Chemie verstehen 4, Schulbuch

29 Grundmuster chemischer Reaktionen  Lernzielkontrolle 8, Seite 91 3. Was ist die Besonderheit des Wassermoleküls? Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen immer zwei Teile Wasserstoffgas (H 2 ) und ein Teil Sauerstoffgas (O 2 ). Daraus lässt sich schließen, dass jedes einzelne Wassermolekül ebenfalls Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2 : 1 enthält. Die Summenformel des Wassermoleküls ist H 2 O . Der verbogene Wasserstrahl (Abb. 29.2) Halte ein geriebenes PVC-Rohr zu einem dünnen gefärbten Wasserstrahl. Der Strahl lässt sich ablenken. Einige Tröpfchen werden sogar weggeschleu- dert. Durch die Ablenkung des Wasserstrahls bei V4 erkennst du, dass Wasser- moleküle elektrische Pole besitzen müssen. Das Sauerstoffatom zieht die Elektronen der beiden Wasserstoffatome an sich und bildet den negativen Pol, die Wasserstoffseite den positiven Pol (Abb. 29.1). M Das Wassermolekül H 2 O besitzt zwei elektrisch geladene Pole. Es ist ein Dipol-Molekül. Die Sauerstoffseite bildet den negativen, die Wasserstoffseite den positiven Pol. 4. Wie wirken sich die Pole eines Wassermoleküls aus? Wasser als Lebensgrundlage: Während andere Stoffe mit ähnlich kleinen Molekülen (zB CO 2 , N 2 , …) zwischen 0 °C und 100 °C bereits gasförmig sind, ist Wasser bei diesen Temperaturen flüssig. Das liegt daran, dass die Wasser- moleküle einander anziehen und größere Molekülgruppen bilden. Durch die Ausbildung sechseckiger Strukturen hat Eis eine geringere Dichte als Wasser (Abb. 29.3). Dies ist eine Grundlage für das Leben auf der Erde. Wasser als Lösungsmittel: Salpeterkristalle (Abb. 29.4) Löse in einem großen Reagenzglas Kaliumnitrat (Kalisalpeter) in heißem Wasser, bis ein wenig Bodensatz bleibt. Stellst du das Reagenzglas in kaltes Wasser, wachsen rasch nadelförmige Salpeterkristalle. Sodawasser (Abb. 29.5) Fülle eine 100-ml-Spritze mit 50ml CO 2 . Ziehe 50ml kaltes Wasser dazu auf. Verschließe die Spritze luftdicht und schüttle kräftig. Wie vielml CO 2 haben sich im Wasser gelöst? Probiere den Versuch mit warmem Wasser. Wasser ist ein gutes Lösungsmittel für Stoffe, die aus Ionen bestehen oder deren Moleküle selbst elektrische Pole haben. Die Wassermoleküle um- schließen die Ionen oder Moleküle – sie bilden eine Hydrathülle – und transportieren sie ab (Abb. 29.6). V4 V5 V6 − − + + − − + − − + + − − + − −−− + − + ++ ++ + + −− + − + − − 29.6 Der Lösungsvorgang bei einem Salzkristall − + Wasserdampf Wasser Eiskristall 0°C Wasserstoffbrücken 29.3 Wasser ist zwischen 0 °C und 100 °C flüssig. Eis hat eine geringere Dichte als Wasser. negativer Pol O H H positiver Pol O H H α α=104,5° 29.1 Durch den Bindungswinkel von 104,5° und die starke Bindung der Elektronen der Wasserstoffatome an das Sauerstoffatom ist das Wassermolekül ein Dipol-Molekül. 29.2 Der verbogene Wasserstrahl: Die Wassermoleküle drehen sich zum gelade- nen Stab. 29.4 Salpeterkristalle: Viele Feststoffe werden in heißem Wasser besser gelöst! heiße Kalium- nitratlösung Kaliumnitrat- kristalle kalte, gesättigte Kaliumnitratlösung 29.5 Sodawasser: Gase lösen sich in kaltem Wasser besser! 50ml Wasser 50ml CO 2 } } 19ml CO 2 übrig. 31ml CO 2 in 50ml Wasser gelöst. } } Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv