Chemie begreifen, Schulbuch

In Tonen sind zwischen den Schichten aus SiO 4 -Tetraedern Wasser-Moleküle eingelagert. Diese dienen als Vorrat für Pflanzen und machen das Material formbar. Beim Brennen werden die Wasser-Moleküle entfernt, sodass harte Gegenstände entstehen. Gläser bestehen überwiegend aus SiO 4 - Tetraedern, die in ungeordneter Weise untereinander verknüpft sind. Farbe, Härte, Schmelzverhalten und Licht- brechung werden durch eingelagerte Kationen beeinflusst. Zement ist ein künstliches Silicat mit Calcium- und Aluminium-Ionen. Mit Wasser bilden sich neue Kristalle, deren Verwachsen die Festigkeit des Betons verursacht. Die Ionen austauschende Wirkung der Silicate ist für das Pflanzenwachstum unerlässlich: Die Stickstoff-Moleküle der Luft werden durch Stickstoff fixierende Bakterien – oder technisch nach dem Haber-Bosch-Verfahren (siehe J6) – in Ammonium-Ionen umgewandelt. Diese werden zB von Tonmineralien festgehalten und kön- nen von der Pflanze langsam gegen H + -Ionen ausgetauscht werden. Nitrifizierende Bakterien wandeln die Ammonium-Ionen in Nitrat-Ionen um, die wasserlöslich, mobil und für die Pflanze sofort verfügbar sind. Denitrifizierende Bakterien schließen den Stickstoffkreislauf und sorgen dafür, dass die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre erhalten bleibt. Silicat aus einzelnen Tetraedern Ketten innerer Mantel kontinentale Kruste kontinentale Kruste Schichten Gerüsten Formel SiO 4 4– SiO 3 2– SiO 2 uam. »SiO 2,5 – « = Si 2 O 5 2– Hauptvorkommen Beispiele Olivin Pyroxene Asbest Glimmer Ton Quarz Feldspat Für besonders Interessierte Das Wichtigste S2 214 Da Silicium ein Halbmetall ist, können die SiO 4 -Tetraeder als mehratomige Anionen oder Komplexe aufgefasst werden. Die SiO 4 - Tetraeder sind meistens zu Ketten, Schichten, dreidimensionalen Gerüsten, Ringen oder Bändern verknüpft. Im Tetraederzentrum kann das Silicium- durch ein Aluminiumatom ersetzt sein. Kationen (zB Na + , K + , Mg 2+ , Fe 2+ . . . und auch H + ) sorgen bei den meist riesigen Silicat-Anionen für den Ladungsaus- gleich und den Zusammenhalt des Gitters. Die Kationen befinden sich in Hohl- und Zwischenräumen und können bei manchen Silicaten ausgetauscht werden. Nur Kohlenstoffatome sind in der Lage, noch mehr verschiedenartige Stoffteilchen aufzu- bauen als die Siliciumatome. große Dichte kleine Dichte Die Ladung wird zunehmend kleiner, und die Anordnung der SiO 4 -Tetraeder weist mehr Hohlräume auf. Atmosphär e Biosphär e Lithosphär e N 2 Proteine NO 3 --- NH 4 Stickstoff fixierende Bakterien nitrifizierende Bakterien Nahrungsaufnahme Nahrungsaufnahme Ausscheidung Verwesung Ausscheidung Verwesung Bakterien denitrifizierende Stickstoffkreislauf Die Erde als Silicatkugel mit einem Metallkern Kern Kruste: 5 – 60 km 400km 2500km 3500km Lithosphäre = äußerer, fester Mantel innerer Mantel Lithosphäre = äußerer fester Mantel Nur zu Prüfzwecken h k – Eigentum f des h Verlags öbv