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B978-3-437-29695-6.50010-8

10.1016/B978-3-437-29695-6.50010-8

978-3-437-29695-6

Kinetische Energie und Ordnung bei den drei Aggregatzuständen.

Quecksilber-Manometer.

Gas, eingeschlossen in einem Zylinder mit beweglichem Stempel. a) VT (p = const.); b) Vp–1 (T = const.).

Schematische Darstellung der intermolekularen Anziehungskräfte im Inneren und an der Oberfläche einer Flüssigkeit.

Schematische Darstellung der verschiedenen Kohlenstoff-Modifikationen.

Phasenumwandlungen.

Phasendiagramm von H2O.

Phasendiagramm von CO2.

(A) Assoziation von Wassermolekülen durch Wasserstoffbrückenbindungen (). (B) Schneekristall (hexagonale Struktur).

Einteilung der Stoffe (* = Trennung erfordert physikalische Methoden; ** = Umwandlung erfordert chemische Methoden).

Vergleich der verschiedenen Modifikationen des Kohlenstoffs.

Tab. 4/1
Modifikation Eigenschaften Verwendung
Diamant sehr hart, farblos, stark lichtbrechend, nicht leitfähig Bohrer, Schleifmittel, Achslager, Schmuck
Graphit sehr weich, schwarz, undurchsichtig, leitfähig Schmiermittel, Elektroden, Bleistiftminen
FuUerene (Graphen) Käfigmoleküle (farbig), Wabenfolie und Nanoröhren (transparent, zugfest, leitfähig) Transport von Arzneistoffen, Mikrochip-Technik, Wasserstoff­speicher, Solarzellen

Physikalische Daten von H2O und H2S.

Tab. 4/2
Molmasse Schmelzpunkt Siedepunkt Verdampfungswärme
H20 18 (n · 18) g/mol 0 °C 100 °C 40,7 kJ/mol
h2S 34 g/mol − 85 °C − 61 °C 19 kJ/mol

Heterogene Systeme.

Tab. 4/3
Aggregatzustand Bezeichnung Beispiel
fest/fest Gemenge, Konglomerat Granit, Aspirin-Tablette
fest/flüssig Aufschlämmung, Suspension erdtrübes Wasser, Kalkmilch
flüssig/flüssig Emulsion Creme, Milch
fest/gasförmig Aerosol Staub, Rauch
flüssig/gasförmig Aerosol Nebel, Schaum

Erscheinungsformen der Materie

Orientierung

Luft, Wasser und Erde stehen für das Leben auf der Erde zur Verfügung. Man stößt hier auf drei Erscheinungsformen der Materie. Wir wollen die Erscheinungsformen näher charakterisieren und dabei auch solche Bindungskräfte beschreiben, die nicht innerhalb von Molekülen wirken, sondern zwischen diesen. Das Wasser gibt uns hierfür ein anschauliches Beispiel: Auf (festem) Eis kann man stehen, im (flüssigen) Wasser schwimmen, mit heißem (gasförmigem) Wasserdampf sterilisieren. Dabei sind es immer nur gewinkelt gebaute Wassermoleküle (H2O), die in Abhängigkeit von Druck und Temperatur diese Dreiheit erzeugen. Fest, flüssig oder gasförmig sind physikalische Eigenschaften eines Stoffes. Beim Wechsel der Erscheinungsform bleibt ein Stoff chemisch unverändert.

Antwort erhalten Sie u. a. auf folgende Fragen:

  • Welche Gesetze bestimmen das Verhalten von Gasen?

  • Was ist die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit?

  • Was zeichnet den festen Kohlenstoff aus?

  • Was sind Phasenumwandlungen?

  • Worin unterscheiden sich homogene und heterogene Systeme?

Aggregatzustände

Aggregatzustand

Die drei Erscheinungsformen (Aggregatzustände) der Materie sind gasförmig, flüssig und fest. Die üblichen Abkürzungen g (gaseous), l (liquid) und s (solid) stammen aus der englischen Sprache.

kinetische Energie

In welchem Aggregatzustand sich ein Stoff bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur befindet, hängt einerseits von den Kräften ab, mit denen sich Atome, Ionen oder Moleküle anziehen. Andererseits kommt es auch auf die Bewegungsenergie (kinetische Energie) der Teilchen an. Je größer diese ist, desto mehr Bewegungsspielraum beanspruchen die Teilchen und drängen sich dabei auseinander. Liegt ein Stoff als Gas vor, besitzen die Teilchen eine hohe kinetische Energie (Ekin), sie bewegen sich frei in alle Richtungen des Raumes. Bei Flüssigkeiten ist die Energie der Teilchen geringer, die Beweglichkeit ist eingeschränkt, da es Wechselwirkungen zwischen den Teilchen gibt. Bei Feststoffen nimmt die Energie weiter ab, die Teilchen sind räumlich fixiert und die Beweglichkeit ist auf Schwingungen gegeneinander begrenzt. Die Ordnung eines Systems wächst von den Gasen über die Flüssigkeiten zu den Feststoffen (Abb. 4/1). Feststoffe befinden sich im Zustand höchster Ordnung, die Teilchen bilden z. B. Kristallgitter aus.
Beispiel:
Nehmen Sie als Bild die Besucher eines Konzertes, die während der Aufführung auf ihren Plätzen sitzen, sich wenig bewegen und allenfalls mit den Nachbarn Kontakt haben. In der Pause begeben sich die Besucher ins Foyer, es setzt mehr Bewegung ein, es ist mehr Platz da und es sind mit vielen anderen Besuchern Begegnungen möglich. Am Ende streben die Besucher aus der Konzerthalle, verteilen sich im Stadtgebiet und haben keinen Kontakt mehr untereinander.
Von den meisten Stoffen sind alle drei Aggregatzustände bekannt. Bei welcher Temperatur und welchem Druck die Änderung des Aggregatzustandes (auch Phasenwechsel oder Phasenumwandlung genannt) eintritt, ist von Stoff zu Stoff verschieden und wird zur Beschreibung der Eigenschaften eines Stoffes herangezogen ( Kap. 4.5).

Phasenumwandlung

Gase

Druck und Druckmessung

Druck

Gasdruck.
Einige Elemente, z. B. Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und die Edelgase, sind bei Raumtemperatur (25 °C = 298 K) gasförmig. Im idealen Fall können sich die einzelnen Moleküle oder Atome eines Gases im Raum ungehindert ausbreiten, ohne Anziehungskräfte aufeinander auszuüben. Hat der Raum Wände, so bestimmen diese das Volumen des Gases. Die Teilchen führen in dem Raum schnelle Bewegungen aus und stoßen dabei u. a. auf die Gefäßwand (elastische Stöße). Daraus resultiert ein Druck (p) auf die Wand, da der Druck als Kraft pro Fläche definiert ist. Die Kraft, die insgesamt an der Gefäßwand wirkt, hängt von der mittleren Geschwindigkeit v der Gasmoleküle ab. Das Quadrat von v ist proportional zur Temperatur (T, in Kelvin) und umgekehrt proportional zur Masse m der Teilchen. Mit zunehmender Temperatur wächst die Geschwindigkeit der Teilchen, da die kinetische Energie größer wird, und der Druck des Gases steigt an.

Druck = Kraft Fläche und v 2 T m

Normaldruck

Druckmessung.
Der Druck (p) kann mit einem Manometer gemessen werden. Ein Quecksilber-Manometer z. B. besteht aus einem Vorratsgefäß mit Quecksilber (Hg), das bei Raumtemperatur flüssig ist. In das Vorratsgefäß taucht ein Steigrohr, das teilweise mit Quecksilber gefüllt und in seinem oberen, geschlossenen Teil evakuiert (luftleer) ist. Lastet der äußere Luftdruck auf der Oberfläche des Quecksilbers, so treibt dieser das Quecksilber im Steigrohr in die Höhe und kann in der Einheit mm Hg auf einer Skala am Steigrohr abgelesen werden (Abb. 4/2). Der bei 0 °C und in Höhe des Meeresspiegels (Normalnull) gemessene Druck ist der sog. Normaldruck, der einer Atmosphäre (atm) entspricht. Die SI-Einheit für den Druck ist Pascal: 105 Pa = 103 hPa = 1 bar.

Normaldruck: 760 mm Hg = 760 Torr = 1 atm = 1,013 bar = 1013 Hektopascal (hPa)

Würde man anstelle von Quecksilber Wasser in einem Manometer verwenden, würde die Wassersäule bei Normaldruck auf etwa 10 m (= 1000 cm) hochsteigen, weil Wasser wegen der im Vergleich zu Quecksilber viel geringeren Dichte (1 g/cm3 gegenüber 13,6 g/cm3) keinen so starken Gegendruck aufbaut.
Dies veranschaulicht, dass auf 1 cm2 Körperoberfläche ein Luftdruck lastet, der dem Gewicht von 1000 cm3 (= 1 L) Wasser entspricht (1 cm · 1 cm · 1000 cm). Um diesem Druck standzuhalten, baut eine lebende Zelle einen entsprechenden Gegendruck (Turgor) im Inneren auf. Daher platzen Zellen, wenn man sie in ein Vakuum bringt ( Kap. 5.5.4).
Quecksilber.
Das Metall Quecksilber wird in Manometern und Thermometern häufig verwendet, weil es eine hohe Dichte und einen großen, konstanten Ausdehnungskoeffizienten zwischen – 10 °C und + 110 °C besitzt. Quecksilber ist im Bereich – 39 °C bis + 357 °C, d. h. bei den normalen Temperaturen auf der Erde, flüssig. Nachteilig ist seine hohe Toxizität. In 1 m3 Zimmerluft können 12 – 15 mg Hg als Dampf enthalten sein und eingeatmet werden. Aus Instrumenten ausgelaufenes Quecksilber, das sich gern in Form kleiner Tröpfchen verteilt und in Ritzen festsetzt, muss unbedingt mit Schwefel oder Zinkstaub gebunden werden, um Vergiftungen zu vermeiden.

Gasgesetze

ideales Gas

Das Verhalten von Gasen wird durch die Gasgesetze beschrieben. Hierbei geht man vom Modellsystem eines idealen Gases aus, für das man annimmt, dass die Atome oder Moleküle kein Eigenvolumen haben und keine Wechselwirkungen untereinander zeigen. Es gibt in Wirklichkeit kein Gas, das die Bedingungen eines idealen Gases erfüllt. Trotzdem lassen sich die einfachen Gasgesetze in erster Näherung auch auf Gase wie Stickstoff oder Sauerstoff anwenden. Die Beschreibung durch die Gasgesetze ist umso genauer, je höher man die Temperatur und je kleiner man den Druck wählt.

Zustandsgrößen

Druck (p), Volumen (V) und Temperatur (T) sind Zustandsgrößen. Es gibt eine einfache Beziehung zwischen diesen Zustandsgrößen und der Stoffmenge n (in mol), eine sog. Zustandsgleichung für ideale Gase.

allgemeines Gasgesetz

Allgemeines Gasgesetz: p · V = n · R · T p = Druck (in Pa)
V = Volumen (in m3)
n = Stoff menge (in mol)
R = allgemeine Gaskonstante (8,31 Pa · m3 · mol−1 · K−1)
T = Temperatur (in K)

absoluter Nullpunkt

Die allgemeine Gaskonstante R besitzt für alle idealen Gase den gleichen Wert, der sich experimentell bestimmen lässt. Für die Temperatur verwendet man die Temperaturskala in K (Kelvin). Der absolute Nullpunkt (0 K) entspricht – 273,15 °C.
Aus dem Gasgesetz folgt, dass das Volumen eines Gases der Temperatur proportional ist (VT), d. h. wird ein Gas erwärmt, dehnt es sich aus (Abb. 4/3 a). Auf der anderen Seite ist das Volumen eines Gases umgekehrt proportional zum Druck (Vp–1), d. h. steigt der Druck, nimmt das Volumen ab (Abb. 4/3 b).

Molvolumen

Molvolumen.
Mit dem allgemeinen Gasgesetz lässt sich für 1 mol (n = 1) eines idealen Gases unter Normbedingungen (0 °C, 1,013 bar) ein Volumen von 0,0224 m3 (= 22,4 L) errechnen. Dieses Volumen ist das Molvolumen (Vm mit der Einheit L/mol) unter Normbedingungen. Da ein Mol eines Stoffes 6 · 1023 Moleküle enthält (Avogadro-Konstante, Kap. 1.5), befindet sich diese Anzahl Moleküle bei idealen Gasen unter Normbedingungen in einem Volumen von 22,4 L. Diesen Wert kann man problemlos auch auf reale Gase (z. B. N2, CO2) anwenden, die Abweichung ist gering.

Das Molvolumen (Vm) ist das Volumen, das ein Mol eines Gases einnimmt.

Vm beträgt unter Normbedingungen 22,4 L.

Flüssigkeiten

Beim Abkühlen eines Gases nimmt die kinetische Energie Ekin der Teilchen ab: Die Teilchen bewegen sich langsamer und nähern sich unter dem Einfluss intermolekularer Anziehungskräfte einander immer mehr. Schließlich bildet sich eine Flüssigkeit. Es hat ein Phasenwechsel gasförmig → flüssig stattgefunden. Dadurch verringern sich Beweglichkeit und Abstand der Teilchen. Flüssigkeiten sind in sich beweglich und nehmen ein festes Volumen ein, sie haben jedoch keine feste Form. Der Druck hat auf das Volumen kaum noch Einfluss.
Bei welcher Temperatur ein Element oder eine Verbindung flüssig ist, hängt u. a. von den Anziehungskräften der Atome bzw. Moleküle untereinander und von der Masse der Teilchen ab. Es gibt z. B. nur drei Elemente, die bei 30 °C flüssig sind: Quecksilber (Hg), Brom (Br) und Gallium (Ga). Quecksilber und Gallium finden wegen ihres großen Flüssigkeitsbereichs in Thermometern Verwendung.

Oberflächenspannung

Oberflächenspannung.
Durch Gravitationskräfte werden die Moleküle einer Flüssigkeit nach unten (zur Erde hin) gezogen und breiten sich auf festen Unterlagen aus. Flüssigkeiten haben jedoch eine gekrümmte Oberfläche und können Tröpfchen bilden. Zur Erklärung muss man wissen, dass Teilchen sich auch dann anziehen, wenn sie keine chemische Bindung untereinander ausbilden. Man spricht allgemein von van-der-Waals-Kräften, die im Vergleich zur chemischen Bindung schwach sind. Diese Kräfte wirken umso stärker, wenn Dipolmoleküle vorliegen oder wenn die Moleküle groß und polarisierbar sind. Während ein Teilchen im Inneren einer Flüssigkeit von den Teilchen in der Umgebung von allen Seiten gleich stark angezogen wird, wirkt auf Teilchen an der Oberfläche nur eine Anziehung zur Flüssigkeit hin (Abb. 4/4). Die sog. Oberflächenspannung ist ein Maß für die nach innen gerichteten Kräfte an der Oberfläche einer Flüssigkeit. Diese Kräfte bewirken, dass eine Flüssigkeit die Tendenz hat, auf einer festen Unterlage eine möglichst kleine Oberfläche auszubilden. Flüssigkeitstropfen nehmen deshalb eine kugelförmige Gestalt an.
Viskosität.
Flüssigkeiten sind in ihren Fließeigenschaften z. B. durch Röhren oder Kapillaren nicht gleich. Als Viskosität bezeichnet man die Eigenschaft, dem Fließen einen Widerstand entgegenzusetzen. Dieser hängt von der Stärke der Anziehungskräfte zwischen den Molekülen in der Flüssigkeit ab. Die Viskosität einer Flüssigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab, mit steigendem Druck hingegen zu. Ein Öl wird z. B. bei tieferen Temperaturen zähflüssig.

Feststoffe

Sind die anziehenden Kräfte zwischen den Teilchen (Atome, Ionen oder Moleküle) so stark geworden, dass keine freie Beweglichkeit mehr möglich ist, dann bilden die Teilchen geordnete Verbände (z. B. Kristallgitter). Die Stoffe verdichten sich und werden fest, d. h., Form und Volumen sind definiert. An ihrem Platz fixiert, haben die Teilchen nur noch eine geringe kinetische Energie, sie können noch gegeneinander schwingen und sich um sich selbst drehen. Erst am absoluten Nullpunkt (0 K) hört definitionsgemäß jede Bewegung auf, die Materie ist erstarrt.
Kristalline Feststoffe sind ein Merkmal der unbelebten Natur. Viele organische Moleküle, die in der belebten Natur eine Rolle spielen, kristallisieren erst unter geeigneten Bedingungen im Labor. Selbst Biopolymere, wie DNA, Enzyme oder Proteine, ja sogar Viren, können kristallisiert werden.

kristallin

Kristallgitter.
In einem kristallinen Feststoff bilden die beteiligten Teilchen ein sich wiederholendes dreidimensionales Gerüst, ein Kristallgitter. In Abhängigkeit von der Größe und Ladung der beteiligten Teilchen können Kristallgitter verschieden aussehen. Die Teilchen versuchen, unter den jeweils gegebenen Bedingungen die energetisch günstigsten Plätze im Raum einzunehmen. Der innere Aufbau eines Kristalls spiegelt sich in der äußerlich sichtbaren Kristallform (z. B. kubisch, hexagonal, oktaedrisch, monoklin) wider. Die exakte Kristallform und die Abstände der Atome lassen sich mit Hilfe von Röntgenstrahlen ermitteln, die am Kristallgitter unterschiedlich gebeugt werden. Mit verfeinerten Methoden können sogar die einzelnen Atome eines Moleküls und damit die Molekülstruktur als Ganzes sichtbar gemacht werden (Röntgenstrukturanalyse, Kap. 22.5).
Modifikationen von Elementen.
Die meisten Elemente, insbesondere die Metalle (mit Ausnahme von Quecksilber und Gallium), sind bei Raumtemperatur Feststoffe. Manche bilden beim Kristallisieren unter bestimmten Bedingungen unterschiedliche Kristallstrukturen aus. Man sagt dann, dass ein Element in verschiedenen Modifikationen existiert, die sich in Aussehen und Eigenschaften unterscheiden. Zinn (Sn) z. B. geht bei 13,2 °C von der weißen in die graue Modifikation über, dabei zerfällt der ursprüngliche Metallverband in feine Kristalle. Dies macht sich in unterkühlten Kirchen u. U. sehr unangenehm bemerkbar, da Orgelpfeifen aus Zinn bestehen. Der reaktionsfähige weiße Phosphor (P) wandelt sich beim Erhitzen auf 250 °C in den roten Phosphor um, der weniger reaktionsfähig, aber auch weniger giftig ist.

Modifikationen

amorph

Amorph.
Neben den kristallinen kennt man amorphe Feststoffe. Bei ihnen besitzen die Teilchen keine durchgehend regelmäßige Anordnung, demgemäß fehlt auch die regelmäßige äußere Form. Beispiele sind: Aktivkohle, Puder, Heilerde. Schwieriger einzuordnen sind Glas, Leim und einige Kunststoffe, die ebenfalls amorph sind. Man bezeichnet sie auch als erstarrte Flüssigkeiten (unterkühlte Schmelzen).

Diamant, Graphit

Modifikationen des Kohlenstoffs.
Kohlenstoff existiert als farbloser Diamant, den große Härte und hohe Lichtbrechung auszeichnen, und als schwarzer Graphit, der weich und undurchsichtig ist. Im Diamant sind die Kohlenstoffatome sp3-hybridisiert ( Kap. 3.4.5), im Kristall ist jedes C-Atom tetraedrisch von vier anderen C-Atomen umgeben und die Kristallform ist häufig oktaedrisch (Abb. 4/5). Beim Erhitzen unter Luftausschluss zerfällt Diamant zu Graphit. Die Kohlenstoffatome des Graphits sind sp2-hybridisiert und bilden flache, aneinandergereihte Sechsringe, die sich beim Kristallisieren in Schichten übereinander lagern (Abb. 4/5). Die Elektronen der pz-Orbitale ( Kap. 3.4.7) sind in den Schichten delokalisiert, d. h., Graphit leitet den elektrischen Strom in Richtung der Schichten, aber nicht senkrecht dazu (Anisotropie). Bei 1400 °C und hohem Druck (5 GPa) lässt sich Graphit in Diamant umwandeln.

Fullerene

Zusätzlich zu den genannten Modifikationen Diamant und Graphit (Tab. 4/1) wurden 1985 die Fullerene entdeckt. Das dunkelbraune, kristallisierbare C60-Fulleren, dessen Moleküle an einen Fußball erinnern, löst sich mit weinroter Farbe in organischen Lösungsmitteln. Es besteht aus 60 sp2-hybridisierten C-Atomen, die Fünf- und Sechsringe bilden. Das C60-Fulleren, das sich z. B. aus Graphit im Lichtbogen gewinnen lässt, ist nur ein Beispiel für zahlreiche andere Käfigmoleküle (C70, C76, C78, C82 usw.).
2004 wurde aus Graphit ein neues Material, Graphen, hergestellt. Es besteht aus einer einzigen Graphitschicht und sieht wie ein molekularer Maschendraht aus, der sich aus Kohlenstoffatom-Sechsringen (alle C-Atome sp2-hybridisiert) aufbaut. Solche Wabenfolien sind 125-mal zugfester als Stahl und lassen sich wegen ihrer elektrischen Eigenschaften in superdünne Halbleiter umwandeln. Außerdem kann man die Wabenfolie zu winzigen Kohlenstoff-Nanoröhren (Durchmesser 1 – 2 nm) aufrollen, die den Strom 1000-mal besser leiten als z. B. Kupfer, die Wasserstoff speichern und z. B. Gene in eine Zelle einschleusen können. Graphen und den daraus hervorgehenden Nanoröhren (Abb. 4/5) wird in den Materialwissenschaften eine große Zukunft vorhergesagt.

Graphen

Kohlenstoff ist strukturbegabt.
Durch die Vielfalt seiner Modifikationen zeigt der Kohlenstoff, dass er strukturbegabt ist. In den tieferen Erdschichten wird Kohlenstoff in das härteste irdische Material, den Diamanten, verdichtet, weiter oben tritt er als Graphit und Kohle (amorph) in Erscheinung und im Labor lässt er sich in Werkstoffe mit faszinierenden Eigenschaften verwandeln. In seinen Verbindungen pendelt er hinsichtlich der Oxidationsstufen zwischen Extremen ( Kap. 9.6.1):
  • 1.

    Kohlenstoff hat eine Affinität zum Wasserstoff und ist im Methan (CH4) vollständig reduziert.

  • 2.

    Kohlenstoff verbindet sich leicht mit Sauerstoff und ist im Kohlendioxid (CO2) vollständig oxidiert.

Zwischen diesen Extremen liegt die Vielfalt der Organischen Chemie (ab Kap. 11) mit mehreren Millionen Kohlenstoffverbindungen, die ein Spiegelbild der Fähigkeiten des Kohlenstoffs sind.

Feinstaub aus dem Laserdrucker

Feinst verteilte feste Teilchen in der Luft mit einer Partikelgröße unterhalb von 2,5 μm gelten als lungengängiger Feinstaub. Die Feinstaubbelastung durch Auto- und Industrieabgase ist schon lange ein Thema. Hinzu kommt, dass Feinstaub auch von Laserdruckern in die Umgebung abgegeben wird und die für den Straßenverkehr festgelegten Grenzwerte z. T. deutlich übersteigt. Der Feinstaub stammt aus den Tonerkassetten, in denen das Pulver enthalten ist, das für die Erzeugung des Druckbildes in einem elektrofotografischen Verfahren benötigt wird. Der Toner besteht überwiegend aus Rußpartikeln (amorpher Kohlenstoff), die durch das Druckverfahren auf dem Papier fixiert werden. Es ist unvermeidlich, dass Teile des Toners mit der Luftkühlung des Laserdruckers in die Umgebung gelangen. Gesundheitliche Folgen einer Feinstaubexposition können Dauerschnupfen, Nebenhöhlenentzündungen und Asthma sein, bis hin zu Lungenkrebs. Daher sollten Laserdrucker in gut gelüfteten, vom Arbeitsplatz getrennten Räumen betrieben werden.

Phasenumwandlungen

Schmelz- und Siedepunkt.
Viele Substanzen gehen bei Änderung der Temperatur und/oder des Drucks in einen anderen Aggregatzustand (eine andere Phase) über: z. B. von fest in flüssig oder von flüssig in gasförmig und umgekehrt (Abb. 4/6). Die Kenngrößen für die Phasenumwandlung sind der Schmelzpunkt (Übergang fest → flüssig) und der Siedepunkt (Übergang flüssig → gasförmig). Die zugehörigen Temperaturen sind bei vorgegebenem Druck für eine Substanz charakteristisch, d. h., man kann eine Substanz mit Hilfe ihres Schmelz- und Siedepunktes identifizieren. Die Kenngrößen verändern sich, wenn eine Substanz durch andere Substanzen verunreinigt ist. Die Schmelz- und Siedepunkte von Reinsubstanzen können in Tabellenwerken nachgeschlagen werden.

Schmelzpunkt Siedepunkt

Schmelz- und Siedepunkt sind Reinheitskriterien für eine gegebene Reinsubstanz.

Schmelz- und Verdampfungswärme

Schmelz- und Verdampfungswärme.
Beim Schmelzen eines Feststoffes bzw. beim Verdampfen einer Flüssigkeit muss Energie zugeführt werden, um die Phasenumwandlung zu vollziehen. Die Schmelz- bzw. Verdampfungswärme (in kJ/mol) wird der Umgebung entzogen. Umgekehrt verläuft das Erstarren einer Flüssigkeit bzw. die Kondensation eines Dampfes unter Abgabe entsprechender Wärmebeträge an die Umgebung. Aufzuwendende Energiebeträge erhalten ein positives Vorzeichen (der Vorgang ist endotherm), frei werdende Wärme ein negatives Vorzeichen (der Vorgang ist exotherm).
Während einer Phasenumwandlung bleibt die Temperatur des Systems trotz Wärmezufuhr bzw. Wärmeabgabe so lange konstant, bis sämtliche Teilchen des Systems in derselben Phase vorliegen. Die zugeführte Wärme dient beim Schmelzen eines Feststoffes dazu, die Teilchen aus dem Kristallgitter loszulösen und mit einer für den flüssigen Zustand erforderlichen kinetischen Energie auszustatten. Entsprechendes gilt beim Wechsel flüssig → gasförmig. Der Zuwachs an Bewegungsenergie der Teilchen ist bei diesem Wechsel größer, entsprechend ist die Verdampfungswärme in der Regel größer als die Schmelzwärme.
Verdunsten.
Die Bewegungsenergie (= kinetische Energie) der Teilchen einer Flüssigkeit ist infolge von Zusammenstößen keineswegs gleich. Es wird immer einige Teilchen geben, die genügend Energie besitzen, um den Flüssigkeitsverband zu verlassen und in den Gasraum überzugehen. Solange die Temperatur unter dem Siedepunkt liegt, bezeichnet man den Vorgang als Verdunsten. Auch beim Verdunsten wird der Flüssigkeit bzw. der Umgebung Wärme entzogen, sie kühlt sich ab.

Verdunsten

Abkühlung durch Schwitzen

Wird es dem Menschen zu warm, beginnt er zu schwitzen. Der Wasseranteil des Schweißes verdunstet auf der Körperoberfläche. Der Vorgang entzieht dem Körper Wärme entsprechend der Verdampfungswärme des Wassers. Dadurch wird die Körpertemperatur reguliert. Unter normalen Lebensbedingungen verliert der Mensch 500 – 600 mL Wasser pro Tag, bei Sportlern und Schwerarbeitern sind bis zu 4 L pro Tag möglich. Die Werte sind nicht nur von der Temperatur, sondern auch von der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung abhängig.
Der abkühlende Effekt beim Verdampfen einer Flüssigkeit wird auch medizinisch genutzt. Durch Aufbringen von leicht siedendem Ethylchlorid ( Kap. 11.4.2) auf die Haut tritt beim Verdunsten eine so starke Abkühlung der betroffenen Hautpartien ein („vereisen”), dass kleine lokale chirurgische Eingriffe schmerzfrei vorgenommen werden können.
Der Siedepunkt ist vom Druck abhängig.
Da auch unterhalb des Siedepunktes ein Teil der Flüssigkeitsmoleküle in die Gasphase übertritt, stellt sich bei jeder Temperatur ein definierter Dampfdruck (Sättigungsdampfdruck) über der Flüssigkeit ein. Entspricht der Dampfdruck über der Flüssigkeit dem äußeren Luftdruck, dann siedet die Flüssigkeit. Verringert man den Druck über einer Flüssigkeit, so sinkt der Siedepunkt. Dies nutzt man im Labor und in der Technik, indem man Flüssigkeiten in speziellen Apparaturen durch Anlegen eines Vakuums verdampfen lässt. Die Abhängigkeit vom Luftdruck macht verständlich, warum Wasser im Hochgebirge z. B. schon bei 85 °C siedet und man dort Mühe hat, Nahrungsmittel gar zu kochen. Umgekehrt erhöht sich der Siedepunkt und damit die Dampftemperatur, wenn man den Dampf einer siedenden Flüssigkeit in einem geschlossenen Behälter hält, in dem sich ein Druck aufbauen kann, der größer als 1,013 bar ist. Im Fall von Wasser werden die so erreichbaren höheren Temperaturen zur Beschleunigung des Kochvorgangs (Dampfdrucktopf) oder zum Sterilisieren von Geräten in Medizin und Technik genutzt. In sog. Autoklaven werden Temperaturen zwischen 121 und 134 oC eingestellt (entsprechend einem Druck von 2 – 4 bar), um innerhalb von ca. 15 Minuten auch hochpathogene Krankheitserreger abzutöten. Im Phasendiagramm des Wassers (Abb. 4/7) erkennt man die Druck-Temperatur-Abhängigkeit, wenn man auf der Grenzlinie zwischen blauer und gelber Fläche nach oben geht. Die Schmelzkurve (Grenzlinie zwischen rot und blau) hat eine negative Steigung, d. h. bei hohem Druck (> 10 bar) bleibt Wasser auch bei Temperaturen unter 0 °C flüssig.

Phasendiagramm

Kohlendioxid.
Einige Substanzen gehen bei Normaldruck direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über und umgekehrt. Man bezeichnet den Übergang fest → gasförmig als Sublimation (Abb. 4/6). Ein Beispiel hierfür ist das Kohlendioxid (CO2), sein Gefrierpunkt liegt bei – 78 °C. Festes CO2 wird auch Trockeneis genannt, weil es beim Erwärmen nicht flüssig wird wie normales Eis, sondern gasförmig (Abb. 4/8, Linie A). Wenn Trockeneis in einer inerten Flüssigkeit unter Normaldruck verdampft (sublimiert), entzieht es die dafür notwendige Wärme der Flüssigkeit, die dabei bis auf – 78 °C abkühlt.

Sublimation Trockeneis

CO2 ist bei Raumtemperatur und Normaldruck gasförmig. Will man es verflüssigen, muss man den äußeren Druck erhöhen (Abb. 4/8, Linie B). In den Druckgasflaschen z. B. ist CO2 bei Raumtemperatur flüssig und entweicht daraus als Gas, was bei Bierzapfanlagen oder bei Feuerlöschern genutzt wird. Das Phasendiagramm für CO2 (Abb. 4/8) zeigt die Existenzbereiche der jeweiligen Aggregatzustände in Abhängigkeit von Druck und Temperatur. Im Vergleich dazu erkennt man im Phasendiagramm des Wassers (Abb. 4/7), dass bei Normaldruck (1,013 bar) alle drei Phasen des Wassers existieren. Die beim CO2 beschriebene Druckverflüssigung gelingt auch beim Ammoniak oder Butan (Campingkocher).

Eigenschaften von Wasser und Schwefelwasserstoff

H-Brücken.
Das gewinkelte Wassermolekül ist ein Dipol ( Kap. 3.4.9). Zwischen den Molekülen wirken elektrostatische Anziehungskräfte (Dipol-Dipol-Wechselwirkungen): Ein positiv polarisiertes H-Atom des einen Moleküls (Donator) nähert sich einem freien Elektronenpaar des negativ polarisierten O-Atoms (Akzeptor) eines Nachbarmoleküls (Abb. 4/9). Ein H-Atom überbrückt die O-Atome benachbarter Wassermoleküle. Man spricht von einer intermolekularen Wasserstoffbrückenbindung (H-Brücke), die mit ca. 20 kJ/mol nur etwa 5 – 10 % der Stärke einer kovalenten Bindung hat.

Wasserstoffbrückenbindung

Eis.
Maximal kann jedes Wassermolekül an vier intermolekularen H-Brücken beteiligt sein, wenn das O-Atom an jedem der beiden freien Elektronenpaare Akzeptor und an jedem der beiden H-Atome Donator in Richtung benachbarter Wassermoleküle ist (Abb. 4/9 A). Diese maximale Einbindung findet man beim Eis. Der hohe Raumbedarf dieser tetraedrischen Struktur ist der Grund dafür, dass Eis eine geringere Dichte hat als die Flüssigkeit Wasser und damit auf dem Wasser schwimmt. Wenn Wasser kristallisiert, entstehen vielfältige Kristallformen. Natürliche Schneekristalle z. B. beeindrucken dadurch, dass kein Kristall dem anderen gleicht. Allen gemeinsam ist ein hexagonales Bauprinzip (Abb. 4/9 B).
Clusterbildung.
Auch flüssiges Wasser ist keineswegs unstrukturiert. Die Wassermoleküle treten unter Ausbildung von H-Brücken zu Schwärmen und Ringen zusammen, z. B. bilden sich cyclische Hexamere, die zu größeren Einheiten vernetzt sind. Solche Assoziate führen zu so genannten Wasser-Clustern und sind dafür verantwortlich, dass die scheinbare Molmasse des Wassers wesentlich größer ist als die des Einzelmoleküls (Tab. 4/2). Entsprechend benötigt man vergleichsweise viel Energie, um die Wassermoleküle aus solchen Verbänden herauszulösen, d. h. das Wasser zu verdampfen. Der Siedepunkt bei Normaldruck ist extrem hoch (100 °C) im Vergleich zur Größe des Moleküls (H2O : Mr = 18), ebenso die Verdampfungswärme.

Cluster

Assoziate

Schwefelwasserstoff.
Beim Schwefelwasserstoff (H2S) ist das O-Atom des Wassers durch ein S-Atom ersetzt worden. Schwefel steht in der 3. Periode unterhalb des Sauerstoffs, d. h., es ist größer als das O-Atom und weniger elektronegativ, so dass die S–H-Bindung länger und weniger stark polarisiert ist als die O–H-Bindung im Wassermolekül. Die H2S-Moleküle sind kaum assoziiert, als Folge davon ist H2S bei Raumtemperatur gasförmig (Tab. 4/2). Wir erkennen aus dem Vergleich, dass die physikalischen Eigenschaften einer Verbindung durch intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen erheblich beeinflusst werden. H2S riecht nach verfaulten Eiern und ist eingeatmet giftig. Jüngst wurde entdeckt, dass H2S auch im normalen Stoffwechsel entsteht und als Signalmolekül an der Regulierung des Blutdrucks beteiligt ist.

Ohne Wasser läuft nichts

Wasser durchdringt den Lebensraum der Erde von der Tiefsee bis in die oberste Atmosphäre und zirkuliert in einem ständigen Wechsel zwischen Himmel und Erde. Eine ähn-liche Polarität findet man in seiner Zusammensetzung: Der kosmische Wasserstoff, den es auf der Erde in freier Form nicht gibt, wird vom erdtypischen Sauerstoff festgehalten. Das Molekül wirkt wie ein Kopf mit zwei Fühlern, die mit der Umgebung Kontakt haben. Ob flüssig oder fest, das Wasser weicht in jeder Hinsicht vom Verhalten gewöhnlicher Systeme ab, was mit der Ausbildung und der Flexibilität der Wasserstoffbrückenbindungen zusammenhängt. Unerwartete Eigenschaften, so genannte Anomalien des Wassers, sind zahlreich, besonders augenfällig ist die Änderung der Dichte in Abhängigkeit von der Temperatur. Von 100 bis 4 °C nimmt die Dichte zu, um bei weiter sinkender Temperatur dann wieder abzunehmen. Das Volumen von Eis ist 11 % größer als das von Wasser. Eis schwimmt auf dem Wasser, während sich das dichtere 4 °C kalte Wasser in den unteren Schichten sammelt. Die mittlere Temperatur auf der Erde liegt deutlich vom Schmelz- und Siedepunkt entfernt im Flüssigkeitsbereich des Wassers, was eine der Voraussetzungen für die Entstehung des Lebens ist.
Wasser als Bestandteil der Zellen durchdringt jedes Lebewesen der Erde. Der Mensch besteht bis zu 70 % aus Wasser, er muss täglich etwa 2 L davon aufnehmen und scheidet eine entsprechende Menge aus. Wasser ist ein Lebensmittel. Dazu wird es durch die Fähigkeit, Binnenstrukturen (Cluster) auszubilden und sich den Umgebungseinflüssen anzupassen. So ordnen sich die Cluster in der Nähe einer Zellmembran oder eines Enzyms anders als in einem Wassertropfen. Jedes Ereignis im Zytoplasma einer Körperzelle steht durch das Wasser mit vielen gleichzeitig ablaufenden Ereignissen unmittelbar in Verbindung, Wasser trägt alle Lebensprozesse. Strittig ist in diesem Zusammenhang z. B., ob das Wasser Träger von Information sein kann, die sich den Clustern einprägt und so stabil ist, dass sie sich der Umgebung mitteilt. Da selbst das reine Wasser der Wissenschaft noch viele Rätsel aufgibt, verwundert es nicht, dass die Bedeutung des Wassers für das Leben nur anfänglich verstanden wird.

Haben Zellen eine Wasserleitung?

Jede Zelle ist von einer Zellmembran (Plasmamembran) umgeben, die hilft, das innere Milieu aufrechtzuerhalten. Die Zellmembran besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht (Bilayer), die jedoch nur eine sehr begrenzte Durchlässigkeit für Wasser aufweist. Zusätzliche Bausteine, z. B. Proteine, die in die Membran integriert sind, bilden u. a. Poren (Kanäle) oder komplexere Transportsysteme, damit Ionen und verschiedene Metaboliten in der einen oder anderen Richtung passieren können. Wie Wasser durch die Zellmembran hindurchtritt, war lange umstritten, dabei ist die gezielte Führung des Wassers außer in den Nieren auch für die Aufrechterhaltung des Liquors und die Ausscheidung von Tränen, Speichel, Schweiß und Gallenflüssigkeit bedeutsam.
Als wirksames „Wasserleitungssystem” der Zellen sind Membranproteine erkannt worden, so genannte Aquaporine. Sie sind keine Pumpen oder Austauscher, sondern bilden Poren, durch die das Wasser die Zellmembran rasch durchqueren kann, viel rascher als durch Diffusion. Die treibende Kraft dabei ist die Osmose ( Kap. 5.5.4). Ein kanalvermittelter Wassertransport kann reguliert werden. Das erste Aquaporin, ein 28-kDa-Protein, wird z. B. durch Quecksilberverbindungen gehemmt. Das Aquaporin ist wie ein Stundenglas gebaut, an der engsten Stelle passt gerade ein Wassermolekül hindurch, H3O-Ionen werden z. B. komplett zurückgehalten. Es überrascht schon, dass die Natur für das allgegenwärtige Wasser spezielle Membranproteine entwickelt hat. Das „Wasserleitungssystem” ist vollkommen selektiv, transportiert also nichts anderes als Wasser.

Aquaporine

Reinstoffe und Stoffgemische

Unterscheidungsmerkmale

Bei der Besprechung der Aggregatzustände und Phasenumwandlungen wurde zunächst von Einstoffsystemen ausgegangen, deren Merkmal es ist, dass sie sich mit physikalischen Methoden nicht weiter zerlegen oder auftrennen lassen.

Chemische Elemente und Verbindungen sind Reinstoffe (= Reinsubstanzen). Sie haben eine definierte chemische Zusammensetzung und definierte physikalische Eigenschaften, wie z. B. Schmelz- und Siedepunkt, Dichte, elektrische Leitfähigkeit, optische und chromatographische Daten.

Im Gegensatz zu Reinstoffen ist für Stoffgemische typisch, dass sie sich oft mit physikalischen Methoden (z. B. Destillation, Kristallisation, Chromatographie, Kap. 5.6) in Reinstoffe auftrennen lassen. Die chemische Zusammensetzung von Stoffgemischen ist nicht definiert, entsprechend schwanken die physikalischen Eigenschaften in weiten Grenzen. Alle Lösungen sind Stoffgemische, sie setzen sich aus dem Lösungsmittel und den darin gelösten Stoffen zusammen, Entsprechendes gilt für alle Körperflüssigkeiten.
Reinstoffe, wie die chemischen Elemente und die große Zahl chemischer Verbindungen, kommen in der Natur vergleichsweise selten vor. Will man aus natürlichen Stoffgemischen Reinstoffe gewinnen, so ist eine Stofftrennung mit Hilfe analytischer Trennverfahren ( Kap. 5.6) erforderlich. Aber auch Arzneistoffe, die chemisch hergestellt wurden (z. B. Aspirin oder Antidepressiva) müssen vor der Anwendung Trennverfahren unterworfen werden, um unerwünschte Nebenkomponenten abzutrennen. Dies erhöht die Kosten für das Arzneimittel, ist aber unverzichtbar, weil Verunreinigungen unerwünschte Nebenwirkungen auslösen können.

Homogen und heterogen

Ein Stoffsystem in einem Aggregatzustand, das nach außen einheitlich ist, bezeichnet man als Phase. Besteht ein System nur aus einer Phase, ist es homogen, liegen mehrere Phasen vor, ist es heterogen.

homogen, heterogen

Homogene Systeme.
Beispiele für homogene Systeme sind Reinstoffe in nur einem Aggregatzustand:
  • Ein geschlossener Glaskolben gefüllt mit O2-Gas: Die Gasphase ist homogen.

  • Ein Glas Wasser: Die Wasserphase ist homogen.

  • Ein Goldbarren: Die feste Phase ist homogen.

Homogen sind aber auch:
  • Gasmischungen (z. B. Atemluft, die sich rein und trocken aus 78 % N2, 21 % O2, 0,04 % CO2 und Edelgasen zusammensetzt und zusätzlich wechselnde Anteile Wasserdampf, d. h. Luftfeuchtigkeit, enthält).

  • Lösungen (z. B. eine Salzlösung).

  • Legierungen (z. B. Messing).

Lösungen.
Ob eine Lösung homogen oder heterogen ist, hängt auch davon ab, ob man sie mit dem bloßen Auge, mit einem Licht- oder einem Elektronenmikroskop betrachtet. Man spricht von echten Lösungen, wenn der gelöste Stoff niedermolekular und klein ist (< 3 nm). Das System ist dann molekular-dispers. Bei kolloidalen Lösungen sind Makromoleküle mit einer Größe von 3 – 200 nm gelöst. Solche Lösungen verhalten sich anders als echte Lösungen, das System wird als kolloid-dispers bezeichnet, wobei seine Einordnung als homogen oder heterogen umstritten ist.

echte Lösung kolloidale Lösung

Tyndall-Effekt im Auge

Durchdringt ein Lichtstrahl eine kolloidale Lösung, so wird das Licht gestreut und der Lichtstrahl ist von der Seite sichtbar (Tyndall-Effekt). Eine derartige Lichtstreuung lässt sich beobachten, wenn Sonnenstrahlen Nebelschwaden (z. B. in einem Wald) durchdringen. Bei einer Entzündung im vorderen Augenabschnitt (Uveitis anterior) kann sich das normalerweise molekular-disperse Kammerwasser in eine kolloidale Lösung verwandeln und das Sehvermögen aufgrund einer unerwünschten Lichtstreuung stark einschränken. Als Ursache hat man Eiweißmoleküle und andere größere Zellbestandteile erkannt, die durch den gestörten Stoffwechsel des Auges in das Kammerwasser eintreten. Der Augenarzt nutzt den Tyndall-Effekt auch zur Diagnose, indem er die Intensität des Streulichts, das ein Lichtstrahl verursacht, beobachtet.
Heterogene Systeme.
Eine Flüssigkeit, bei der man die mitgeführten Teilchen mit dem Auge oder mit einem einfachen Lichtmikroskop erkennen kann, wird als heterogen eingestuft, das System ist grob-dispers. Dies gilt z. B. für das Blut, das im Blutplasma Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten mitführt. Heterogene Systeme enthalten mehrere homogene Teilsysteme, die oft auch mit bloßem Auge sichtbar sind. Auch Reinstoffe liegen heterogen vor, sobald sie zwei Phasen bilden: Eis/Wasser oder Wasser/Wasserdampf. Bei Stoffgemischen treten heterogene Systeme auf, wenn sich zwei oder mehr Stoffe nicht ineinander lösen. Die Stoffe können dabei in den gleichen oder verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen, z. B. Malerfarbe (Pigment in Wasser) oder eine Creme (Öl in Wasser). Die sich bildenden Systeme werden durch spezielle Namen gekennzeichnet (Tab. 4/3). Der Stoff, der überwiegt, heißt Dispersionsmittel, der hinzukommende Stoff wird im Dispersionsmittel dispergiert.

Suspension Emulsion Aerosol

Arzneimittel werden häufig nicht in homogener Form verabreicht, sondern in heterogener Form als Gemenge (in Tabletten oder Zäpfchen), als Suspension (zum Einnehmen oder Injizieren) oder als Aerosole (zum Inhalieren). Viele Umweltgifte erreichen den Menschen über die Atemluft, die die belastenden Stoffe als Aerosol in Form von Staub, Rauch oder Nebel mit sich führt.
Die Einteilung der Stoffe, aus denen sich die Materie aufbaut, wird in Abbildung 4/10 nochmals zusammengefasst.

Checkliste

Folgende Bezeichnungen/Begriffe sollten Sie erklären oder definieren (s. a. Glossar) und – wo möglich – Abkürzungen oder Beispiele angeben können:

Aggregatzustand – Phasenumwandlung – allgemeines Gasgesetz – ideales Gas – Normaldruck – absoluter Nullpunkt – Molvolumen – Oberflächenspannung – Viskosität – amorph – kristallin – Modifikationen – Siedepunkt – Schmelzpunkt – Sublimation – verdampfen – kondensieren – verdunsten – Trockeneis – Verdampfungswärme – Reinstoff – Schmelzwärme – Wasserstoffbrückenbindung – homogenes System – heterogenes System – Suspension – Emulsion – Aerosol – kolloidale Lösung.

Aufgaben

  • 1.

    Wie ändern sich kinetische Energie und Ordnung der Teilchen eines Stoffes beim Wechsel der Aggregatzustände von fest über flüssig in gasförmig?

  • 2.

    Warum verwendet man Quecksilber trotz seiner Giftigkeit in Thermometern?

  • 3.

    Warum bilden Flüssigkeiten, wie z. B. Wasser oder Quecksilber, Tropfen?

  • 4.

    Was versteht man unter Modifikationen eines Elementes? Nennen Sie ein Beispiel!

  • 5.

    Was ist ein Kristallgitter?

  • 6.

    Wie verändert sich der Siedepunkt einer Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Druck?

  • 7.

    Welche Phasenumwandlung tritt bei der Sublimation ein?

  • 8.

    Erklären Sie, warum Wasser aus einem offenen Gefäß bei Raumtemperatur langsam verdunstet!

  • 9.

    Kann Eis sublimieren? Wenn ja, welche Bedingungen wären dazu nötig?

  • 10.

    Was versteht man unter den Anomalien des Wassers?

  • 11.

    Wie stellt man sich vor, dass das Wasser zum Träger von Informationen wird?

  • 12.

    Wenn man einen Energiebetrag von 40,7 kJ benötigt, um 1 Mol Wasser zu verdampfen, welche Wärme (in kJ) wird dann frei, wenn 1 Mol Wasserdampf kondensiert?

  • 13.

    Wenn von der Hautoberfläche 540 mL Wasser verdunsten, welche Wärme (in kJ) wird dem Körper dann entzogen? Für die Berechnung benötigen Sie die Angabe aus Aufgabe 12.

  • 14.

    Beim Aufbringen einer leicht siedenden Flüssigkeit auf die Haut eines Menschen kann man die betroffene Hautpartie vereisen. Warum?

  • 15.

    Was ist Trockeneis und wofür kann man es verwenden?

  • 16.

    Gegeben sind die Schmelz- bzw. Siedepunkte der Substanzen A und B: A (Schmp. – 138 °C/Sdp. – 0,5 °C) und B (Schmp. – 98 °C/Sdp. 65 °C). a) In welchem Aggregatzustand befinden sich die Substanzen bei 10 °C? b) Welche Substanz hat bei – 10 °C den höheren Dampfdruck und warum? c) Welche der Substanzen neigt wohl eher zur Ausbildung von H-Brücken?

  • 17.

    Ordnen Sie folgende Verbindungen nach steigenden Siedepunkten: CH4, HF, NH3 und H2!

  • 18.

    Wenn Sie ein Gasfeuerzeug nachfüllen wollen, dann befindet sich in der Nachfüllflasche, die Sie kaufen, eine Flüssigkeit. Warum?

  • 19.

    Was sind Reinstoffe? Was sind Reinheitskriterien?

  • 20.

    Wie viel % Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid enthält die Erdatmosphäre?

  • 21.

    Worin unterscheidet sich eine echte von einer kolloidalen Lösung?

  • 22.

    Kennzeichnen Sie die folgenden Systeme als homogen oder heterogen: Staub, Schaum, Luft, Quellwasser, Mayonnaise, Milch, Malerfarbe, Zahngold, Blut, schmelzendes Eis!

Bedeutung für den Menschen

Körperflüssigkeiten (Wassergehalt in %)

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