Experimentalvortrag Lebensquell Wasser .


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Experimentalvortrag „Lebensquell Wasser“. Referentin: Anne Wehner. 10.05.07. Inhalt. Wasser – ohne geht nichts Wasser unter der Lupe Wasser und Eis Rund ums Trinkwasser Wasserhärte Wassersynthese Qualitativer Wassernachweis Mangelware: Wasser Schulbezug. 1. Wasser – ohne geht nichts.
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Experimentalvortrag „Lebensquell Wasser" Referentin: Anne Wehner 10.05.07

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Inhalt Wasser – ohne geht nichts Wasser unter der Lupe Wasser und Eis Rund ums Trinkwasser Wasserhärte Wassersynthese Qualitativer Wassernachweis Mangelware: Wasser Schulbezug

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1. Wasser – ohne geht nichts Die wichtigste Substanz der Welt klare, geschmacks-und geruchslose, farblose Flüssigkeit hohe Lichtdurchlässigkeit bedeckt 70% unserer Erde (97% Salz-und 3% Süßwasser) flüssig bei 0°C bis 100°C

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Wasser – ohne geht nichts Experiment 1: Tanzender Wassertropfen Erklärung: Wasser siedet bei 100 °C und geht dabei in Wasserdampf über. Wassertropfen auf Herdplatte (> 100 °C) ��  Sieden a Berührungszone Dampf hebt Tropfen hoch Tropfen fährt wie Luftkissenboot auf Herdplatte herum - angetrieben vom Dampf entweicht ��  Tropfen sinkt wieder abdominal muscle Tropfen bildet wieder etwas Dampf und hebt sich wieder - und so weiter.

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Wasser – ohne geht nichts Bestandteil aller Lebewesen (Mensch: 75%; Qualle: 99%) guter Wärmespeicher (Bsp.: Bodensee - Zitrusfrüchte Insel Mainau, Treibhausgas – erhöht in Atm. (5 Vol-%) Temp. von –18 auf 15°C) gutes Lösungsmittel für Flüssigkeiten, Gase und Feststoffe (z.B.: Salze für Nährstofftransport, Sauerstoff für Atmung von Fischen)

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Wasser – ohne geht nichts Experiment 2: In Wasser löst sich Luft Info Fische benötigen zum Leben Luft In 100 mL Wasser lösen sich bei 0 °C 4,91 ml, bei 20 °C 3,11 mL Sauerstoff bzw. Luft. je höher bite the dust Temperatur, um so weniger Sauerstoff löst sich ��  Im Sommer sterben oft Fische a Sauerstoffmangel Sauerstoff: Bildung von Wasserpflanzen und Algen Lösen aus Luft a Wasseroberfläche Versuchsaufbau

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Wasser – ohne geht nichts Wasser liefert Sauerstoff für Pflanzen und Bakterien bei Photosynthese natürliche Umwelt: Verteilungs-und Transportmittel

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Wasser – ohne geht nichts Demonstration 1: Pflanzenfärben Was ist passiert? Blumen verfärben sich ��  mit Wasser haben sie auch Farbpartikel durch Stengel aufgesogen Deutung: Pflanzen brauchen Wasser zum Leben, z.B. für Photosynthese Wasser ist Transportmittel für wichtige Nährstoffe Versuchsaufbau

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Wasser – ohne geht nichts Experiment 3: Leitet Wasser nook Strom? Ergebnis: - reines Wasser leitet elektrischen Strom nicht -minimale Mengen von gelöstem Salz machen es leitend

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Wasser – ohne geht nichts Alltagsbezug: Mensch: Salz in unserem Körper wichtig für Funktion von Nerven und Muskeln – Nerven = elektrischer Leiter, Blut = Salzlösung ��  elektrische Ströme und Spannungsschwankungen Körperschweiß, Leitungswasser = Salzlösung ��  Achtung! Mit Netzspannung betriebe elektrische Geräte (Fön, Radio, Lampen usw.) niemals in Nähe von offenem Wasser (Badewanne, Dusche, Waschbecken) Fische (z.B. Zitteraal, Zitterrochen): Aufbau von elektrischer Spannung in Nerven und Muskeln ��  Verjagung von Feinden und Beutefang mit elektrischen Stromschlägen Zitterrochen (oben) und Zitteraal (rechts)

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Wasser – ohne geht nichts Im Wasser laufen ständig Säure/Base-Reaktionen stomach muscle Beispiele für chemische Reaktionen mit Wasser als Reaktionspartner: Photosynthese:  6CO 2 + 6 H 2 O ��  C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Auflösen von Kalk:   CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ��  Ca (HCO 3 ) 2 Saurer Regen:      SO 2 + 2 H 2 O ��  H 3 O + (HSO 3 ) - Bildung von Mineralwasser: CO 2 + 2 H 2 O ��  H 3 O +   + (HCO 3 ) -

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Wasser – ohne geht nichts Experiment 4: Brausepulver Zitronensäure cap 3 COOH-Gruppen ��  Bildung von 3 H 3 O + - Ionen: H 3 O + - Ionen reagieren mit HCO 3 – Ionen des Soda unter Bildung von CO 2   und H 2 O: H 3 O +   +    HCO 3 - H 2 O  +  CO 2   (Schaum) Bildung von Kohlensäure: H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 Gesamtreaktion: NaHCO 3 + C 6 H 8 O 7 → NaC 6 H 7 O 7 + H 2 O + CO 2 Kälte Wärme

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Wasser – ohne geht nichts Wasser cap viele Gesichter Einzige Substanz, pass on in allen drei Aggregatzuständen vorkommt

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Wasser – ohne geht nichts Experiment 5: Gasförmiges Wasser Erklärung: Austritt von Wasserdampf ��  Luft verdrängt und durch Wasserdampf von 100° C ersetzt Kontakt mit kaltem Wasser ��  Kondensation Wasserdampf ��  Bildung Unterdruck ��  Implodierung der Dose Da das Wasser eine träge Masse darstellt, wird es nur untergeordnet in kick the bucket Dose eingesogen Alltag: Wechselspiel von überhitztem Wasser und Wasserdampf ist Funktionsprinzip eines Geysirs . Geysir

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Wasser – ohne geht nichts Wasserkreislauf durch Verdunstung (haupts. Meeresoberfläche) gelangt Wasser als Luftfeuchtigkeit in Atmosphäre Warme, feuchtigkeitstragende Luft steigt auf, kühlt abdominal muscle und kondensiert Wolkenbildung ��  Niederschlag in Form von Regen oder Schnee (Süßwasser) Verdunstung oder Versickerung im Boden ��  Anreicherung mit Salzen versickertes Wasser gelangt über pflanzliche Transpiration in Erdatmosphäre oder dient zur Grundwasserbildung Niederschlag gelangt über Grundwasserstrom, Bäche und Flüsse wieder in kick the bucket Meere

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2. Wasser unter der Lupe besteht aus zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff Abkürzung: H 2 O Atome in Dreiecksform angeordnet – Winkel 104,5° Teilladung: Sauerstoff (O) negativ, Wasserstoff (H) positiv ��  Dipol Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen Wassermolekül Wasserstoffbrückenbindung

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Wasser unter der Lupe Oberflächenspannung des Wassers Wasserinnere: Wirken von Anziehungskräften zwischen Molekülen aus allen Richtungen �� insgesamt Addition zu Null Wasseroberfläche: keine Anziehungskräfte nach oben ��  gerichtete Kraft ins Innere; Grenzfläche Wasser – Luft vergleichbar mit dünner, elastischer Haut

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Wasser unter der Lupe Experiment 6: Oberflächenspannung Experiment 6 a) Beobachtung: Es läuft kein Wasser heraus. Erklärung: Wasser cap eine hohe Oberflächenspannung und zieht bite the dust Karte a sich Luftdruck ist größer als das Gewicht des Wassers ��  Luft drückt somit von unten gegen pass on Karte und hält sie am Glas fest.

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Wasser unter der Lupe Experiment 6 b) Beobachtung: feingewebte Stoffe halten Wassertropfen zurück Darauf beruht zum Beispiel bite the dust wasserabweisende Wirkung von Zeltstoff Alltagsbezug: Wasserläufer: Nutzer der Oberflächenspannung des Wassers in der Natur ��  kann ohne Mühe auf dem Wasser laufen, ohne unterzugehen Wasserläufer

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Die vier "alten Elemente" (Quelle: Cornelsen) Wasser unter der Lupe Etwas Geschichte: Wasser – Element oder Verbindung? 600 v.u.Z.: wurde in China als Element angesehen, Unterscheidung von Elementen Wasser, Feuer, Holz, Metall, Erde 624-544 v.u.Z.: griech. Philosoph Thales – wichtigster Grundstoff; „Prinzip aller Dinge, aus dem alles ist und zu dem alles zurückkehrt" 484-430 v.u.Z.: Empedokles – erkannte Feuer (= Energie), Wasser (= Flüss.), Luft (= Gas)und Erde (= Feststoff) als „Elemente" a

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Wasser unter der Lupe 427-347 v.u.Z.: Plato – kleine, regelmäßig geformte Teilchen; ordnete sanctum Elementen bestimmte reguläre Vielecke („platonische Körper") zu: Feuer = Tetraeder Erde = Würfel Luft = Oktaeder Wasser = Ikosaeder 1784: Brit. Naturforscher Henry Cavendish (1731-1810) erkennt Zusammensetzung des Wassers aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom ��  Wasser kein Element, sondern Verbindung

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3. Wasser und Eis größte Dichte und geringstes Volumen des Wassers liegt bei 4°C Gewichtsvergleich: 1 Liter Wasser bei 4°C ��  1kg 1 Liter Eis ��  917g Wassermoleküle in Eiskristall weit gepackt, starre Ordnung (versus Schmelze: dichte Lagerung, Moleküle beweglich) Struktureinheit Eis: OH 4 - Tetraeder Eis Wasser

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Wasser und Eis Wasser dehnt sich beim Gefrieren um etwa 9% aus ��  Druckausübung Bsp.: Platzen von Wasserflasche in Gefriertruhe Bersten von Wasserrohren im Winter Experiment: Eis sprengt Glas Eis schmilzt unter Druck Bsp.: Schlittschuh-und Skiläufer Experiment: Eiswürfel

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Wasser und Eis Experiment 7: Eis sprengt Glas Kältemischung: ca. ¼ Kochsalz und ¾ fein zerstoßenes Eis ��  bis - 21°C Warum? ��  Schmelztemperaturen von Gemischen liegen meist niedriger als kick the bucket der Reinstoffe (Alltag: Salzstreuung auf vereiste Straßen) Vorgang: Salz geht in Lösung ��  Eis muss anteilig flüssig werden ��  Benötigung von Wärme Da keine Wärme von außen zugefügt wird, holt sich Gemisch bite the dust "Wärme" aus dem Eis selbst ��  Abkühlung. Versuchsaufbau

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Wasser und Eis Wasser dehnt sich beim Gefrieren um etwa 9% aus ��  Druckausübung Bsp.: Platzen von Wasserflasche in Gefriertruhe Bersten von Waserrohren im Winter Experiment: Eis sprengt Glas Eis schmilzt unter Druck Bsp.: Schlittschuh-und Skiläufer Experiment: Eiswürfel

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Wasser und Eis Demonstration 2: Eiswürfel Erklärung: Eis verhält sich plastisch bei Druckausübung Beim Gefrieren dehnt sich Wasser um etwa 1/10 aus. Wenn man Eis additionally presst, schmilzt es Alltag: Schlittschuh-oder Skifahren ��  Druckausübung auf Eis ��  Entstehung Flüssigkeitsfilm ��  Rutschen

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Wasser und Eis Dichteanomalie des Wassers am Beispiel „See" Winter: See gefriert von oben nach unten – jedoch nie bis zum Grund Eisdecke schwimmt aufgrund geringerer Dichte a Wasseroberfläche ��  Kälteschutz, lichtdurchlässig (günstig für Photosynthese) ��  Wassertiere und Wasserpflanzen können in tieferen „wärmeren" Schichten überleben Unter Eisdecke steigt Temp. bis 4°C a (keine T-Veränderung mehr, da durch großen Eigendruck Minimalvolumen erreicht)

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Wasser und Eis Demonstration 3: Dichte Eisbe

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