doc - ChidS
Werbung
Philipps-Universität Marburg Fachbereich Chemie Sommersemester 2007 Seminar: Übungen im Experimentalvortrag Referentin: Anne Wehner Leitung: Prof. Dr. U. Koert, Prof. Dr. B. Neumüller, Dr. P. Reiß Hinweis: Dieses Protokoll stammt von der Seite www.chids.de (Chemie in der Schule). Dort können unterschiedliche Materialien für den Schulunterricht heruntergeladen werden, unter anderem hunderte von Experimentalvorträgen so wie der vorliegende: http://www.chids.de/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.html Experimentalvortrag Chemie „Lebensquell Wasser“ 1 Inhaltsverzeichnis 1. Wasser – ohne geht nichts..................................................... S. 3 Experiment 1: Tanzender Wassertropfen Experiment 2: In Wasser löst sich Luft Experiment 3: Leitet Wasser den Strom? Experiment 4: Brausepulver Experiment 5: Gasförmiges Wasser 2. Wasser unter die Lupe........................................................... S. 10 Experiment 6: Oberflächenspannung 3. Wasser und Eis...................................................................... S. 13 Experiment 7: Eis sprengt Glas Demonstration 1: Eiswürfel Demonstration 2: Dichte Eisberg 4. Rund ums Trinkwasser........................................................... S. 16 Experiment 8: Feinreinigung durch Aktivkohlefilter 5. Wasserhärte............................................................................S. 22 Demonstration 3: Sind Salze in Wasser gelöst? 6. Wassersynthese..................................................................... S. 24 7. Qualitativer Nachweis von Wasser......................................... S. 25 Experiment 9: Wassernachweis mit Kupfersulfat Demonstration 4: Herstellen von Chloridpapier 8. Mangelware: Wasser.............................................................. S. 28 9. Schulbezug............................................................................. S. 29 10. Literatur................................................................................ S. 30 2 1. Wasser – ohne geht nichts 1.1. Die wichtige Bedeutung von Wasser Wasser ist die wichtigste Substanz der Welt, denn ohne Wasser gibt es kein Leben. Wasser ist unter Normalbedingungen eine geruch-, geschmack- und farblose Flüssigkeit (bei Temperaturen zwischen 0 °C und 100 °C). Es ist lichtdurchlässig, was besonders für die Lebewesen im Meer von Bedeutung ist. Wasser ist zudem ein guter Wärmespeicher. Beispielsweise können die Zitrusfrüchte auf der Insel Mainau nur gedeihen, da der Bodensee als Wärmespeicher dient. Experiment 1: Tanzender Wassertropfen Materialien: Heizplatte, Pipette, Becherglas mit Wasser Durchführung: Man lässt Wassertropfen auf eine heiße Herdplatte fallen und beobachtet. Beobachtung: Die Wassertropfen verdampfen nicht sofort, sondern tanzen lange Zeit auf der Herdplatte herum. Erklärung: Wasser siedet bei 100 °C und geht dabei in Wasserdampf über. Gibt man Wassertropfen auf eine über 100 °C heiße Herdplatte, so beginnen diese an der Berührungszone sofort zu sieden. Der Dampf hebt die Tropfen hoch. Diese fahren dann wie ein Luftkissenboot auf der heißen Herdplatte herum, wobei sie vom Dampf angetrieben werden. Durch das Entweichen des Dampfes, sinken die Tropfen wieder ab, bilden wieder etwas Dampf und heben sich wieder. Das Ganze kann nun von vorne beginnen. Warum ist Wasser so besonders? Wasser bedeckt etwa 70 % unserer Erde, wovon das Salzwasser einen Anteil von etwa 97% und Süßwasser nur 3 % einnimmt. Zudem ist Wasser Bestandteil der lebenden Materie. 50 bis 90 Prozent der Masse lebender Organismen bestehen aus Wasser. Wir Menschen bestehen beispielsweise etwa zu 2/3 aus Wasser, Quallen sogar zu 99%. Wasser ist so wichtig, da es fast mit allen Stoffwechselvorgängen in Verbindung steht. Protoplasma, die Grundsubstanz lebender Zellen, enthält u. a. Fette, Kohlenhydrate, Proteine, Salze und andere 3 Substanzen. Wasser nimmt dabei die Funktion eines Bindeglieds ein. Es transportiert diese Substanzen, geht mit ihnen Verbindungen ein und sorgt für ihren chemischen Abbau. Das Blut von Tieren und der Saft in Pflanzen, die u. a. für den Transport der Nahrung und die Entsorgung der Abbauprodukte lebenswichtig sind, enthalten reichlich Wasser. Zudem benötigen grüne Pflanzen und einige Bakterien Wasser für die Sauerstoff liefernde Photosynthese. Auch spielt Wasser beim Abbau von Proteinen und Kohlenhydraten eine große Rolle. Betrachtet man diese Funktionen des Wassers, stellt man fest, dass es ein hervorragendes Lösemittel sein muss. Und tatsächlich löst es Flüssigkeiten, Gase und Feststoffe. Beispielsweise löst Wasser Salze, was wichtig für den Nährstofftransport ist und Sauerstoff, der für die Atmung von Wassertieren und Fischen von Bedeutung ist. Experiment 2: In Wasser löst sich Luft Materialien: Magnetrührer, 600 ml Becherglas (mit Leitungswasser gefüllt), Trichter, Reagenzglas, kleines mit Wasser gefülltes Becherglas Durchführung: Zunächst Becherglas mit frischem umgekehrt einen befüllt man ein Leitungswasser möglichst kurzen 600 und Trichter, ml stellt der mindestens 1-2 cm unterhalb des oberen Randes des Becherglases reicht, umgekehrt hinein. Danach befüllt man ein Reagenzglas randvoll mit Wasser , verschließt es mit einem Daumen und stülpt es umgekehrt in das Wasser. Nun führt man das RG unter Wasser über den Trichter. Danach wird das Becherglas erhitzt (eventuell bis zum Kochen). Beobachtung: Es bilden sich Luftblasen im Wasser, die langsam aufsteigen. Im Reagenzglas sinkt der Wasserpegel. 4 Erklärung: Bei den Gasbläschen handelt es sich um Sauerstoff oder auch andere Gase des Wassers (z.B. Stickstoff). Der Wasserpegel sinkt, da sich die Gase aus dem Wasser lösen und sich somit immer mehr Gas im RG ansammelt. Im Alltag ist das Lösen von Sauerstoff im Wasser sehr wichtig für Fische, da diese wie wir Menschen Sauerstoff zum Leben benötigen. Sie atmen allerdings durch Kiemen. In 100 mL Wasser lösen sich bei 0 °C 4,91 ml, bei 20 °C 3,11 mL Sauerstoff. Dies reicht im Normalfall für die Fische aus, jedoch löst sich um so weniger Sauerstoff, je höher die Temperatur ansteigt, sodass die Fische im Sommer oft an Sauerstoffmangel sterben. Der Sauerstoff gelangt ins Wasser, indem er zum einen von Wasserpflanzen und Algen gebildet und zum anderen an der Wasseroberfläche aus der Luft gelöst wird. Deshalb enthält Oberflächenwasser auch meist mehr Sauerstoff als Tiefenwasser. 1.2. Leitet Wasser den Strom Nun zu der Frage: Leitet Wasser Strom? Überprüfen wir es doch einfach! Experiment 3: Leitet Wasser den Strom? Material: Glasstab, 2 Kabel, Lämpchen, 2 Nägel, Bechergläser, Leitungswasser, Salz, destilliertes Wasser Durchführung: Zunächst baut man sich einen Stromkreis. Der besteht aus Kabelmaterial, einem Glühlämpchen und einer Batterie. Man sollte darauf achten, dass das Glühlämpchen zur Batterie passt. Nun baut man aus den Teilen den Stromkreis zusammen. An zwei Kabelenden befestigt man zwei saubere Elektroden (z.B. Nägel oder Stahlstifte). Wenn man die beiden Nägel miteinander berührt, sollte das Lämpchen aufglühen. So kann man überprüfen, ob der Stromkreis richtig zusammengesetzt ist. Anschließend füllt man demineralisiertes Wasser in ein Glas und taucht die beiden Nägel hinein. Man muss natürlich darauf achten, dass sie sich dabei nicht berühren. Nun führt man das gleiche mit Leitungswasser und Salzwasser durch. 5 Beobachtung: Bei destilliertem Wasser leuchtet das Lämpchen nicht, während es beim Leitungswasser und beim Salzwasser anfängt zu glühen. Ergebnis: Salze machen das Wasser leitend. In Leitungswasser sind ebenfalls Salze enthalten, sodass ein elektrischer Strom entsteht und das Lämpchen leuchtet. In destilliertem Wasser sind nur die durch die Dissoziation von Wasser entstehenden Salze, jedoch keine zusätzlichen Salze enthalten, sodass nicht genügend elektrischer Strom erzeugt wird, um das Lämpchen zum Glühen zu bringen. Salz ist in unserem Körper für die Funktion von Nerven und Muskeln notwendig. Dies hat mit der Fähigkeit von Salzlösungen zur elektrischen Leitung zu tun. Denn unsere Nerven sind ebenfalls elektrische Leiter, und unser Blut und unsere anderen Körperflüssigkeiten sind Salzlösungen. Diese elektrischen Ströme bzw. die damit verbundenen Spannungsschwankungen kann man messen. Es gibt sogar Fische wie den Zitteraal oder Zitterrochen, die in ihren Nerven und Muskeln soviel elektrische Spannung aufbauen, dass sie mit elektrischen Stromschlägen Feinde verjagen oder Beute fangen können. 1.3. Wichtige Reaktionen mit Wasser Im Wasser laufen ständig Säure/Base-Reaktionen ab. Zu den wichtigsten Reaktionen mit Wasser als Reaktionspartner gehören beispielsweise die Photosynthese, das Auflösen von Kalk, die Bildung von saurem Regen oder die Bildung von Kohlensäure: Photosynthese: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6 O2 Auflösen von CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 Saurer Regen: Kalk: SO2+ 2 H2O → H3O+ + (HSO3)-Bildung von Mineralwasser: CO2 + 2 H2O → H3O+ + (HCO3)-Wie stellt man nun Kohlendioxid bzw, die in Wasser gelöste Kohlensäure her? Man kann dies gut am Beispiel des Brausepulvers verdeutlichen. 6 Experiment 4: Brausepulver Materialien: Becherglas mit Wasser, Natriumcarbonat, Zitronensäure, Glasstab Durchführung: Man mischt Natriumhydrogencarbonat, Hauptbestandteil des Backpulvers, und Zitronensäure miteinander. Wenn die beiden Pulver miteinander vermischt werden, passiert nichts. Nun wird Wasser hinzugegeben. Die beiden Verbindungen lösen sich nur sehr langsam bzw. unmerklich in Wasser. Beobachtung: Wenn das Gemisch in Wasser geschüttet wird, dann findet eine extrem starke Gasentwicklung statt. Erklärung: Das entstandene Gas ist Kohlendioxid - und führt direkt zu einer Brauselimonade, die aber nicht schmeckt, da kein Zucker und keine Aromastoffe hinzugegeben wurden. Die Bildung von Kohlendioxyd ist nur möglich, wenn die beiden Feststoffe gleichzeitig im Wasser vorhanden sind. Die Zitronensäure (siehe oben) hat 3 COOH-Gruppen, sie kann also 3 H3O+- Ionen bilden: Die H3O+- Ionen reagieren mit den HCO3-- Ionen unter Bildung von CO2 und H2O: H3O+ + HCO3- → H2O + CO2 (Schaum) Die Gesamtgleichung lautet: NaHCO3 + C6H8O7 → NaC6H7O7+ H2O + CO2 Bei Kälte bilden CO2 und H2O Kohlensäure: 7 Kälte “H2CO3” H2O + CO2 Hitze In der Schule kann man auch mal richtig Brauselimonade herstellen. Dazu mischt man 4 Teelöffel Zitronensäure, 2 Teelöffel Natriumhydrogencarbonat, 8 Teelöffel Zucker sowie einige Tropfen Zitronenkonzentrat miteinander und füllt mit 1L frischem, kühlen Wasser auf. Somit erhält man ein erfrischendes Getränk, das die Schüler trinken können. Zitronensäure und Natron kann man im Supermarkt oder auch in der Apotheke günstig erwerben. 1.4. Die Aggregatzustände des Wassers Wasser ist die einzige Substanz, die bei Durchschnittstemperaturen in allen drei Aggregatzuständen vorkommt: fest, flüssig und gas- oder dampfförmig. Im flüssigen Zustand kommt Wasser in den aus Wassertröpfchen gebildeten Regenwolken und als Tau vor. Gasförmig zeigt sich das Wasser als gasförmiger Wasserdampf in der Luft. Als Eis findet man es z. B. in Gletschern und in den kälteren Jahreszeiten als Schnee, Hagel und Reif. flüssig: in Form von Regen, Wolken, Grundwasser oder Oberflächenwasser gasförmig: als unsichtbarer Wasserdampf in der Luft fest: als Schnee und Eis Experiment 5: Gasförmiges Wasser Materialien: Bunsenbrenner, Getränkedose, Tiegelzange, Wanne mit kaltem Wasser 8 Durchführung: Man erhitzt über einem Bunsenbrenner etwa 10 ml Wasser in einer Getränkedose (gehalten mit einer Tiegelzange) und bringt es zum Sieden. Wenn aus der Dose Wasserdampf austritt, taucht man die Dose kopfüber in kaltes Wasser. Beobachtung: Die Dose implodiert mit einem lauten Knall. Erklärung: Wenn Wasserdampf aus der Dose austritt, ist die ursprünglich in der Dose vorhandene Luft verdrängt und durch Wasserdampf mit einer Temperatur von 100°C ersetzt. Sobald nun der Wasserdampf in Kontakt mit kaltem Wasser gerät, kondensiert er schlagartig und es entsteht ein großer Unterdruck, sodass die Dose implodiert. Im Alltag ist das Wechselspiel von überhitztem Wasser und Wasserdampf bei Geysiren zu beobachten. Jedoch haben wir es hier mit einem beachtlichen Siedeverzug zu tun. 1.5. Der Wasserkreislauf Der Wasserkreislauf ist vergleichbar mit einer riesigen, von der Sonne angetriebenen Destillationsanlage. Dabei werden im Jahr etwa 425.000 km3 Wasser in die Atmosphäre abgegeben. Dies geschieht mit Hilfe einer Energiemenge von rund 1021kJ, die dort gespeichert wird. Sobald das Wasser verdunstet, entstehen Wolken aus reinem Wasser, die über die Kontinente ziehen. In Form von Regen oder Schnee bringen sie uns das Wasser als Süßwasser wieder auf die Erde Hier kann das Wasser zwei verschiedene Wege nehmen. Ein Teil des Wassers, der sogenannte Oberflächenabfluss, fließt direkt in die Bäche und Wasserläufe und von dort z. B. in die Meere. Ein anderer Teil versickert im Boden und reichert sich dort mit Salzen an. Teilweise bildet das Sickerwasser die Bodenfeuchtigkeit, die direkt 9 verdampft oder über die Pflanzenwurzeln zu den Blättern aufsteigt und dort abgegeben wird. Der Rest sickert weiter hinunter, sammelt sich in der so genannten Sättigungszone und bildet dort das Grundwasserreservoir. Zeitweilig wird der Grundwasserspiegel durch Niederschläge aufgefüllt oder beladen. Er sinkt dann aber wieder, da unaufhörlich Wasser in natürliche Abflüsse abläuft. 2. Wasser unter der Lupe 2.1. Das Wassermolekül Das Wassermolekül, welchem man die Summenformel H2O gegeben hat, setzt sich aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom zusammen, wobei sich ein Winkel von 104,5° zwischen den Atomen ausbildet (siehe Abb.). Der Sauerstoff ist negativ teilgeladen, während die Wasserstoffatome eine positive Teilladung aufweisen. Durch diese Eigenschaften kommt es zur Ausbildung eines Dipols. Die einzelnen Wassermoleküle bilden untereinander sogenannte Wasserstoffbrücken- bindungen aus. Aufgrund seines gewinkelten Aufbaus besitzt das Wasser auch eine hohe Oberflächenspannung. Sie kommt durch folgendes Prinzip zustande: Während sich die Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen im Wasser (a) aufheben, da sie aus allen Richtungen wirken, sind die Kräfte an der Wasseroberfläche (b) nicht 10 ausgeglichen. Hier können keine Anziehungskräfte nach oben wirksam werden, sodass eine gerichtete Kraft ins Flüssigkeitsinnere hinein entsteht. Die Grenzfläche zwischen Wasser und Luft ist mit einer dünnen, elastischen Haut vergleichbar. 2.2. Die Oberflächenspannung des Wassers Experiment 6: Oberflächenspannung Material: Glas, Nylonstrumpf, Gummi, 2 Bechergläser, Pipette, Wasser, Seifenwasser Durchführung: Auf ein Glas wird ein Nylonstrumpf gespannt und mit einem Gummi befestigt. Man tropft nun mit der Pipette zunächst einige Tropfen Wasser, danach einige Tropfen des Seifenwassers auf die Oberfläche des gespannten Nylonstrumpfs. Beobachtung: Die Wassertropfen bleiben auf der Oberfläche des Nylonstrumpfs liegen, wohingegen die Seifenwassertropfen einsickern. Ergebnis: Im Wasser ist jedes Molekül von vielen anderen Wassermolekülen umgeben. Die zwischen den Wassermolekülen wirkenden Anziehungskräfte (Wasserstoffbrückenbindungen, Kohäsionskräfte) wirken gleichmäßig nach allen Seiten und heben sich daher in ihrer Wirkung gegenseitig auf. An der Oberfläche des Wassers, also an der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft, ist die Situation jedoch eine andere. An der Wasseroberfläche fehlen nach oben hin die Wassermoleküle und damit auch die entsprechenden Anziehungskräfte. Nach unten hin sind jedoch Wassermoleküle vorhanden, die die an der Wasseroberfläche befindlichen Wassermoleküle anziehen. Deshalb wirkt auf ein Oberflächenmolekül eine Kraft, die ins Innere der Flüssigkeit gerichtet ist. Die Summe dieser Kräfte tritt als Oberflächenspannung in Erscheinung. 11 Feingewebte Stoffe halten aufgrund der hohen Oberflächenspannung des Wassers Wassertropfen zurück. Darauf beruht zum Beispiel die wasserabweisende Wirkung von Zeltstoff. Bei Zugabe von Spülmittel oder Seife besetzen die Spülmittel- oder Seifenteilchen die Oberfläche von Wasser und stören den Zusammenhalt der Wasserteilchen. Dadurch wird die Oberflächenspannung so herabgesetzt, dass die Wassertropfen in dem feingewebten Stoff einsickern. In der Natur können Oberflächenspannung wir das des Prinzip Wassers der an Wasserläufern beobachten. Sie nutzen die hohe Oberflächenspannung aus und können sich mühelos auf dem Wasser bewegen. 2.3. Die Geschichte des Wassers Um etwa 600 vor unserer Zeit betrachtete man Wasser als Element. Dies glaubte man bis ins Mittelalter hinein. Der griechische Philosoph Thales, der von 624–544 v.u.Z. lebte, sah das Wasser als den wichtigsten Grundstoff an. Er sagte, Wasser sei das „Prinzip aller Dinge, aus dem alles ist und zu dem alles zurückkehrt“. Damals unterschieden die Chinesen die fünf Elemente Wasser, Feuer, Holz, Metall und Erde. 484-430 v.u.Z. lebte Empedokles, der wiederum Feuer, Wasser, Luft und Erde als „Elemente“ charakterisierte. Man geht davon aus, dass Plato, der 427–347 v.u.Z. lebte, zum ersten mal davon redete, dass Materie aus sehr kleinen, regelmäßig geformten Teilchen bestehe. So wies er den im Altertum bekannten Elementen bestimmte reguläre Vielecke („platonische Körper“) zu: 12 Feuer = Tetraeder Luft = Oktaeder Erde = Würfel Wasser = Ikosaeder Schließlich erkannte der britische Naturforscher Henry Cavendish (1731–1810) das im Jahr 1784 die Zusammensetzung des Wassers aus Wasserstoff und Sauerstoff, indem er unterschiedliche Mengen an Wasserstoff und Sauerstoff verbrannte und auf Grund der entstandenen Mengen und zurückbleibenden Gasmengen die Zusammensetzung von Wasser bestimmen konnte. Somit war bewiesen, dass Wasser kein Element ist, sondern eine Verbindung, die sich aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom bildet. Sie formen das Wassermolekül H2O. 3. Wasser und Eis 3.1. Das Gefrieren von Wasser Wasser dehnt sich beim Gefrieren um etwa 9% aus. Dies beobachtet man auch, wenn eine gefüllte Wasserflasche in der Gefriertruhe platzt oder Wasserrohre im Winter bersten. Experiment 7: Eis sprengt Glas Materialien: zerstoßenes Eis, Becherlas (600 mL), Löffel, Kochsalz, Reagenzglas, Stopfen Durchführung: Zunächst stellt man in einem 600ml Becherglas eine Kältemischung aus zerstoßenem Eis und Salz her (Verhältnis 3 zu 1). Danach wird ein mit Wasser gefülltes und mit einem Stopfen verschlossenes Reagenzglas in das Eis gestellt. Nun wartet man einige Zeit ab, bis ein leichtes Geräusch des Platzens zu hören ist und nimmt das RG heraus. 13 Beobachtung: Nach 5 Min. gibt es einen gut vernehmbaren Ton, der anzeigt, dass das Glas gesprengt ist. Erklärung: Wasser dehnt sich aus, wenn es vom flüssigen in den festen Zustand (Eis) übergeht. Info: Eine Kältemischung besteht aus ca. ¼ Kochsalz und ¾ fein zerstoßenem Eis. Es können so Temperaturen bis etwa -21° Kälte erreicht werden. Schmelztemperaturen von Gemischen liegen im allgemeinen niedriger als die der Reinstoffe. Man streut daher Salz, wenn Straßen vereist sind. Wasser dehnt sich also aus, wenn es gefriert. Aber setzt man dem Eis Druck aus, so schmilzt es wieder. Dies kann man an folgender Demonstration beobachten: 3.2. Das Schmelzen von Eis Demonstration 1: Eiswürfel Materialien: Flaschen, großer Eiswürfel, Draht, Brett, zwei Tische Durchführung: Im Eisfach wird ein großes Stück Eis gelagert, das auf ein festes Holzbrett (oder ähnliches) gesetzt wird. Danach legt man eine Drahtschlinge über das Eis und ordnet das Brett mit Eis und Drahtschlinge zwischen zwei Tischen an, um schließlich ein Gewicht (zum Beispiel zwei Wasserflaschen) gefüllte an der Drahtschlinge frei nach unten hängen lassen zu können. Damit das Eis nicht zu schnell schmilzt, wird es mit einem Tuch abgedeckt. Trotzdem sollte man unter den Versuchsaufbau eine Schale stellen. Beobachtung: Nach kurzer Zeit beobachtet man, dass der Draht in das Eis einschneidet. Wartet man lange genug, wandert der Draht durch den ganzen Eisblock. Der Schnitt friert oberhalb der Schlinge wieder zu. 14 Erklärung: Beim Gefrieren dehnt sich Wasser um etwa 1/10 aus. Wenn man im Gegenzug auf Eis Druck ausübt, schmilzt es. Wir beobachten dies im Alltag auch bei Schlittschuh- oder Skiläufern. Durch das Körpergewicht wird Druck auf das Eis ausgeübt, es schmilzt und man gleitet davon. Wasser besitzt seine größte Dichte und damit sein geringstes spez. Volumen bei 4 °C. Ein Liter Wasser bei 4 °C wiegt genau 1 Kilogramm. Ein Liter Eis weist jedoch nur ein Gewicht von 917 Gramm auf. Untersucht man einen Eiskristall auf molekularer Ebene, stellt man fest, dass die Wassermoleküle relativ weit gepackt sind. Sobald der Eiskristall schmilzt, wird diese starre Ordnung zerstört und die Moleküle können sich trotz der stärkeren Bewegung dichter zusammenlagern. 3.3. Die Dichteanomalie des Wassers Vereinfacht dargestellt läuft beim Gefrieren von Wasser folgendes ab: sobald die Temperatur an der Oberfläche eines offenen Wasserkörpers auf den Gefrierpunkt sinkt, erniedrigt sich beim Abkühlen auch die Dichte des Oberflächenwassers. Dieses sinkt nach unten und wird durch das darunterliegende wärmere Wasser ersetzt. Der gesamte Wasserkörper erreicht am Ende eine einheitliche Temperatur von 4,0 °C. Wie bereits erwähnt, hat Wasser bei dieser Temperatur die größte Dichte. Man nennt dies auch Anomalie des Wassers. Kühlt man das Wasser weiter ab, wird die Dichte wieder erniedrigt und an der Oberfläche bildet sich Eis. Diese Dichteunterschiede haben zur Folge, dass Wasserkörper von oben nach unten anstatt von unten nach oben gefrieren. Die Dichteanomalie des Wassers ermöglicht den Wassertieren, im Winter in den tieferen „wärmeren“ Schichten eines Sees überleben zu können. Selbst wenn der See vereist ist, sterben die Lebewesen nicht, da das Eis wegen seiner geringeren Dichte an der Wasseroberfläche schwimmt. 15 Demonstration 2: Dichte Eisberg Materialien: Yoghurtbecher,1L Becherglas oder großer Messbecher Durchführung: In einen 2-Liter-Messzylinder gibt man zunächst Wasser und dann ein kompaktes Eisstück. Man füllt hierzu einen Joghurt-Becher mit Wasser und stellt ihn am Vortag in die Tiefkühltruhe. Dabei muss beachtet werden, dass das Eis die Temperatur besitzt, auf die die Tiefkühltruhe eingestellt ist! Der erstellte Eiswürfel dient als Modell für einen Eisberg. Das Eis schwimmt auf dem Wasser. Nun wird weiteres Wasser bis zur 2-Liter-Marke aufgefüllt. Beobachtung: Nach etwa 20 Minuten ist das Eisstück geschmolzen und der Wasserspiegel ist immer noch auf der 2-Liter-Marke. Erklärung: Das Eis schwimmt auf dem Wasser, weil es etwas leichter als Wasser ist. Eis besitzt eine geringere Dichte als Wasser. Das geringere Gewicht von Eis geht mit einem größeren Volumen im Vergleich zum Wasser einher. Beim Gefrieren nimmt sein Volumen also zu. Wenn andererseits das "leichtere" Eis trotz seines großen Volumens schmilzt, entsteht gerade so viel flüssiges Wasser, wie der Eisberg verdrängt hat. Das Wasser bleibt deshalb immer auf der gleichen Marke. 4. Rund ums Trinkwasser 4.1. Der Mensch und das Wasser 16 Die Aufgaben des Wassers in unserem Körper Der menschliche Körper besteht zu etwa 2/3 aus Wasser. Dabei spielt das Wasser die wichtige Rolle eines Transport- und Lösemittels. Beispielsweise ist es für die Spaltung und Transport von Salzen, die Verdünnung von Magensäure oder das Lösen von Hormonen, Proteinen, Vitaminen und Zuckermolekülen zuständig. Das Wasser gelangt in unserem Körper aufgrund eines Konzentrationsgefälles durch Diffusion vom Dünndarm über die Darmzotten in das Blutkreislaufsystem. Ab und an verlässt das Wasser das Adersystem, um Gewebe und Zellen mit essentiellen Nährstoffen und mit Sauerstoff zu versorgen. Wieviel Wasser braucht unser Körper? Menschen kommen nur maximal 4 Tage ohne Wasser aus, da der Stoffwechsel nur richtig funktionieren kann, wenn genügend Wasser vorhanden ist. Aus diesem Grund sollte ein Jugendlicher (ca. 50 kg) ca. 2,5 Liter und ein Erwachsener (75kg) etwa 2,6 bis 3,4 Liter Wasser am Tag zu sich nehmen. Rechnet man dies auf einen Lebenszyklus um, kommt man auf etwa 65.000 Liter Wasser – eine beträchtliche Summe. Man darf natürlich nicht außer acht lassen, dass der Körper durch körperliche Anforderungen oder beim Schlafen (ca. 0,2 Liter pro Nacht) Wasser verliert. Diese Verluste müssen relativ schnell wieder kompensiert werden. Dabei sind Getränke, die gelöste Salze beinhalten, am effektivsten, da der Körper so die Flüssigkeit schneller aufnehmen kann und er somit nicht austrocknet. Zu den ersten Symptomen eines Wassermangels gehören Kopfschmerzen, Müdigkeit, Verstopfung und Krämpfe. Wieviel Wasser verbraucht der Mensch im Alltag? Durchschnittlich verbraucht jeder Deutsche 127 Liter reinstes Trinkwasser pro Tag. Dabei wird mit 46 Liter pro Tag das meiste für die Hygiene wie das Baden und Duschen verwendet. Ganze 34 Liter Wasser pro Tag spült ein Deutscher die Toilette runter. Ein beträchtlicher Betrag! 12,7 Liter werden für das Wäsche waschen, 8,9 Liter für Garten und Auto und 7,6 Liter zum Geschirrspülen gebraucht. Nur 5 Liter pro Tag werden durchschnittlich für das Kochen und Trinken benötigt. Natürlich kann der individuelle Wasserverbrauch sehr variieren. 17 4.2 Wie wird Wasser zu Trinkwasser? Deutschland ist reich an Wasser. Wir nutzen von unserem gesamten Wasser noch nicht mal ein Drittel. Jedoch besitzt Deutschland trotzdem einen Mangel an hochwertigem Trinkwasser, da die Gewässer oft Schadstoffe wie Nitrate, Nitrite, Pestizide, Keime und Bakterien enthalten. Etwa 26 Prozent unseres Trinkwassers nehmen wir aus dem Oberflächenwasser von Seen, Flüssen, Talsperren und Uferfiltrat. Zuvor wird es natürlich von Wasserwerken gesäubert, da es laut Gesetz „keimarm, farblos und geruchlos“ sein muss. Besser geeignet für das Trinkwasser ist jedoch das Grundwasser, das jedoch auch unerwünschte Stoffe (z.B. Eisen und Mangan) und Schadstoffe wie Pestizide, Nitrat, Hormonen, Antibiotika oder chemische Verbindungen aus der Kunststoffindustrie enthält. Auch das Grundwasser muss also erst von Wasserwerken gereinigt werden. Wie gehen die Wasserwerke bei ihrer Reinigung vor? Zunächst oxidieren sie Eisen und Mangan mit Sauerstoff, um diese aus dem Wasser entfernen zu können. Das Wasser wird dann in riesigen Anlagen mit Mehrschichtfiltern aus Kies, Sand und Blähton gefiltert. Mit Hilfe von Ozon entfernt man schließlich die organischen Inhaltsstoffe, indem es die langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen zerstört und tötet ebenfalls eine große Menge der Krankheitserreger des Wassers ab. Somit müssen die Wasserwerke bis zu 70 % weniger Chlor einsetzen. Zum Abschluss wird noch für einen einwandfreien Geschmack gesorgt, indem Aktivkohlefilter unerwünschte Geschmacksstoffe neutralisieren. Oft wird dem Wasser zusätzlich noch Chlor beigefügt, um es zusätzlich zu desinfizieren und eine Verunreinigung auf dem Weg in die Haushalte auszuschließen. 4.3. Leitungen unter der Lupe In Deutschland ist ab der Wasseruhr der Hausbesitzer für die Qualität des Wassers verantwortlich. Oft sind die Rohre jedoch so alt, dass sich Keime und Schadstoffe darin lösen, vor allem wenn das Trinkwasser längere Zeit in den Rohren gestanden hat. 18 Die Menge und die Art der Schadstoffe ist dabei meist vom Material der Wasserrohre abhängig. Kupfer: Kupferrohre werden mit ca. 60% in Deutschland am häufigsten verwendet, da Kupfer erst in hohen Konzentrationen gesundheitsschädlich ist. Der Grenzwert liegt laut Trinkwasserverordnung bei zwei Milligramm Kupfer pro Liter Wasser. Im Normal fall bildet sich nach einer Zeit eine Kupfercarbonatschicht aus, die das Lösen von weiterem Kupfer verhindert. Bei Wasser mit einem pH-Wert unter 7,0 sind Kupferrohre verboten, da sich in saurem Wasser besonders viel Kupfer löst. Verzinkte Eisenrohre: Lässt man Wasser einige Zeit in verzinkten Eisenrohren stehen, ist es rostrot getrübt. Das Problem bei diesen Rohren liegt in der Beschädigung wodurch der sich inneren Eisen Zinkschicht, oder gesundheitsschädliche Stoffe wie Cadmium, das sich in Leber und Niere anreichert und zu Nierenversagen führen kann, im Wasser lösen. Bleirohre: In Deutschland sind Bleirohre seit 1973 verboten, da Blei zu Beeinträchtigung der Blutbildung und Gehirnentwicklung, vor allem bei Ungeborenen, Säuglingen und Kleinkindern beeinträchtigen. Bei Erwachsenen kann sich das Blei in den Knochen einlagern und kann während einer Schwangerschaft wieder ins Blut gelangen. Der Grenzwert für Blei liegt seit 2003 bei 0,025 Milligramm. Ab 2013 wird die Verordnung verschärft und es werden nur noch 0,01 Milligramm pro Liter erlaubt sein. 19 In der nördlichen Hälfte Deutschlands haben noch etwa 10% der Häuser Wasserrohre aus Blei. 4.4. Wasserfilter Nun, was kann man gegen Schadstoffe in unserem Wasser tun? Zum einen könnte man eine private Wasseranalyse machen lassen, die etwa 20-50 Euro kostet. Sind die Schadstoffwerte zu hoch, sollte man die Wasserrohre auswechseln lassen. Zum anderen könnte man Wasserfilter einsetzen, um die Wasserqualität zu steigern. Hierbei wird das Wasser mit Hilfe einer Ionenaustauschermasse, die das Wasser durch Bindung von Mineralien wie Kalzium und Magnesium enthärtet, und Aktivkohle, die Chlor und organische Stoffe entfernt, gefiltertHäufig geben Wasserfilter auch noch Silber ins Wasser ab. Es fungiert im Wasser als Bakteriengift. Die Funktionsweise der Reinigung durch Aktivkohle wird im folgenden Experiment demonstriert: Experiment 8: Feinreinigung durch Aktivkohlefilter Material: gekörnte Aktivkohle, Löffel, Teesieb, 100 ml Becherglas (mit Wasser gefüllt), Tinte, Pipette, 2 Reagenzgläser, Stopfen Durchführung: Die Aktivkohle muss zunächst gewaschen und von anhaftendem Kohlenstaub befreit werden. Danach gibt man ein bis zwei Löffel gekörnte Aktivkohle in ein Sieb (Teesieb) und wäscht sie gut unter fließendem Wasser ab. Nun gibt man ca. 30 - 40 ml Wasser in ein 100 ml Becherglas und fügt einige Tropfen Tinte zu, bis das 20 Wasser mittelblau aber noch gut durchsichtig gefärbt ist. Als Vergleichsprobe füllt man ein RG halb voll mit dem gefärbten Wasser und stellt sie in den RG-Ständer. Man füllt ein anderes RG 1/3 voll mit der gewaschenen A-Kohle, gibt ½ RG der Tintenlösung zu und schüttelt behutsam, damit durch Reiben die Kohle nicht zerfällt. Schließlich lässt man die Aktivkohle absetzen oder Man filtriert das ganze. Beobachtung: Die Aktivkohle reinigt das Wasser von der Tinte. Das Wasser ist farblos. Erklärung: Die Reinigungswirkung der Aktivkohle (besonders vorbehandelte Holzkohle) beruht auf der enorm großen Oberfläche (1 g etwa 1000 m²), wo z.B. Farbstoffteilchen absorbiert werden. Gasmasken haben z.B. eine Aktivkohlefüllung. 4.5. Die verschiedenen Wassersorten Mineralwasser Der Marktanteil von Mineralwasser in Deutschland liegt bei 92%. Natürliches Mineralwasser stammt aus unterirdischen, vor Verunreinigungen geschützten, ursprünglich reinen Wasservorkommen. Es muss von ursprünglicher Reinheit sein, enthält von Natur aus Mineralstoffe, die das Wasser beim Fließen durch die Erd- und Gesteinsschichten aufgenommen hat (meist über 1 Gramm pro Liter) und muss direkt an der Quelle abgefüllt werden. Natürliches Mineralwasserbenötigt eine amtliche Anerkennung (als einziges Lebensmittel in Deutschland). Die Zusammensetzung des Wassers darf nicht geändert werden. Es ist jedoch erlaubt, Schwefel, Eisen und Mangan zu entfernen sowie Kohlensäure hinzuzugeben Tafelwasser Der Marktanteil von Tafelwasser liegt bei 5%. Tafelwasser ist kein Naturprodukt, sondern ein künstlich hergestelltes Produkt, das meist aus Trinkwasser als Grundsubstanz und weiteren Zutaten besteht, zum Beispiel Meerwasser, Sole, 21 Mineralstoffen und Kohlensäure. Es darf nicht auf eine bestimmte geographische Herkunft hinweisen. Angaben über die chemische Zusammensetzung sind nicht erlaubt. Tafelwasser kann an jedem beliebigen Ort hergestellt und abgefüllt werden und darf in Kanistern, Fässern oder Schläuchen gelagert werden. Tafelwasser bedarf im Gegensatz zu natürlichem Mineralwasser keiner amtlichen Anerkennung, muss jedoch sowohl der Mineral- und Tafelwasserverordnung, als auch den teilweise strengeren Grenzwerten der Trinkwasserverordnung entsprechen. Natürliches Heilwasser Der Marktanteil in Deutschland liegt hier nur bei 3%. Natürliches Heilwasser stammt aus unterirdischen, vor Verunreinigungen geschützten, ursprünglich reinen Wasservorkommen. Es muss wie das Natürliche Mineralwasser von ursprünglicher Reinheit sein und muss direkt an der Quelle abgefüllt werden. Natürliches Heilwasser enthält von Natur aus Mineralstoffe und hat deshalb eine vorbeugende, lindernde oder heilende Wirkung. Sobald die Wirksamkeit wissenschaftlich nachgewiesen wurde, erhält es eine amtliche Zulassung. Quellwasser Quellwasser stammt wie Mineralwasser und Heilwasser aus unterirdischen Wasservorkommen und wird am Quellort abgefüllt. Es hat in seiner Zusammensetzung allen Kriterien zu genügen, die für Trinkwasser vorgeschrieben sind und benötigt keine amtliche Anerkennung. 5. Wasserhärte 5.1 hartes und weiches Wasser Wer Wäsche wäscht, Wasser kocht oder Tee zubereitet, der merkt; Wasser ist nicht gleich Wasser. Es gibt „weiches“ und „hartes“ Wasser. Je härter das Wasser ist, desto mehr Kalzium- und Magnesiumsalze sind darin gelöst. Wasser, wie es in der Natur vorkommt (zum Beispiel Oberflächenwasser, Grundwasser und Leitungswasser) ist nicht chemisch rein: Neben Gasen sind auch immer Salze enthalten, die beim Durchsickern durch Böden und Gesteinsschichten herausgelöst werden. Die Wasserhärte ist von Region zu Region unterschiedlich und teilweise 22 auch von der Regenmenge abhängig. Je mehr Regen fällt, desto weicher kann das Wasser sein. Umgekehrt ist das Wasser nach längerer Trockenheit meist härter, da sich dann mehr Mineralstoffe lösen. Es werden die vier Wasserhärtebereiche I bis IV unterschieden. Demonstration 3: Sind in Wasser Salze gelöst? Wir wollen nun überprüfen, ob in verschiedenen Sorten von Wasser aus der näheren Umgebung des Menschen Salze gelöst sind. Materialien: Glasschalen, Objektträger, elektrische Heizplatte oder Brenner, Pipette, Lupe, verschiedene Sorten Wasser. Vorbereitung: Für den Transport des Wassers kann man z.B. kleine Marmeladengläser mit Deckel benutzen. Man spült sie mehrere Male mit Wasser aus, bevor man die Untersuchungsproben entnimmt. Mögliche Wasserproben: Wasser aus einem Teich, Bach oder Tümpel, Leitungswasser, destilliertes Wasser, Meerwasser (ggf. selbst herstellen: 3 g Kochsalz in 100 mL Wasser), Regenwasser, Mineralwasser. Durchführung: 23 Zunächst besorgt man sich für jede Wasserprobe eine flache Schale aus Glas. Sie soll sauber und trocken sein. Nun schreibt man auf die Schalen, welche Wasserprobe sie jeweils enthalten soll. Von jeder Probe nimmt man eine gleiche ab und gießt sie in die Schale. Anschließend stellt man den Brenner auf ene möglichst kleine Flamme, mit einer Pipette gibt zwei Tropfen Wasserprobe auf einen sauberen Objektträger und hält die Probe waagerecht so lange über die Flamme, bis alles Waser verdampft ist. Man kann nun die eingetrockneten Salzreste der verschiedenen Wasserproben mit Hilfe einer Lupe miteinander vergleichen. Beobachtung: Auf den Objektträgern sind unterschiedliche Anreicherung von Salzen zu erkennen. Ergebnis: Absolut reines Wasser findet man kaum in der Natur. Selbst Regenwasser enthält etwas Luft, Kohlenstoffdioxid und Staub. Am reinsten ist destilliertes Wasser, da es in einer geschlossenen Apparatur aus Wasserdampf kondensiert ist. Leitungswasser enthält fast immer gelöste Salze, die die Härte des Wassers ausmachen. Dazu gehören Salze des Calciums und des Magnesiums als Chloride sowie Sulfate und Hydrogencarbonate. 5.2 Waschmittel Je härter das Wasser ist, desto mehr Waschmittel muss der Wäsche hinzugegeben werden, um eine gute Waschwirkung zu erzielen. Hiezu findet man oft Dosierungsempfehlungen auf der Waschmittelpackung. Zu früheren Zeiten wusch man fast ausschließlich mit Seife, was ein großes Problem darstellte, da sie mit den Kalziumund Magnesiumsalzen zu Kalkseife reagierte und damit unwirksam war. Heutzutage enthalten Waschmittel deshalb entweder nur einen geringen Seifenanteil oder sind sogar komplett seifenfrei. Sie sind damit deutlich weniger härteempfindlich. 24 6. Wassersynthese Zunächst einmal entsteht Wasser bei der Verbrennung von wasserstoffhaltigen Verbindungen wie Glucose. C6H12O6+ 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2OWeiterhin bildet es sich bei dem Verbrennungsprozess von Wasserstoff mit Sauerstoff. Hierbei reagieren die beiden Elemente direkt miteinander, wobei sich jeweils zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom zu einem Wassermolekül zusammenschließen. 2 H2 + O2 → 2 H2O /exotherm Dabei wird Sauerstoff reduziert und Wasserstoff oxidiert. Es kommt zu einer Elektronenübertragung. Die Reaktion ist eine stark exotherme Reaktion. Sie läuft unter Ausbildung eines lauten Knalls ab und wird deshalb auch als Knallgasreaktion bezeichnet. Jedoch muss es bei der Wasserstoffsynthese nicht immer knallen. Um eine Knallgasexplosion zu verhindern, kann man die Elemente auch in getrennten Reaktionsräumen reagieren lassen. Hierbei laufen die Redoxreaktionen an katalytisch wirksamen Oberflächen ab. Über einen äußeren Leiter ist der Elektronentransfer zwischen Wasserstoff und Sauerstoff möglich. Die Reaktionsenergie wird hier in technisch nutzbringende Formen umgewandelt. Dies ist das Prinzip der Knallgaszelle, der einfachsten Brennstoffzelle. 7. Qualitativer Nachweis von Wasser 25 Wasser wird qualitativ mit Hilfe von Indikatoren nachgewiesen. Indikatoren sind Stoffe, die bei Kontakt mit Wasser oder Wasserdampf ihre Farbe ändern. Dazu gehört zum einen wasserfreies und deshalb weißes Kupfer(II)-sulfat. Es bildet nach folgender Gleichung mit Wasser blaugrüne Kristalle, sogenanntes "Kupfervitriol". CuSO4 · H2O + 4 H2O → [Cu(H2O)4]SO4 · H2O Experiment 9: Wassernachweis mit Kupfersulfat Material: Reagenzglas, blaues Kupfersulfat, Spatel, Bunsenbrenner Durchführung Teil I: Zunächst wird in einem Reagenzglas blaues Kupfersulfat (Kupfervitriol) erhitzt. Dieses wird dabei weiß. Man sollte allerdings nicht zu stark erhitzen, da es nicht schwarz werden darf. Ansonsten funktioniert unser Indikator, der hergestellt werden soll, nicht. Beobachtung: An den kälteren Stellen des Gläschens sind Wassertröpfchen zu sehen. Diese dürfen nicht wieder zurücklaufen. Sie lassen sich leicht abdampfen, indem man die oberen Glaswände ebenfalls erwärmt. Durchführung Teil II: Die weiße Masse wird nach dem Abkühlen in ein gut verschließbares Gefäß geben. Man hat nun einen Indikator für Wasser. Um dies zu prüfen, wird eine kleine Probe des weißen Pulvers auf ein Schälchen gesetzt und Wasser daraufgetropft. Beobachtung: Unter Zischen bildet sich die blaue Farbe zurück. Erklärung: Betrachten wir einmal den Aufbau des Kupfersulfats etwas näher. Vier Wassermoleküle lagern sich in kovalenter Bindung um das Kupfer-Ion herum an, wodurch eine quadratisch-planare Struktur gebildet wird und das Metall-Ion seine Farbe zu Blau verändert. Man spricht hierbei auch von einem Aquakomplex (siehe 26 Abb. unten). Das fünfte Wassermolekül ist über Wasserstoffbrücken an das SulfatIon gebunden. [Cu(H2O)4]SO4 · H2O Erhitzt man den Komplex, wird die Struktur zerstört und das Kupfersulfat liegt wieder in seiner wasserfreien, farblosen Form vor. Ein weiterer Indikator für Wasser ist Cobalt(II)-chlorid. Es ist in wasserfreiem Zustand blau und färbt sich mit Wasser rosarot. Es wird z.B. im Trockengel angewendet. Wenn das Gel kein Wasser mehr adsorbieren kann, färbt sich das Cobaltchlorid wegen des Wasserüberschusses rosarot. Demonstration 5: Herstellen von Cobaltchloridpapier Materialien: Petrischale, Pinzette, Bunsenbrenner, Fön, Schere, Cobalt(II)-chlorid, Rundfilterpapier, destilliertes Wasser, Exsikkator Durchführung: Zunächst wird eine 6%ige, wässrige Cobaltchlorid-Lösung (rosa) hergestellt. Diese schüttet man in die Petrischale und taucht darin mehrere Rundfilterpapiere ein. Die Papiere werden mit einem Fön oder vorsichtig über einer Bunsenbrennerflamme getrocknet. Dabei ändert sich die Farbe des Filterpapiers von rosa nach blau. Anschließend werden die Rundfilterpapiere in 1 cm breite Streifen geschnitten. Hinweis: Die abgeschlossenen fertigen Behälter Cobaltchlorid-Papiere aufbewahrt werden, müssen damit in einem sie nicht luftdicht mit der 27 Luftfeuchtigkeit reagieren. Falls vorhanden, sollten sie in einem Exsikkator mit Trockenmittel gelagert werden, was ihre Haltbarkeit deutlich erhöht. Beobachtung: das blaue Cobaltchlorid-Papier färbt sich bei Anwesenheit von Wasser rosa. Cobaltchloridpapier enthält blaues Cobalt(II)-tetrachlorocobaltat(II). Dies reagiert mit Wasser zum rosafarbenen Hexaquocobalt(II)-chlord-Komplex: Co[CoCl4] + 12 H2O → 2 [Co(H2O)6]Cl2 Sobald das Wasser verdunste ist, bildet sich wieder der rosafarbene Hexaquocobalt(II)-chlorid-Komplex. Wasserhaltiges und wasserfreies Cobaltchlorid 8. Mangelware: Wasser Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) geht davon aus, dass es weltweit etwa 1,1 Milliarden Menschen ohne verlässliche Versorgung mit sauberem Wasser gibt. Dabei sind besonders Entwicklungs- und Schwellenländer betroffen. Auch reiche Länder haben diese Probleme, jedoch können sie diese mit finanziellen Mitteln beseitigen. Einige Länder haben sich alternative Methoden der Trinkwassergewinnung einfallen lassen. In Saudi Arabien wird Trinkwasser durch Meerwasserentsalzung gewonnen. Heute produziert Saudi Arabien Meerwasserentsalzungsanlagen mit mehr seinen Trinkwasser als jede andere Nation der Welt. In Indien wird der Monsunregen in großen Becken, Tanks und künstlichen Seen gesammelt. Das in Seen 28 angestaute Wasser versickert langsam im Boden und speist so das Grundwasser. Die Brunnen liefern so auch in den trockenen Monaten Wasser. In Chile werden Netze zum Einfangen des Nebelwassers aufgestellt. Der Nebel zieht durch das Netz und kondensiert an den Maschen. Das Wasser wird aufgefangen und fließt über Rinnen, Becken und Rohre in die Dörfer. Mit dieser Methode werden etwa 12000L Wasser pro Tag gewonnen. 9. Schulbezug Im Lehrplan ist das Thema „Wasser und Wasserstoff“ in der Jahrgangsstufe 8 im 2. Halbjahr vorgesehen. Es sollen dabei folgende Unterthemen behandelt werden: Die Eigenschaften und Bedeutung des Wassers Synthese von Wasser Eigenschaften von Wasserstoff; Katalysatoren Kreislauf des Wassers; Wasserstoff als Energieträger 29 10. Literatur Bücher Berger, Ulrike, Die Wasser-Werkstatt. Spannende Experimente rund um Eis und Wasser, Oz Verlag; Auflage: 1, Juli 2004. Emota, Masaru, Die Botschaft des Wassers 1, Mai 2002. Graf, Erwin, Chemielabor. Rund ums Wasser, Auer, März 2002. Hendel, Barbara; Ferreira Peter, Wasser und Salz. Urquell des Lebens. Über die heilenden Kräfte der Natur. Kersten, DetlefDie Wasser-Werkstatt. Spannende Experimente rund um Eis und Schmidkunz, Heinz, Unterricht Chemie. Wasser. (Bd. 2). Stundenbilder - Experimente – Medien, Aulis Verlag Deubner; Auflage: 2., August 2003. Wasser, Velber Verlag; Auflage: 2., unveränd. Aufl. (Dez. 2006) Weinhold, Angela, Experimentieren und Entdecken. Mehr als 30 Experimente zu Luft und Wasser, Ravensburger Buchverlag, Juli 2004. Internet http://de.wikipedia.org/wiki/Wasser http://lexikon.wasser.de/ http://www.micrecol.de/wasser.html http://www.mineralwasser.com/ http://www.physikfuerkids.de/lab1/wasser/ http://www.pollux-lernsoftware.de/wasser.htm http://www.quarks.de/dyn/15851.phtml http://www.seilnacht.com/Lexikon/Wasser.htm http://dc2.uni-bielefeld.de/ 30 http://www.wasser-lexikon.de/ http://www.wasser-macht-schule.de/ http://www.wasser-wissen.de/ Bilderquellen (Powerpoint-Präsentation und Ausarbeitung) http://www.eltima-electronic.de/Bilder/Vornehm/Tropfen.jpg http://www.wasser.ru/img/romas.jpg http://www.chemienet.info/3h2o5.jpg http://fotouristen.de/foto/3350/ist=tag&bl_save=1&ist_id=22&ext_id=6182 http://fotouristen.de/foto/3357/ist=tag&ist_id=21&ext_id=6182&uid= http://www.eurohofdreilaend.de/pict/wasser.gif www.fotosearch.de http://www.postamt.tv/imagebase/778+blatt+wasser+tropfen+wassertropfen+nass+gr%FCn+kugel+reflexe+nah+makro.jpg http://www.fotos.sc/img/u/tatjana/n/Wasser__Tropfen__wassertropfen__Blatt__Tau.j pg http://fotouristen.de/foto/25502/ist=tag&bl_save=1&ist_id=6&ext_id=6182 http://fotouristen.de/foto/25597/ist=tag&ist_id=5&ext_id=6182&uid= http://fotouristen.de/foto/25331/ist=tag&ist_id=9&ext_id=6182&uid= http://fotouristen.de/foto/19936/ist=tag&ist_id=12&ext_id=6182&uid= http://fotouristen.de/foto/21464/ist=tag&ist_id=10&ext_id=6182&uid= http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/02/Stilles_Mineralwasser.jpg /200px-Stilles_Mineralwasser.jpg http://www.mineralwasser.com/cms/images/7174.jpg http://www.seewasserlexikon.de/img/fische.jpg http://myfwc.com/marine/fish/plankton.jpg http://fotouristen.de/foto/4231/ist=tag&bl_save=1&ist_id=20&ext_id=6182 31 http://fotouristen.de/foto/4447/ist=tag&ist_id=18&ext_id=6182&uid= http://leifi.physik.unimuenchen.de/web_ph07_g8/umwelt_technik/06bioelektr/elaal.jpg http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/wasser/ http://i36.photobucket.com/albums/e30/linson/Regen.jpg http://img-x.fotocommunity.com/32/1336532.jpg http://www.akh-seelsorge.at/userimages/regentropfen%20200.jpg http://www.schwimmbad-haustechnik.de/Pics/Wassertropfen.jpg http://www.antarktis.tv/Pic_Fotos/P02_07_12_05_Jens/Heli-Eisberg-klein.JPG www.faktor.ch/imgs/gross/248.jpg http://content.answers.com/main/content/wp/en/thumb/6/69/250px-Geysir.jpg http://lxsa.physik.unibonn.de/outreach/wyp/exercises/bonn2/de/images/Wassermolekuel.jpg http://lxsa.physik.unibonn.de/outreach/wyp/exercises/bonn2/de/images/Festkoerper.jpg http://www.koje-libre.de/images/eisberg.jpg http://www.sengers.ch/glarus/kloentalersee/DSC_6659.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/68/Skilaeufer_Alpin.jpg/180 px-Skilaeufer_Alpin.jpg http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/wasser/ http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/wasser/ http://www.hoffnungskirche-berlin.de/cards/wasser.jpg http://www.wasser-hilft.de/images/wasser2.jpg http://www.caseli.at/vitalinfo/VitalMappe/Img/Wasser.jpg http://www.dvv.de/alle/fotogalerie/galerieS/images/alt_jpg.jpghttp://dc2.unibielefeld.de/dc2/wasser/ http://fotouristen.de/foto/6161/ist=tag&ist_id=17&ext_id=6182&uid= http://www.agenki.de/data/leitungs-wasser.jpg 32 http://www.agip.de/pic/oel_orange_d2285i5.jpg http://www.webtrio.de/img/100/DE/global/wassertropfen.jpg http://www.tk-logo.de/aktuelles/bild-der-woche-02/images/tk-biwo-46kwwasserundoel.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/thumb/3/33/Micellen.png/180pxMicellen.png http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.tgschemie.de/waschm31.gif&imgrefurl=http://www.tgschemie.de/waschmittel.htm&h=318&w=477&sz=7&hl=de&start=2&tbnid=ADYQMZho XujVhM:&tbnh=86&tbnw=129&prev=/images%3Fq%3Dmicellenbildung%26svnum% 3D10%26hl%3Dde http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Micellen.png http://www.trauner.at/service/downloadsch/seifen.pdf http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/wasser/ www.baulinks.de http://www.maurer-haustechnik.de/sanitaer/Bilder/kupferrohr.jpg http://images.mercateo.com/images/products/RS_Components/gr_c796672_01.jpg http://www.reineswasser.de/rohrfrei.jpg http://www.thuernbeck.at/bilder/eisenrohr.jpg http://www.agenki.de/data/leitungs-wasser.jpg http://www.hunza.de/kristallsalz/wasserfilter.jpg http://geizhals.at/img/pix/175946.jpg http://www.filopur.de/images/filopur-wasserfilter.jpg http://www.panta-rhei-shop.de/images/wasserfilter.jpg http://www.methode-hermann-stubenvoll.de/pics/wasserfilter.jpg http://www.forum-trinkwasser.de/img/bild_108.jpg http://www.handelsagentur-gassler.ch/pzed/wasser-02.jpg http://www.hallo-rheinneckar.de/region/sonderthemen/1047202822/bild1/variant/small 33 http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.chemienet.info/3h2o5.jpg&imgrefu rl=http://www.chemienet.info/3h2o.html&h=272&w=272&sz=24&hl=de&start=4&tbnid=HdT2LOqrPtw8jM:&tbnh=113 &tbnw=113&prev=/images%3Fq%3Dmensch%2Bwasser%26gbv%3D2%26svnum% 3D10%26hl%3Dde http://www.trinkwasser-spender.com/Bilder/Pixelquellewasserglas-001.jpg http://www.was-wiressen.de/bilder/common/Perlenflasche_auf_Steinen_200_Informationszentrale_Deut sches_Mineralwasser.jpg http://www.teinacher.de/pics/pic/pic_03_info_01.jpg http://www.adelholzener.de/typo3temp/pics/ed72b3d34e.jpg http://www.spital.de/brauerei/bilder/wasser.jpg http://www.nachlese.at/main-fotos/quellwasser.jpg http://www.agenki.de/data/quell-wasser.jpg www.maropublic.net/.../original/ues10p.jpg http://www.klinikticker.de/typo3temp/pics/d1fb42e68d.jpg http://www.bmz.de/de/images/BilderThemen/BilderArmut/armut_menschen_am_brun nen.jpg http://www.schwarzaufweiss.de/lanzarote/images/salzgewinnung.jpg www.kkbz.de/akt/akt1.htm http://www.crystalgrowing.com/labgrown/cuso4_xx.jpg http://www.seilnacht.com/Chemie/tncocl2a.JPG http://www.judoonline.de/judo/BILDARCHIV/Image_und_Allgemeines/Schemen_und_Zeichnungen/ Wasserkreislauf.jpg http://www.hamm-chemie.de/images/k9/abb/wassertropfen1.jpg http://www.dieneueepoche.com/pics/2006/03/21/xl/2006-03-21-xl--wasseraboutpixel_DSCN4052x_2.jpg 34
