MAP at Karlsruher Institut für Technologie

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Wasserstoff: positive Partialladung

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Wasserstoffbrückenbindungen? Biologie und Wasser

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Einzigartige Eigenschaften von Helium?

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Gewinnung der Edelgase?

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Vorkommen der Halogene?

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Darstellung von Brom?

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Chlorige Säure?

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Disproportionierung von Chlor in Wasser

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Vorkommen Sauerstoff?

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Wasser?

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Wasserstoffperoxid? Verwendung

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Schwefel Vorkommen?

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MAP

Wasserstoff: positive Partialladung

Wasserstoffbrückenbindungen: Wasser, Ammoniak, HF


MAP

Wasserstoffbrückenbindungen? Biologie und Wasser

Grund für die geringe dichte bei Eis. 

Wasserstoffbrückenbindungen halten organische Moleküle( Proteine, DNA) zusammen.

MAP

Einzigartige Eigenschaften von Helium?

Kühlt man Helium bis fast zum absoluten Nullpunkt ab, so ist es immer noch
eine Flüssigkeit. Selbst bei einer Temperatur von 1 K benötigt man einen Druck
von 2,5 MPa (25 bar), um es zu verfestigen. Flüssiges Helium ist eine erstaun-
liche Substanz: Bei einem Druck von 1000 hPa kondensiert das Gas bei 4,2 K
zu einer normalen Flüssigkeit, die als Helium I bezeichnet wird. Kühlt man
weiter ab, erhält man bei 2,2 K eine Flüssigkeit (Helium II) mit völlig anderen
Eigenschaften. Helium II verfügt beispielsweise über eine außerordentlich hohe
thermische Leitfähigkeit: Sie ist 106-mal höher als die von Helium I und sogar
weit höher als die des Silbers, dem bei Raumtemperatur besten metallischen
Wärmeleiter. Noch faszinierender ist, dass die Viskosität fast auf null sinkt. In
einem offenen Gefäß „klettert“ Helium II buchstäblich die Gefäßwände hoch
und fließt über den Rand. Es handelt sich hier um ein nur quantenphysikalisch
erklärbares Phänomen. Entscheidend ist dabei, dass 4He-Atome – mit einem
Gesamtspin von null – zu den als Bosonen bezeichneten Teilchen gehören.

MAP

Gewinnung der Edelgase?

Helium: Abtrennung aus dem Erdgas

Neon, Krypton, Xenon: Linde-Verfahren; Nebenprodukt bei Gewinnung von N2 und O2 aus Luft

Argon: Linde-Verfahren; Nebenprodukt bei Ammoniaksynthese( Anreicherung bei der ungebrauchten H2/N2-Mischung)

MAP

Vorkommen der Halogene?

Fluor in der Erdkruste als:

Flussspat (CaF2),
Apatit (Ca5(PO4)3(OH, F)) und Kryolith
(Na3[AlF6])

Die anderen Halogene im Meerwasser: als gelöste Ionen, aber durch trocken in Salzform:

Steinsalz (NaCl), Sylvin (KCl),
Carnallit (KMgCl3 · 6 H2O) und Bromcar-
nallit (KMg(Cl, Br)3 · 6 H2O). Sylvinit ist
ein Salzgestein aus NaCl und KCl.

Iod: im Meerwasser in Algen und Schwämmen angereichert.

Höhere Gehalte an Iod kommen im Chile-
salpeter (NaNO3) als Lautarit (Ca(IO3)2)
vor.

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Darstellung von Brom?

Oxidation mit elementarm Chlor

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Chlorige Säure?

Darstellung:

Durch Umsetzung von Ba(ClO2)2 mit Schwefelsäure

Verwendung: NaClO2 mit NaCl als Bleichmittel

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Disproportionierung von Chlor in Wasser

Cl2 +H2O --> HCl+ HOCl

durch HCl sauer

durch HOCl oxidieren

Bleichmittel

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Vorkommen Sauerstoff?

Sauerstoff ist das häufigste Element der Erdkruste. Es kommt elementar mit einem
Volumenanteil von 21% in der Luft vor, gebunden im Wasser und in vielen weiteren
Verbindungen (Silicate, Carbonate, Oxide usw.).

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Wasser?

Zwischen den H2O-Molekülen sind Wasserstoffbindungen vorhanden, die für
die Eigenschaften des Wassers ausschlaggebend sind. 2 sogar


Anomalien: 

Schmelzpunkt, Siedepunkt.


Dichtemaximum: leigt bei 4°C aufgrund der Wasserstoffbrückenbindungen. Wichtig, weil dadurch Eis oben schwimmt


Druckanomalie:

Wasser geht nicht
wie die meisten Flüsigkeiten bei hohem Druck in die kristalline Form über. Im Pha-
sendiagramm von Wasser hat die Schmelzkurve daher eine negative Steigung.

. Unter Druck schmilzt Eis bei Temperaturen unter 0°C


Wärmekapazität: sehr hohe Wärmekapazität--> wichtig für Ozeanzirkulation


Gashydrate (Clathrathydrate):

Bildet Lücken aus wodurch Gastmoleküle in diese Lücken können. Methan z.B.

Große Methanvorkommen, in Permafrostregionen und Ozeanböden


Auf Erde nur 2,6% Süßwasser; nur 0,03% Trinkwasser

Entsalzungsanlagen--> Verdampfen oder durch Membran pressen


Wasser ist eine sehr beständige Verbindung. Bei 2 000 (C sind nur 2%Wassermo-
leküle thermisch in H2- und O2-Moleküle gespalten

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Wasserstoffperoxid? Verwendung

Wegen seiner Oxidationswirkung dient H2O2 als Desinfektionsmittel und als
Bleichmittel


Die Reaktivität von Ozon, O3 wird durch H2O2 stark erhöht. Die Reaktion von
H2O2 mit O3 wird industriell als Peroxon-Prozess eingesetzt, um Bakterien abzutöten

(Perborat NaBO2(OH)2 ·3H2O (vgl. S. 610) ist Bestandteil von Wasch-
mitteln.)

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Schwefel Vorkommen?

Schwefel kommt in der Natur elementar in weit verbreiteten Lagerstätten vor.
Verbindungen des Schwefels, vor allem die Schwermetallsulfide, besitzen größte Be-
deutung als Erzlagerstätten. Einige wichtige Mineralien sind: Pyrit FeS2, Zinkblende
ZnS, Bleiglanz PbS, Kupferkies CuFeS2, Zinnober HgS, Schwerspat BaSO4, Gips
CaSO4 ·2H2O, Anhydrit CaSO4.

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