge unterscheiden kann. Chemisch gesehen geht es genauer um "saure Lösungen", doch da der Mund nie ganz trocken ist, ist es beim beim Schmecken unwichtig, dies extra zu erwähnen.
In der Chemie hat "sauer" nicht nur etwas mit Geschmack zu tun, denn es gibt zahlreiche Lösungen, bei denen wir niemals auf die Idee kämen sie zu probieren, die aber ein ähnliches, chemisches Verhalten zeigen, wie sauer schmeckende Lebensmittel.
In den folgenden Experimenten geht es darum, ein wenig über saure Lösungen zu erfahren, wie sie sich anderen Stoffen gegenüber verhalten und wie man auch bei giftigen oder unbekannte Lösungen feststellen kann, ob sie sauer sind oder nicht. Wenn es um sauer geht, müssen wir aber auch nicht-saure Lösungen kennenlernen und schauen uns danach um, um wir auch eine Möglichkeit haben, etwas zu entsäuern.
VERSUCH:
Wir führen Experimente zu den folgenden Themen durch:
Die Anleitungen zu den Experimenten findet ihr auch hier auf dieser Seite, so dass ihr die Experimente besser zu Hause nachbearbeiten könnt. Im Unterricht sind sie aber auch auf Kärtchen bei den Materialien vorhanden, so dass ihr sie euch nicht ausdrucken müsst. |
Mit den neuen Erkenntnisse wirst du dann die Auswirkung des saurer Regen verstehen können und auch warum welche Maßnahme ergriffen werden.
Parallel zu den Experimenten solltet ihr euch als Hausaufgabe im Buch die dazu passenden Seiten durchlesen. Mit den Erkenntnisse aus den Experimenten solltet ihr dann alles wichtige zu Säuren und Laugen erfahren.
Im Buch zu lesen: Zum Thema Saure und alkalische Lösungen findest du in unserem Buch Informationen auf auf den Seiten 127, 129, 130 und 133 (innere Hälfte) . |
Neue Begriffe
Folgende Begriffe tauchen im Rahmen der Experimente auf. Halte die Definitionen fest, wenn du ein Experiment dazu gemacht hast und notiere dazu weitere Beobachtungen aus den Experimenten:
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- BILDER und INFORMATIONEN zu den Definitionen zum Herunterladen und Ausdrucken gibt es in diesem Dokument.
Anwendungaufgaben
Teste dich! Erkennst du, welche Eigenschaften von sauren und alkalischen Lösungen hier im Alltag eine Rolle spielen?
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Frage: Welche Auswirkungen hat denn nun saurer Regen?
Nun kennst du als die typischen Eigenschaften von Säuren. Die Auswirkungen von saurem Regen bekommst du ausführlich zum Beispiel auf der Wikipedia-Seite zum Thema Saurer Regen beantwortet. Kurz zusammen gefasst:
- Die Übersäuerung des Bodens führt zum Waldsterben und es wird dadurch die natürliche Zusammensetzung des Bodens gestört, da saure Lösungen nicht nur mit Kalk (Calciumcarbonat) reagieren, sondern auch noch mit anderen salzartigen Verbindungen, die sonst nicht in Wasser löslich sind. Dabei werden giftige Schwermetalle freigesetzt, die die Feinwurzeln der Bäume absterben lassen, so dass sie nicht mehr genügend Wasser und Nährstoffe aufnehmen können.
- Gewässer werden, wie der Boden, mit giftigen Schwermetallen belastet, welche für einige Wasserlebewesen Zellgifte sind, so dass einige Tierarten aussterben. Speziell die Übersäuerung der Meere könnte so eine Bedrohung für das Fortbestehen von Muscheln und Schnecken bedrohen, da sich ab einem bestimmten pH-Wert die Kalkschalen dieser Tiere auflösen.
- Umgekehrt haben Gewässer, mit großen Kalksteinablagerungen keine Probleme mit einer Übersäuerung.
- Saurer Regen wirkt sich auch direkt auf Zerstörung von Bauwerken aus. Vor allem Sand- und Kalksteine (auch Carbonate) werden angegriffen, aber auch Marmor, der mit Säure reagiert. Beton und Stahlkonstruktionen können schneller bei saurem Regen korrodieren.
- Bekämpfung der Symptome: Als Gegenmaßnahme versucht man in vielen Gegenden Europas (in der Schweiz verboten), mit Kalk die Übersäuerung zu neutralisieren. Vielerorts werden hierzu große Mengen Kalk per Hubschrauber verstreut.
- Bekämpfung der Ursachen: Man ist seit den 80er-Jahren dazu übergegangen, Rauchgase (ein spezieller Typ von Abgasen) zu entschwefeln. Dabei wird das SO2 aus dem Abgas entfernt.
Beschreibe und begründe die Informationen zum Sauren Regen mit den gelernten Fachbegriffen |
Weitere interessante Ergänzungen rund um Säuren und Laugen
Auf der Suche nach Ideen für Experimente fand ich einige nette Seiten, die auch für euch interessant sein könnten. Viel Spaß beim anschauen ;-)
- Informationen und Backanleitungen rund um das Laugen-Gebäck.
- Welche Farben das Blaukraut annehmen kann. Bei den Experimenten kam ja schon Blaukohl und Rotkraut vor. Auf diesem Bild siehst du alle Farben, die möglich sind.
- Der Indikatorfarbstoff, der im Rotkohl enthalten ist, findet man auch in anderen Pflanzen. Hier gibt es ein paar Bilder mit Beispielen von anderen Pflanzen, die auch den gleichen Farbstoff enthalten.