Benutzer:Van Flamm/Spielwiese 2
Dieser Artikel beschäftig sich nur mit den Eigenschaften des Reinstoffes Wasser für andere Informationen über das Wasser siehe den Artikel Wasser
| Physikalische Eigenschaften | |
|---|---|
| Molmasse | 18 g/mol
|
| Dipolmoment in der Gasphase | 1,84 D |
| Bindungslänge in der Gasphase | 95,7 pm |
| Bindungswinkel in der Gasphase | 104,5° |
| Thermodynamik | |
| ΔfH0g | -241.83 kJ/mol kJ/mol |
| ΔfH0l | -285.83 kJ/mol |
| ΔfH0s | -291.8 kJ/mol |
| S0g, 1 bar | 188.84 J/mol·K |
| S0l, 1 bar | 69.95 J/mol·K |
| S0s | 41 J/mol·K |
|
SI-Einheiten wurden wo möglich verwendet. Wenn nicht anders vermerkt wurden Normbedingungen benutzt und die werte sind für Wasser ohne gelöste Stoffe | |
Eigenschaften des Wassers
Aggregatzustand des Wassers
Unter Raumbedingungen ist Wasser eine Flüssigkeit.Allerdings kennen wir Wasser als einzigsten Stoff aus der Natur in allen drei Aggregatzuständen. Das folgendene Phasendiagramm zeigt wie der Aggregatzustand des Wassers von der Temperatur abhängig ist. In dem Diagramm ist zu beachten der Tripelpunkt, die kritische Temperatur und Druck.
Tripelpunkt,Kritische Temperatur und Druck
Kritische Temperatur 674 K kritischer Druck 2.21 × 107 Pa Tripelpunkt 0,01 °C
Dichteanomalie des Wasser
Wasser hat seine größte Dichte bei 4°C, bei dieser Temperatur wiegt 1 g/cm³. Das bedeutet, dass festen Wasser(Eis) leichter als flüssiges Wasser ist. Bei vielen Stoffen hat der Stoff im festen Zustand die größte Dichte, deswegen wird von der Dichteanomalie des Wasser gesprochen.
Aufgrund dieser Dichteanomalie ergibt sich eine Überlebensmöglichkeit für Tier in Gewässer bei niedrigen Temperaturen; die Gewässer weisen Wasserschichtungen auf, diese Schichten haben jeweils ihre Temperatur und die davon abhängige Dichte. Die 4°C Schicht ist am schwersten und liegt damit am Grund des Gewässer und die Eisschicht als leichteste ganz oben. Das Gewässer friert also von oben nach unten zu, so bleibt meist am Boden eine nicht zugefrorene Schicht in der die Fische überleben können.Das Gewässer friert also von oben nach unten zu
Löslichkeit in Wasser
Wasser ist ein gutes Lösungsmittel für viele Stoffe, es ist hydrophil.Dies hat seine Vor- und Nachteile.So kann Wasser zwar Nährstoffe und anderes transportieren aber genau so gut Giftstoffe, welches ein großes Problem bei der Versorgung der Menscheiheit mit sauberen Wasser darstellt.
Wegen der guten Löslichkeit in dem Wasser wird Wasser von allen bekannten Lebewesen als Transportmittel für bestimmte Stoffe in deren System benutzt.
Die Löslichkeit in Wasser ist oft stark von der Temperatur abhängig,dabei verhalten sich Feststoffe und Gase unterschiedlich,Gase lösen sich bei zunehmender temperatur schlechter in Wasser während sich Festoff bei zunehmender Temperatur immer besser in Wasser lösen lassen..Allgemein gilt, dass ein Stoff sich umso besser in Wasser lösen lässt desto mehr poare Gruppen in diesem Stoff vorhanden sind.
Aufgrund der bei höheren Temperaturen schlechten Löslichkeit von Sauerstoff in dem Wasser, kann es im Sommer zu Sauerstoffengpässen bei Wasserlebewesen kommen;auch darf deswegen kein warmes Wasser in Flüße eingeleitet werden.
Selbst löst Wasser sich zum Beispiel in der Luft, wobei die Löslichkeit sehr von der Temperatur abhängig ist,was auch für den Regen verantwortlicht ist(siehe Luftfeuchtigkeit).
Brechung von Licht
Tritt Licht von der Luft ins Wasser ein so wird es deutlich stärker gebrochen als zum Beispielbei Glas oder Diamanten.Der Grenzwinkel des Wasser liegt bei 49 °.
Diese Lichtbrechung führt beim Menschen zu optischen Täuschungen, da man ein Objekt unter Wasser nun an einem anderen Ort sieht als an dem es tatsächlich ist.Wasser hat den Brechungsindex von 1,33.
Nur Teile des Lichts werden vom Wasser durchgelassen und gebrochen, die anderen Teile des Lichts werden vom Wasser reflektiert und absorpiert
Der Schmelzpunkt und Siedepunkt des Wasser haben eine so große Bedeutung, dass diese als Fixpunkte der Celsiusskala festgelegt wurden
| Dampfdruck in mbar | Siedpunkt in °C |
| 1066 | 101,4 |
| 1040 | 100,7 |
| 1013 | 100,0 |
| 960 | 98,5 |
| 933 | 97,7 |
| 866 | 95,7 |
| 800 | 93,6 |
| 667 | 88,7 |
| 533 | 82,9 |
| 400 | 75,8 |
| 267 | 66,3 |
| 133 | 51,5 |
| 67 | 37,1 |
| 6 | 0 |
| Wasser hat einen relativ hohen Siedepunkt (das gleich schwere Methan siedet bei -164 °C). Wenn
Wasser den erwarteten Gesetzmäßigkeiten entspräche, läge es bei Raumtemperatur als Gas vor. Verantwortlich für die meisten anomalen Eigenschaften des Wassers sind die intermolekular wirkenden Wasserstoffbrückenbindungen, die sich aus dem Dipolmoment des Wassermoleküls erklären lassen.Links ist eine Tabelle von Siedepunkt in abhängigkeit zum Dampfdruck |
Der Dipolmoment des Wassermoleküls
Das Dipolmoment des Moleküls resultiert aus der höheren Elektronegativität des Sauerstoffs und der Molekülgeometrie (gewinkelt). Das Wassermolekül besitzt eine positive Partialladung an der Seite des Wasserstoffatoms und eine negative an der Seite des Sauerstoffatoms (vgl. Abbildung). Darum kann es von bestimmten elektromagnetischen Wellen, den Mikrowellen, in stärkere Schwingungen versetzt werden, welche zur Erwärmung des Wassers führen.
Die Polarität der chem. Bindung reicht als Grund für das beobachtete Dipolmoment nicht aus: Wäre das Molekül geradlinig ausgestreckt, würde sich der Schwerpunkt der beiden elektrisch positiven Ladungen der Wasserstoffatome in der Mitte auf das Sauerstoffatom bezogen befinden, und das Molekül würde trotz der polaren Bindungen kein Dipolmoment besitzen. Das Molekül ist aber winklig gebaut, was mit den beiden einsamen Elektronenpaaren auf dem Sauerstoffmolekül erklärt werden kann (siehe VSEPR-Theorie).
Wassermoleküle wechselwirken also miteinander über Wasserstoffbrückenbindungen und besitzen dadurch starke intramolekulare Anziehungskräfte. Für die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen ist auch die geringe Größe des Wasserstoffatoms von Bedeutung, da es sich nur so in ausreichendem Maße dem Sauerstoffatom nähern kann. Die höheren Homologen des Wasser, z. B. Schwefelwasserstoff H2S bilden derartige Bindungen aufgrund der geringeren Elektronegativitätsdifferenz zwischen den Bindungspartnern nicht aus.
Durch diese Polarität kommt es zur Klusterbildung, d.h. mehrere Wasserstoffmoleküle sind duch Wasserstoffbrückenbindungen verkettet. Dies wiederum ist Ursache für die Anormalität des Wassers:
- Wasser ist trotz des geringen Molekülgewichts flüssig (vergleiche H2S)
- Wasser hat die größte Dichte bei 4 °C
Elektrische Leitfähigkeit
Wasser ist, anders als von vielen angenommen, ein Nichtleiter, solange im Wasser keinerlei Stoffe gelöst sind. Da aber im Wasser viele Stoffe dissozieren, kann es sein, dass dabei eine Menge Ladungsträgern ensteht und Wasser den Strom gut leitet.
Beispiel:Natriumchlorid dissoziert in Wasser zu postiv geladenen Natriumionen und negativ geladenen Chlorionen, im Wasser sind jetzt jede Menge Ladungsträger vorhanden und es leitet den Strom gut.
Oberflächenspannung
Wasser weist eine Oberflächenspannung auf, die Wassermoleküle ziehen sich an der Oberfläche stark an.Die Oberflächenspannung beträgt etwa 73 mN/m bei 20°C und nimmt bei zunehmender Temperatur ab.
Aufgrund dieser Oberflächenspannung können einige Tiere wie zum Beispiel der Wasserläufer sich auf dem Wasser bewegen, als wenn es ein Feststoff wäre
Viskosität
Die Viskosität des Wasser beträgt bei 20°C 1,0 mPa s, Wasser hat eine höher Viskosität als Petroleum(0,65 mPa s bei 20°C) aber eine niedrigere als zum Beispiel Quecksilber (1,5 mPa s bei 20°C)
Geruch,Farbe und Geschack
Wasser ist im reinen Zustand geschmack- und geruchslos,meist auch farblos und transparent aber in dicken Schichten blaugrün.
Sind im Wasser Stoffe gelöst kann es zu einer deutlichen Veränderung dieser Eigenschaften kommen.
Spezifische Wärmekapazität des Wassers
Wasser hat mit 4,18 kJ/(kg K) (bei 20 °C) eine im Vergleich zu anderen Stoffen ziemlich hohe Wärmekapazität. Das bedeutet, dass Wasser zwar Wärme langsamer speichert aber däfur auch langsamer abgibt als andere Stoffe.
Zum Vergleich weist Luft eine Wärmekapazität von 0,38 kJ/(kg K) (bei 20°C) und Kupfer sogar nur eine von 0,38 kJ/(kg K) (bei 20°C) auf.
Diese Eigenschaft beeinflusst stark das Klima an Meeresregionen, da dies im Sommer vom Wasser abgekühlt aber im Winter von diesem gewärmt werden.
Schmelz- und Verdampfugswärme
Wenn wir 0°C kaltes Eis zu 0°C kalten Wasser hinüberführen wollen so muss man dafür eine Energie von 335 kJ/kg aufbringen, dies bezeichnet man als Schmelzwärme.
Wenn wir 100°C warmes Wasser zu 100°C warmen Dampf hinüberführen wollen so muss man 2260 kJ/kg aufbringen, weiterhin müssen wir 2460 kJ/kg aufbringen um 25 °C warmes Wasser zu 100 °C warmen Dampf und 2500 kJ/kg aufbringen um 0 °C kaltes Wasser zu 100 °C warmen Dampf hinüberzuführen,diese Werte bezeichnet man als Verdampfungswärme.Die Verdampfungswäre des Wassers liegt wesetlich höher als die Verdampfungswärme von anderen Flüssigkeiten.
Die hohe Verdampfunswärme wird beim Schwitzen ausgentuzt, bei dem der Körer vor Überhitzung geschützt wird.
Dampfdruck
Dampfdruck|| 23,37 mbar bei 20°C
Erklärungen zu den Eigenschaften
Bestimmt hast du dich jetzt schon gefragt warum Wasser so viele besondere Eigenschaften hat und von den chemisch-physikalischen Erklärungen zu schwer zu greifen ist. ...
;Graph:Dampfdruck?;Bild Dichteanomalie ersetzen;;ordentliche Rechtschreibung;wikifize;