Wasser ist eine sehr wichtige chemische Verbindung, da es die meisten Gewebe und Organe des menschlichen Körpers ausmacht. Was wissen wir über dieses lebenswichtige Element?
Was genau ist Wasser? Im menschlichen Körper befindet sich ein Skelett, das dem Körper Härte und Stärke verleiht. Es ist dem Skelett zu verdanken, dass eine Person ruhig stehen kann, ohne Angst zu haben, zu fallen. Wasser ist so eine Art Skelett. Es besteht aus den kleinsten Teilchen - Atomen, wie jede andere chemische Verbindung auf der Erde. Eines der Atome ist Wasserstoff und das andere Sauerstoff. Sie wissen wahrscheinlich, dass die Luft, die wir atmen, auch Sauerstoff enthält. Ein integrales Wasserteilchen wird als Molekül bezeichnet. Wenn sich viele Wassermoleküle miteinander vermischen, können wir das Wasser als Objekt sehen, es trinken oder zum Beispiel zum Waschen nutzen.
Wie entsteht ein Wassermolekül?
Ein Wassermolekül besteht aus drei Atomen: einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen, die wie kleine Magnete fest miteinander verbunden sind. Jedes Atom besteht aus Materie und hat einen Kern in der Mitte.
Atome unterscheiden sich durch ihre Ordnungszahlen. Die Ordnungszahl jedes Atoms hängt von der Anzahl der Protonen im Kern dieses Atoms ab. Protonen sind kleine positiv geladene Teilchen. Ein Wasserstoffatom hat nur ein Proton in seinem Kern, während Sauerstoff acht hat. Der Kern enthält auch ungeladene Teilchen, die Neutronen genannt werden.
Neben Protonen und Neutronen finden sich auch negativ geladene Elektronen in Atomen, die sich in der Elektronenwolke um den Atomkern befinden. Die Anzahl der Elektronen in einem Atom ist gleich der Anzahl der Protonen im Kern. Es ist die gegenseitige Anziehung von Protonen und Elektronen, die die Integrität des Atoms sicherstellt.
Welche Zustände (Phasen) kann Wasser annehmen?
Wasser existiert in drei Zuständen: fest, flüssig und gasförmig. Bei normaler Temperatur etwa 25 o C ist es flüssig, aber unter 0 o C Wasser gefriert und wird zu Eis. Im gasförmigen Zustand hat Wasser Temperaturen über 100 o C. Dies ist der Siedepunkt von Wasser, bei dem es zu verdampfen beginnt. Wasser wird zu einem farb- und geruchlosen Gas.
Die Verdunstungsrate von Wasser hängt von der Temperatur ab: Je höher sie ist, desto schneller verdunstet das gesamte Wasser.
Was passiert, wenn sich der Zustand des Wassers ändert?
Der Übergang von einem flüssigen in einen festen oder gasförmigen Zustand wird als Phasenumwandlung bezeichnet. Wenn eine chemische Substanz wie Wasser in einen anderen Phasenzustand übergeht, ändern sich ihre physikalischen Eigenschaften, aber die chemischen Eigenschaften bleiben unverändert. Dies liegt daran, dass die chemische Struktur gleich bleibt, aber die Moleküle, aus denen die Substanz besteht, voneinander entfernt sind. Im festen Zustand sind die Moleküle ziemlich dicht, aber im flüssigen Zustand weichen sie voneinander ab. Wasser wird durch die Trennung von Molekülen flüssig. Wenn Wasser vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht, bewegen sich die Moleküle noch weiter auseinander. Deshalb können wir solches Wasser nicht sehen.
Warum schwimmt Eis auf Wasser?
Wenn eine Chemikalie gefriert, rücken ihre Moleküle näher zusammen. Wasser ist eine Ausnahme von dieser Regel: Es gefriert unter 0 o C jedoch, wenn die Temperatur um mehr als 4 fällt o C beginnt sich das Wasser wieder auszudehnen. Dadurch wird seine Dichte geringer. Die Dichte eines Stoffes bezieht sich auf sein Gewicht in Kilogramm pro Kubikmeter des Stoffes. Wenn sich zwei Substanzen mischen, aber nicht ineinander auflösen, schwimmt die Substanz mit geringerer Dichte auf der anderen Substanz. In unserem Fall ist eine solche Substanz Eis, da seine Dichte geringer ist als die Dichte von Wasser.
Warum lösen sich nicht alle Substanzen in Wasser auf?
Die Fähigkeit einer Substanz, sich in Wasser zu lösen, wird durch ihre Polarität bestimmt. Eine polare Substanz ist eine Substanz, die wie ein Magnet zwei Pole hat. Wenn eine andere Chemikalie ebenfalls polar ist, werden die Pole dieser Substanzen voneinander angezogen, wodurch sich die Substanzen vermischen. Gleiches gilt für die Auflösung von Stoffen in Wasser.
Stoffe, die keine Pole haben, werden unpolare Stoffe genannt. Beispielsweise ist Öl eine unpolare Substanz. Deshalb kann Öl nicht in Wasser gelöst werden. Übrigens schwimmt Öl wie Eis auf der Wasseroberfläche, da seine Dichte geringer ist als die von Wasser.
Was ist hartes Wasser?
Wenn Wasser als "hart" bezeichnet wird, bedeutet dies, dass es mehr Salze enthält als normales Wasser. Das sind vor allem Calcium- und Magnesiumsalze. Der Härtegrad des Wassers steigt mit zunehmender Menge an gelöstem Calcium und Magnesium.
Magnesium- und Calciumionen werden positiv infiziert. Aufgrund ihrer Anwesenheit lösen sich andere positiv geladene Substanzen in hartem Wasser weniger gut als in Wasser, das kein Calcium und Magnesium enthält. Aus diesem Grund löst sich Seife in hartem Wasser nicht sehr gut auf.
Was sind physikalische und chemische Eigenschaften?
Physikalische Eigenschaften eines Stoffes sind Eigenschaften, die sich auf einen chemisch unveränderten Stoff beziehen. Chemische Eigenschaften sind Eigenschaften, die in der Chemie häufig verwendet werden, um den Zustand eines Stoffes zu bestimmen. Physikalische und chemische Eigenschaften können Aufschluss über das Verhalten eines Stoffes unter bestimmten Bedingungen geben.
Was sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasser?
Wasser hat mehrere physikalische und chemische Eigenschaften, die oft isoliert voneinander verwendet werden. Folgende Eigenschaften können wir benennen:
- Dichte . Die Dichte von Wasser bezieht sich auf das Gewicht einer bestimmten Wassermenge. Die Dichte wird normalerweise in Kilogramm pro Kubikmeter ausgedrückt (eine physikalische Eigenschaft).
- Temperaturfunktionen. Dazu gehören Änderungen des Wassers beim Erhitzen, die Temperatur des Übergangs von Wasser in den gasförmigen Zustand und ähnliches (physikalische Eigenschaft).
- Elektrische Leitfähigkeit. Gibt die Strommenge an, die Wasser leiten kann (eine physikalische Eigenschaft).
- Lichtabsorption. Das ist die Lichtmenge, die eine bestimmte Menge Wasser pro Zeiteinheit absorbieren kann (eine chemische Eigenschaft).
- Viskosität. Diese Eigenschaft gibt die Dichte des Wassers an und bestimmt dessen Beweglichkeit. Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität ab. Das bedeutet, dass Wasser bei höheren Temperaturen beweglicher wird (eine physikalische Eigenschaft).
- Der pH-Wert des Wassers. pH-Werte liegen auf einer Skala von 1 bis 14. Der pH-Wert gibt an, ob ein Stoff sauer (pH 1 bis 6), neutral (pH=7) oder basisch (pH 8 bis 14) ist. Der pH-Wert eines Stoffes hängt von der Anzahl der Wasserstoffatome in seiner Zusammensetzung ab. Je mehr Wasserstoffatome ein Stoff enthält, desto niedriger ist sein pH-Wert. Eine Substanz, die viele Wasserstoffatome enthält, ist sauer. Der pH-Wert kann mit einem speziellen farbigen Papier gemessen werden, das in eine Lösung einer Substanz getaucht wird. Die Farbe des Papiers zeigt den pH-Wert der jeweiligen Substanz (chemische Eigenschaft).
- Alkalinität des Wassers. Dies ist die Fähigkeit von Wasser, eine Säure oder Base zu neutralisieren, sodass sich der pH-Wert des Wassers nicht ändert (eine chemische Eigenschaft).