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Iodzahl

Iodzahl

Die Iodzahl (IZ) gibt die Teile Halogen (berechnet als Iod) an, die 100 Teile Fett unter bestimmten Bedingungen an die Doppelbindungen ihrer Fettsäuren binden können. Die Iodzahl ist ein Maß für den Gehalt eines Fettes an ungesättigten Verbindungen (Doppelbindungen). Sie ist die Menge in Gramm Iod, die an 100 Gramm Fett addiert werden kann. Demnach kann man mit ihr den ungesättigten Charakter des Fettes, sowie den Aggregatzustand, bestimmen. Zuerst gibt man zu einer bestimmten Menge in g eines Fettes, welche als Wert A vermerkt wird, im Überschuss Iodbromid hinzu. Die Iod- und Bromteilchen setzen sich an den Doppelbindungen an, allerdings nicht komplett. Den Rest

IBr

, der durch den Überschuss übrig geblieben ist, versetzt man mit Kaliumiodid bis sich ein Niederschlag bildet. Dadurch wird das

IBr

I_2

reduziert. Die durch das gelöste Iod gelbe Lösung wird, nach der Zugabe von Stärkelösung (als Indikator) mit Natriumthiosulfatlösung bis zur farblosigkeit titriert. Das verbrauchte Natriumthiosulfat in ml stellt dann den Wert B dar. Als letztes macht man dann noch eine Blindprobe, bei der man die Hälfte des Volumens des vorher verwendeten Iodbromids, also statt 20 ml 10ml, mit Kaliumiodad versetzt und mit Natriumthiosulfat titriert. Der jetzige Verbrauch wird verdoppelt als Wert C dargestellt. Diese Reaktionen müssen in saurem Milieu stattfinden. Die Iodzahl wird dann mit der folgenden Formel berechnet:

\fracB=IZ (IodZahl)

Beispiele für typische Iodzahlen: Kategorie:Chemie

Halogen

Zu den Halogenen gehören die Elemente Fluor, Chlor, Brom, Iodund. Elementare Halogene liegen in Form von Molekülen vor (F₂, Cl₂ etc.). Alle Halogene sind sehr reaktionsfreudige Nichtmetalle oder Halbmetalle. Dies lässt sich dadurch erklären, dass den Halogenen nur noch ein Valenzelektron zur Vollbesetzung der Valenzschale fehlt. Die Reaktivität nimmt von Fluor zu Iod ab. Die Halogene reagieren gut mit Wasserstoff und bilden dabei Halogenwasserstoffe, die in Wasser gelöst zu Säuren werden, welche eine mehr oder weniger große Acidität aufweisen. Halogene reagieren auch gut mit Metallen. Der Name dieser Gruppe leitet sich aus griechisch hals (Salz) und griechisch gennan (erzeugen) ab. So kam die wörtliche Übersetzung "Salzbildner" zustande. Halogene kommen vor allem in Verbindungen mit Natrium in Form von Salzen vor. Natriumhalogenide: NaF, NaCl, NaBr, NaI Mit Silbernitrat können Chlorid, Bromid und Iodid nachgewiesen werden. Dazu wird das zu prüfende Salz gelöst, mit Salpetersäure angesäuert und Silbernitrat hinzugegeben. Es entsteht ein flockiger Niederschlag von einem Silberhalogenid. AgCl ist weiß, AgBr ist leicht gelblich (eher weiß) und AgI ist satt gelb. ja:ハロゲン ko:할로젠 ms:Halogen th:แฮโลเจน

Iod

Iod (vom altgriechischen Wort ιο-ειδης = veilchenfarbig, wegen der violetten Farbe von Ioddämpfen) ist ein chemisches Element im Periodensystem mit der Ordnungszahl 53. Dem Iod ist das Elementsymbol I zugeordnet. Laut Duden ist neben der fachsprachlichen die herkömmliche Schreibweise Jod mit dem Elementsymbol J für Iod und Iodverbindungen auch weiterhin üblich. Das Halogen ist ein für den Menschen lebensnotwendiges Spurenelement.

Geschichte

Die physiologische Bedeutung des Elements Iod war schon im Altertum bekannt. So wurden bereits 1500 Jahre vor unserer Zeitrechnung Kropfkranken die Iodhaltigen Schilddrüsen von Schafen oder Aschen von Meeresschwämmen verordnet. Iod wurde im Jahr 1811 durch den Pariser Salpetersieder Bernard Courtois bei der Herstellung von Schießpulver erstmals aus der Asche von Seetang gewonnen. Den elementaren Charakter erforschten jedoch erst ab 1813 die französischen Naturwissenschaftler Nicolas Clement-Desormes und Joseph Louis Gay-Lussac, der ihm ein Jahr später den heutigen Namen verlieh.

Vorkommen

Joseph Louis Gay-Lussac Iod ist abgesehen von Astat wesentlich seltener als die übrigen Halogene. In der Natur ist es weit verbreitet, jedoch nur in Form seiner Verbindungen. Im Unterschied zu den Elementen Fluor, Chlor und Brom tritt es nicht nur als Iodid auf, sondern auch als Iodat, zum Beispiel angereichert (0,02-1 %) im Chilesalpeter, hauptsächlich in Form von Natriumiodat (NaIO₃), aber auch Natriumperiodat (NaIO₄) und Lautarit (Ca(IO₃)₂). In feinsten Spuren ist es in Böden und Gesteinen nachweisbar. Im Durchschnitt enthält 100 Gramm wasserfreier Feinboden aus dem süddeutschen Raum 350 Mikrogramm Iod. Als Iodwasserstoff kommt es in geringsten Mengen in vulkanischen Gasen vor. Lösliche Iodverbindungen wie Alkali- und Erdalkaliiodide werden während der Verwitterung von Gesteinen durch Regenwasser freigesetzt oder zerfallen bei höheren Temperaturen. Ioddämpfe sammeln sich, da sie 8,65-mal schwerer sind als Luft, in tiefliegenden Gebieten und reichern sich dort an. So gelangen sie schließlich wie die Iodide in die Meere und ins Grundwasser. Einige Mineralwässer enthalten Iod. Die Mineralquelle Woodhall Spa bei Lincoln in den USA bringt Wasser hervor, das durch Iod braun gefärbt ist. Im Meerwasser liegt die Menge an Iod bei 0,05 Gramm pro Tonne. Organische Iodverbindungen kann man aus Meeresalgen (19 Gramm Iod pro Kilogramm Trockenmasse), Tangen und Schwämmen (bis zu 14 Gramm Iod pro Kilogramm Trockenmasse) isolieren. Einen wichtigen Speicher für organisch gebundenes Iod stellt die Schilddrüse dar. Natürlich vorkommendes Iod besteht zu 100 % aus einem einzigen Isotop, dem Isotop ¹²⁷I

Gewinnung und Darstellung

Früher gewann man Iod in Form von Iodiden und Iodaten, indem man die durch die Flut an den Strand angeschwemmten Tange einsammelte und verbrannte. Die erhaltene Asche enthielt etwa 0,1 bis 0,5 % Iod. Diese Iodgewinnung hat heute jedoch nur noch lokale Bedeutung und macht ungefähr 2 % der Weltjahresproduktion aus. Die technische Gewinnung von Iod ist eng mit der Salpetergewinnung verknüpft. Das in den Mutterlaugen enthaltene Iodat wird durch Reduktion in Iod umgewandelt. Im ersten Reaktionsschritt setzt man Schwefelige Säure ein, um Iodsäure (Iodat ist das Anion dieser Säure) zu Iodwasserstoff zu reduzieren: :

\mathrm

:Iodsäure und Schwefelige Säure reagieren zu Iodwasserstoff und Schwefelsäure Der Iodwasserstoff wird wiederum in einem zweiten Schritt durch die in der Lösung vorhandene Iodsäure zu Iod oxidiert. Man spricht in diesem Fall von einer Komproportionierung, da Iod in zwei verschiedenen Oxidationsstufen (-1 im Iodwasserstoff und +5 in der Iodsäure) zu elementarem Iod mit der Oxidationsstufe 0 wird. :

\mathrm

:Iodsäure und Iodwasserstoff komproportionieren zu Wasser und Iod Alternativ kann zur Reduktion auch Schwefeldioxid (SO₂) den Endlaugen, aus denen der Salpeter bereits auskristallisiert ist, zugesetzt werden. Bei der Erdöl- und Erdgasförderung fallen bedeutende Mengen an Salzsole an, die einen Iodgehalt zwischen 30 bis über 100 ppm aufweisen. Das in Form von Natriumiodid vorliegende Iod wird durch die Oxidation mit Chlor aus der Sole freigesetzt: :

\mathrm

:Natriumiodid und Chlor reagieren zu Natriumchlorid und Iod Eine weitere Reinigung des gewonnenen Iods wird dadurch erreicht, dass es mit Luft ausgeblasen, anschließend mit Schwefeldioxid in schwefelsaurer Lösung wieder reduziert und zum Schluss mit gasförmigem Chlor zum Iod zurück oxidiert wird. :

\mathrm

:Iod wird durch Schwefeldioxid zu Iodwasserstoff reduziert :

\mathrm

:Iodwasserstoff und Chlor reagieren zu Chlorwasserstoff und Iod Chromatographisch kann Iod mittels Adsorption von Polyiodid an Anionenaustauschern angereichert werden. Zur Reinstherstellung setzt man Kaliumiodid und halogenfreies Kupfersulfat ein. Im Labormaßstab lässt sich Iod durch Einwirken von Schwefelsäure und Mangan(IV)-oxid auf Kaliumiodid herstellen. Die Gewinnung gelingt ebenso aus der iodhaltigen Asche von Meerespflanzen durch Behandlung mit Chlor.

Eigenschaften

Chlor Iod ist unter Normalbedingungen ein Feststoff, der grauschwarze, metallisch glänzende Schuppen bildet, deren Dichte 4940 kg/m³ beträgt. Sie besitzen die Eigenschaften eines Halbleiters. Diese Eigenschaften sind auf das Vorhandensein eines Schichtgitters zurückzuführen, in dem einzelne Ebenen aus I₂-Molekülen (Bindungslänge 2,715 Å) bestehen. Der Abstand der Ebenen in einem orthorhombischen Schichtkristall beträgt 4,412 Å und entspricht damit dem van-der-Waals-Abstand zwischen zwei Iod-Atomen (4,30 Å). Das Ergebnis der Messung des kürzesten Abstands zwischen zwei Iod-Molekülen liegt mit 3,496 Å deutlich darunter. Iod geht beim Schmelzen (Schmelzpunkt 113,70 °C) in eine braune, elektrisch leitfähige Flüssigkeit über. Es siedet bei 184,2 °C unter Bildung eines violetten Dampfes, der aus I₂-Molekülen besteht. Iod sublimiert schon bei Zimmertemperatur, so dass ein Schmelzen nur unter rascher und starker Temperaturerhöhung möglich ist. Iod reagiert weitaus heftiger mit anderen Elementen wie Phosphor, Aluminium, Eisen und Quecksilber als Chlor und Brom. Mit Wasserstoff geht es nur schwer eine Verbindung ein. Beim leichten Erwärmen von Iodwasserstoff zerfällt dieser bereits wieder in die Elemente. :

\mathrm

:Iod und Wasserstoff stehen mit Iodwasserstoff im Gleichgewicht. Bei erhöhter Temperatur wird dieses nach links verschoben. Mit Ammoniak findet aufgrund der damit verbundenen Volumenzunahme eine explosionsartige Reaktion statt. :

\mathrm

:Ein Mol Iod und und zwei Mol Ammoniak reagieren zu sechs Mol Iodwasserstoff und ein Mol Stickstoff. Eine interessante Eigenschaft des Iods äußert sich darin, Polyhalogenidverbindungen einzugehen. Dabei verbinden sich gelöste I₂-Moleküle jeweils mit einem Iodid-Anion zum einfach negativ geladenen I₃^--Anion. Eine Eigenschaft dieser Polyhalogenidverbindung ist, dass sie sich in Stärke-Helices einlagert. Diese Einlagerungsverbindungen rufen bereits in geringen Konzentrationen eine intensive Blaufärbung hervor (empfindlicher und spezifischer Iod-Stärke-Nachweis).

Iod-Kationen

Von dem Element Iod sind verschiedene Kationen bekannt. So entsteht das blaue Diiod-Kation I₂⁺, wenn Iod durch in Schwefelsäure gelöstes Schwefeltrioxid (65%iges Oleum: H₂SO₄ · 2SO₃) oxidiert wird: :

\mathrm

Zur Oxidation kann ebenso Antimonpentafluorid bzw. Tantalpentafluorid in flüssigem Schwefeldioxid verwendet werden: :

\mathrm

Dem gegenüber gelang es bisher nicht, Verbindungen mit dem unsolvatisierten, das heißt Lösungsmittel-freien Monoiod-Kation I⁺ herzustellen. Selbst in Verbindung mit einer extrem schwachen Lewis-Base wie dem Perchlorat-Anion ClO₄^- findet man kovalent gebundenes Iod vor. In der Gasphase jedoch kann man das I⁺-Ion bei Abwesenheit eines Gegenions nachweisen.

Verwendung

Iodtinktur und Iodoform enthalten Iod in elementarer oder gebundener Form und dienen als Antimykotikum und Antiseptikum. Es wird vermutet, dass die desinfizierende Wirkung auf der Abspaltung von Sauerstoff aus Wasser beruht. Dieser Sauerstoff ist kurz nach seiner Freisetzung besonders reaktionsfähig (in statu nascendi):

\mathrm

Dieser Mechanismus wird auch für die anderen Halogene diskutiert. Iod wird aus diesem Grund in einzelnen Fällen auch zur Entkeimung von Wasser in Badeanstalten genutzt. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass Iod weniger aggressiv ist als Chlor. Allerdings vermag diese Wasserbehandlung nicht Algen abzutöten, so dass zusätzlich ein Algizid zugesetzt werden muss. Der intensive Gebrauch von Iod kann aber zu Hautverfärbungen führen. Auch steht die Gefahr der Allergisierung im Raum. Beides ist durch Einsatz von so genannten Iodophoren, Trägermaterialien, die Iod binden können, vermeidbar. Kaliumiodid wird in geringen Mengen dem Speisesalz zugesetzt, um Iodmangelerkrankungen vorzubeugen. Der Iodbedarf von Schwangeren muss in der Regel durch die zusätzliche Einnahme von Iodtabletten gedeckt werden. Die radioaktiven Iod-Isotope ¹³¹I und ¹²³I werden in Radiopharmaka in der nuklearmedizinischen Diagnostik und Therapie vorwiegend von Schilddrüsenerkrankungen eingesetzt (vergleiche Radioiodtherapie), wobei ¹³¹I heute verstärkt zum Einsatz kommt. Zur Bestimmung des Knochenmineralgehalts wird ¹²⁵I herangezogen. Radioaktive Iod-Isotope sind auch im Fallout von Nuklearexplosionen und im Abbrand von Kernkraftwerken enthalten. Bund und Länder bevorraten insgesamt 137 Millionen Iodtabletten in der Umgebung der deutschen Atomkraftwerke für den Fall eines Atomunfalls (vgl. Iodblockade). Iod ist ein häufig eingesetzer Katalysator bei chemischen Reaktionen. So verwendet man es bei stereospezifischen Polymerisationen von Butadien. Die Sulfurierung aromatischer Verbindungen sowie die Alkylierung und Kondensation aromatischer Amine sind weitere Einsatzfelder.

Biologische Bedeutung

Schilddrüsenhormone

Iod spielt im Organismus hauptsächlich eine Rolle für die Produktion der Schilddrüsenhormone Thyroxin (kurz T4) und Trijodthyronin (T3), die vier bzw. drei Iodatome enthalten. Iod ist in Form verschiedener Iodaminosäuren Bestandteil dieser Hormone. Der Iodvorrat im menschlichen Körper wird auf 10 bis 30 Milligramm beziffert. Davon sind 99 % in der Schilddrüse gespeichert. Iodmangel führt zunächst nur zu einer euthyreoten Kropfbildung der Schilddrüse. Erst ein ausgeprägter Jodmangel hat auch eine Unterfunktion der Schilddrüse (Hypothyreose) zur Folge, die sich durch eine Minderproduktion von T4 und T3 auszeichnet. Da die Schilddrüsenhormone wesentliche Funktionen in der Regulation von Stoffwechselprozessen übernehmen, resultieren aus einer Schilddrüsenunterfunktion schwere Stoffwechselstörungen und Entwicklungsstörungen bis hin zum Kretinismus. Zur vermuteten Gefahr durch Iodüberversorgung siehe Iodallergie und Hyperthyreose.

Sicherheitshinweise

Iod wird als Gefahrstoff klassifiziert, dessen Freisetzung in die Umwelt zu vermeiden ist. Beim Umgang mit dem Element sind entsprechende Schutzmaßnahmen einzuhalten. Reste von Iod sind mit Natriumthiosulfat-Lösung zu behandeln (→ Reduktion zu Iodid). Vor der Entsorgung ins Abwasser muss der pH-Wert des Reaktionsgemisches mit Natriumhydrogencarbonat neutralisiert werden. Iod niemals mit Ammoniak in Verbindung bringen, da sich sonst explosvives Stickstofftriiodid bilden kann.

Nachweis

Qualitativ kann Iod in Form von Iodstärke nachgewiesen werden. Dabei gibt man in die zu untersuchende Lösung wässrige Stärkelösung, die sich bei Anwesenheit von Iod je nach Konzentration blau bis blauschwarz verfärbt. Es lagern sich hierbei Polyiodid-Anionen in die Spiralstruktur der Stärke ein und bilden diesen farbigen Komplex. Freies Iod erkennt man darüber hinaus anhand seines violetten, typisch riechenden Dampfs oder daran, dass sich eine alkoholische Lösung bei Anwesenheit von Iod braun, eine Schwefelkohlenstoff-Lösung rotviolett färbt. Iodid-Ionen, zum Beispiel aus Natriumiodid, lassen sich über zahlreiche Fällungsreaktionen nachweisen. So ergeben sie mit Silbernitrat einen gelben Niederschlag von Silberiodid:

\mathrm

Dieser Niederschlag ist in Ammoniak sehr schwer, in Natriumthiosulfat und Kaliumcyanid-Lösung jedoch leicht löslich. Quecksilbernitrate können ebenso zum Nachweis herangezogen werden. So fällt Quecksilber(I)-nitrat, wenn es im Überschuss eingesetzt wird, Iodid-Ionen in Form von gelbgrünem Quecksilber(I)-iodid:

\mathrm

Wird dagegen Quecksilber(II)-nitrat verwendet, so erhält man einen roten Niederschlag von Quecksilber(II)-iodid:

\mathrm

Bleiacetat-Lösung lässt einen gelben Niederschlag entstehen. Chlorwasser vermag Iodid zu elementarem Iod zu oxidieren, das als bräunlicher Niederschlag sichtbar wird:

\mathrm

Der quantitative Nachweis (die Mengenbestimmung) von Iod baut auf den oben genannten Reaktionen auf. So ist es möglich, die Iodmenge über Titration mit einer Thiosulfat-Lösung (siehe Iodometrie) zu ermitteln. Für gravimetrische Bestimmungen bietet sich die Fällung als Silberiodid an. Darüber hinaus kann eine Amperometrie, ein elektrochemisches Bestimmungsverfahren mit Tolidin, in Betracht gezogen werden.

Verbindungen

Als Wasserstoffverbindung ist der Iodwasserstoff (HI) zu nennen, ein farbloses, stechend riechendes Gas. Die davon abgeleiteten Salze sind die Iodide. Eine wässrige Lösung davon bezeichnet man als Iodwasserstoffsäure. Iod geht mit den anderen Halogenen so genannte Interhalogenverbindungen ein. Dieses sind Iodfluorid (IF), Iodchlorid (ICl) und Iodbromid (IBr). Darüber hinaus sind vom Iod verschiedene Sauerstoffsäuren und die dazugehörigen Salze bekannt: Hypoiodige Säure (HIO) und Hypoiodide, Iodige Säure (HIO₂) und die entsprechenden Iodite, Iodsäure (HIO₃) und Iodate sowie die Periodsäure (HIO₄) und die dazugehörigen Periodate.

Literatur

siehe auch

- Melzers Reagenz
- Jodwasser

Weblinks

- [http://www.jodmangel.de/ Arbeitskreis Jodmangel]
- [http://www.bundesregierung.de/dokumente/,-655898/Pressemitteilung/dokument.print.htm Pressemitteilung zum Notfallvorrat von Jodtabletten, Mai 2004]
- Zur Bedeutung von Iod im Stoffwechsel siehe auch: Füger B J, Dudczak R, Pirich C H, Zettinig G (2002): Jodstoffwechsel. In: Journal für Ernährungsmedizin, 2002; 4(2): 7-9 (Ausgabe für Österreich), [http://www.kup.at/kup/pdf/1115.pdf]. Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Halogen Kategorie:Periode-5-Element ja:ヨウ素 th:ไอโอดีน

Doppelbindung

Eine Doppelbindung (auch

\pi

-Bindung) ist eine spezielle Atombindung. Hier sind zwei Atome durch zwei Elektronenpaare verbunden, gegenüber der Einfachbindung (Atombindung), die durch nur ein Elektronenpaar gebildet wird. Beispiel: Doppelbindung zwischen C und O in Harnstoff Doppelbindung wird durch zwei parallele Linien dargestellt Die Bindungsverhältnisse eines Moleküls der 2. Periode mit Doppelbindung lassen sich mit sp² Hybrid-Orbitalen beschreiben. Die benachbarten Atome eines solchen Atoms mit sp²-Hybridisierung befinden sich in einer Ebene (das Molekül ist planar) und sind im Winkel von 120° zueinander angeordnet. Das verbleibende Elektron befindet sich in einem Orbital mit reinem p-Charakter senkrecht zur Molekülebene. Die beiden Atome, die durch die Doppelbindung verbunden sind, weisen jeweils ein solches p-Orbital auf. Diese beiden bilden auch 2 Molekülorbitale, ein bindendes (

\pi

) und ein antibindendes (

\pi^ -

) Orbital. Mehrere Doppelbindungen, die durch nur eine Einfachbindung getrennt sind, bezeichnet man als konjugiert, im anderen Fall als isoliert. Die Energielücke zwischen bindendem

\pi

und antibindendem

\pi^ -

ist kleiner als die Energielücke zwischen einem

\sigma

und einem antibindenden

\sigma^ -

einer Einfachbindung, daher reicht je nach Anzahl der aufeinanderfolgenden (konjugierten) Doppelbindungen schon sichtbares bzw. UV-Licht aus, um ein Elektron in ein leeres Orbital anzuheben. Dabei wird um so weniger Energie (längerwelliges Licht) benötigt, je größer die Anzahl der konjugierten Doppelbindungen. Im Falle von Carotin mit 10 konjugierten Doppelbindungen wird blaues Licht absorbiert und das Molekül erscheint orange (Komplementärfarbe) (eingestrahltes weißes Licht minus blauer Anteil = orange). Typische Chemische Reaktionen von Molekülen mit Doppelbindung: C=C Doppelbindung (Alkene) : Elektrophile Addition an die Doppelbindung ein weiteres (elektrophiles) Molekül lagert sich entweder nach Angriff von E+ (E+ = Elektrophil) und ionischer Zwischenstufe unter Bruch der Doppelbindung an das Molekül an oder bei elektrophilen mit größeren Atomen (z.B. Brom) unter Bildung einer ringförmigen, ionischen Zwischenstufe ("-onium-Ion", hier also Bromonium-Ion) mit anschließendem Rückseitenangriff des Restes (im Beispiel Br^-). Radikalische Addition an die Doppelbindung ein Molekül, dessen Bindung leicht homolytisch (in 2 Radikale) spaltbar ist, (z.B. Chlor) wird unter Licht (UV) in 2 Radikale gespalten, die dann die Doppelbindung angreifen. C=O Doppelbindung (Carbonyl, Keton, Aldehyd, Carbonsäure, Ester): Reduktion (Chemie) der C=O Bindung zu Alkohol mit reduzierenden Reagenzien wie Wasserstoff oder Grignard-Reaktionen. Oxidation der C=O Bindung (nur Aldehyd) zu einer Carbonsäure. weitere Reaktionen siehe auch Namensreaktionen Kategorie:Chemische Bindung Kategorie:Funktionelle Gruppe

Fettsäuren

Fettsäuren gehören zur Gruppe der Lipide und sind unverzweigte Monocarbonsäuren, die aus einer - COOH Gruppe (Carboxylgruppe) und einer unterschiedlich langen Kohlenwasserstoffkette bestehen. Damit sind sie spezielle organische Säuren. Fettsäuren unterscheiden sich durch die Anzahl der C-Atome (Kettenlänge) sowie die Anzahl und Position ihrer Doppelbindungen. Die Kohlenstoffkette muss mindestens 4 C-Atome lang sein, somit ist die Buttersäure also die einfachste Fettsäure. Natürliche Fettsäuren bestehen in der Regel aus einer geraden Zahl von Kohlenstoffatomen und sind unverzweigt. Doppelbindungen sind cis-konfiguriert und isoliert (durch -[CH₂]-_n (n > 1) voneinander getrennt). Essentielle Fettsäuren sind solche, die ein Organismus nicht aus anderer Nahrung synthetisieren kann. Das sind beim Menschen alle einfach oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Die Natrium- oder Kalium-Salze der höheren Fettsäuren sind die Seifen.

Gesättige/Ungesättigte Fettsäuren

Seifen Eine gesättigte Fettsäure ist eine Fettsäure, die keine Doppelbindungen aufweist. Die gesättigten Fettsäuren bilden eine sogenannte homologe Reihe mit der Summenformel

C_H_-COOH

. Gesättigte Fettsäuren sind für den Menschen nicht essentiell, da sie vom menschlichen Körper synthetisiert werden können. Ungesättigte Fettsäuren besitzen eine oder mehrere Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen der Kette. Da in natürlichen Fettsäuren die Doppelbindungen in der cis-Konfiguration vorliegen, entsteht ein Knick von etwa 30° in der Kohlenwasserstoffkette. Dadurch ist die Van-der-Waals-Wechselwirkung zu anderen Molekülen abgeschwächt und der Schmelzpunkt verringert.

Beispiele

¹Anmerkung: Die Elaidinsäure ist kein Naturprodukt, findet sich aber im menschlichen Fettgewebe, da sie bei der Fetthärtung zur Herstellung der Margarine entstehen kann. Siehe auch:
- Omega-3-Fettsäure
- Omega-6-Fettsäure
- Omega-9-Fettsäure
- Omega-n-Fettsäure
- Transfettsäuren

Literatur

- W. H. Kunau:Chemie und Biochemie ungesättigter Fettsäuren. Angewandte Chemie 88, 97 (1976)
- J. Ernst, W.S. Sheldrick und J.-H. Fuhrhop: Die Strukturen der essentiellen ungesättigten Fettsäuren. Kristallstruktur der Linolsäure sowie Nachweis für die Kristallstrukturen der Linolensäure und der Arachidonsäure. Z. Naturf. 1979, 34b, 706-711
- P. Nuhn, M. Gutheil, B. Dobner:Vorkommen, Biosynthese und Bedeutung verzweigter Fettsäuren Fette-Seifen-Anstrichmittel 87, 135 (1985)

Weblinks

- http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d19/19i.htm
- http://www.organik.uni-erlangen.de/vostrowsky/natstoff/1nafettsr.pdf
- http://www.dgfett.de/material/fszus.htm (Fettsäurezusammensetzung wichtiger pflanzlicher und tierischer Speisefette und -öle)
- [http://www.liebems.net/stichworte/fette.html LiebeMS.net - Stichworte / Fette] Kategorie:Stoffgruppe Kategorie:Lipid Kategorie:Öl und Fett ja:脂肪酸 th:กรดไขมัน

Gramm

Ein Gramm ist eine SI-Einheit für die Masse. Der Name stammt vom griech.-lat. grámma - Geschriebenes, Schrift, 1/24 Unze. 10^-12Mt = 10^-9kt = 10^-6t = 10^-3kg = 1 g = 10³mg = 10⁶µg = 10⁹ng = 10¹²pg 1 pound = 16 ounce = 453,59238 g Das Gramm ist nach dem SI-Einheitensystem definiert als 1/1000 des Kilogramms (kg). Es ist zu beachten, dass einzig das Kilogramm eine Basisgröße des SI ist. Um in wissenschaftlichen Berechnungen Kompatibilität zu den anderen SI-Einheiten zu gewährleisten, ist es daher notwendig, alle Gewichtsangaben in kg umzurechnen. 1 Gramm Wasser nimmt bei einer Temperatur von 3,98 °C und einem Luftdruck von 101,325 kPa das Volumen von einem Kubikzentimeter bzw. von einem Milliliter ein. Seit 1889 ist der tausendste Teil des Urkilogramms, welches in Paris aufbewahrt wird, als ein Gramm festgelegt. In Österreich (und auch den anderen Nachfolgestaaten Österreich-Ungarns) wird im Alltag üblicherweise die Maßeinheit Dekagramm (= 10 Gramm) mit der Abkürzung dag (früher dkg) verwendet. Siehe auch: Größenordnung (Masse) Kategorie:SI-Einheit ja:グラム ko:그램

Aggregatzustand

Als Aggregatzustände bezeichnet man qualitativ verschiedene, temperatur- und druckabhängige physikalische Zustände von Stoffen. Die Abhängigkeit des Aggregatszustandes beziehungsweise des in der Thermodynamik enger gefassten Begriffs der Phase von diesen Zustandsgrößen, wird üblicherweise in einem Phasendiagramm dargestellt.

Die klassischen Aggregatzustände

Es gibt drei klassische Aggregatzustände:
- fest - in diesem Zustand behält ein Stoff im Allgemeinen sowohl Form als auch Volumen bei.
- flüssig - hier wird das Volumen beibehalten, aber die Form ist unbeständig und passt sich dem umgebenden Raum an.
- gasförmig - hier entfällt auch die Volumenbeständigkeit, ein Gas füllt den zur Verfügung stehenden Raum vollständig aus. Einen Stoff im festen Aggregatzustand nennt man Festkörper, einen Stoff im flüssigen Aggregatzustand nennt man Flüssigkeit und einen Stoff im gasförmigen Aggregatzustand nennt man Gas. In verschiedenen Anwendungsbereichen des Begriffs unterscheidet man auch nach anderen Merkmalen:
- kristallin - ein spröder Stoff, der seine Form nicht verändert. Seine Bausteine, die Kristalle, weisen eine Fernordnung auf.
- amorph - ein Feststoff, der lediglich durch eine Nahordnung ausgezeichnet ist (siehe amorphes Material)
- gasförmig - analog zur klassischen Bezeichnung.

Teilchenmodell der Zustände

Die Eigenschaften der klassischen Aggregatzustände lassen sich mit einem Teilchenmodell erklären. Dabei nimmt man an, dass ein Stoff aus so genannten kleinsten Teilchen besteht. In der Wirklichkeit sind zwar diese kleinsten Teilchen von anderer Form (Atome, Moleküle oder Ionen), aber für die Erklärung der Aggregatzustände reicht es aus, die Teilchen als kleine, runde Kugeln anzusehen. Die mittlere kinetische Energie aller Teilchen, ist in allen Zuständen ein Maß für die Temperatur. Die Art der Bewegung ist in den drei Aggregatzuständen jedoch völlig unterschiedlich. Im Gas bewegen sich die Teilchen geradlinig wie Billardkugeln, bis sie mit einem anderen oder mit der Gefäßwand zusammen stoßen. In der Flüssigkeit müssen sich die Teilchen durch Lücken zwischen ihren Nachbarn hindurch zwängen (Diffusion, Brownsche Molekularbewegung). Im Festkörper schwingen die Teilchen nur um ihre Ruhelage.

fest

Brownsche Molekularbewegung Bewegung: Die kleinsten Teilchen sind bei einem Feststoff nur wenig in Bewegung. Sie schwingen um eine feste Position, ihren Gitterplatz und rotieren meist um ihre Achsen. Je höher die Temperatur wird, desto heftiger schwingen/rotieren sie und der Abstand zwischen den Teilchen nimmt (meist) zu. Ausnahme: Dichteanomalie. :→ Die Form des Feststoffes bleibt unverändert. :Hinweis: Betrachtet man die Teilchen mit quantenmechanischen Grundsätzen, so dürfen aufgrund der Heisenbergsche Unschärferelation eigentlich Teilchen nie ruhig stehen. Sie haben kleine Schwingungen, die man auch als Nullpunktsfluktuationen bezeichnet. Das entspricht dem Grundzustand des Harmonischen Oszillators. Anziehung: Zwischen den kleinsten Teilchen wirken verschiedene Kräfte, das sind die Van-der-Waals-Kraft, die elektrostatische Kraft zwischen Ionen, Wasserstoffbrücken oder atomare Bindungen. Die Art der Kraft ist durch den atomaren Aufbau der Teilchen (Ionen, Moleküle, Dipole, ...) bestimmt. Bei Stoffen, die auch bei hohen Temperaturen fest sind, ist die Anziehung besonders stark. :→ Stoffe im festen Aggregatzustand lassen sich nur schwer aufteilen. :→ Sie lassen sich nur schwer verformen (geringe Verformbarkeit, spröde). Anordnung: Durch die schwache Bewegung und den festen Zusammenhalt sind die Teilchen regelmäßig angeordnet. :→ Die meisten festen Reinstoffe haben deshalb eine regelmäßige Struktur (Kristall), nur wenige sind amorph. Die Teilchenanordnung in einem amorphen Festkörper ist ähnlich ungeordnet wie in der Flüssigkeit, er ist jedoch formstabil, da die Teilchenbewegungen gegeneinander weitgehend eingefroren sind. Abstand: Durch die starke Anziehung sind die Teilchen eng beieinander (hohe Packungsdichte) :→ Das Volumen eines Feststoffes lässt sich durch Kompression nicht verringern. Lediglich Temperaturänderungen bewirken Veränderung des Volumens durch Wärmeausdehnung.

flüssig

Wärmeausdehnung Bewegung: Wegen der Erhöhung der Temperatur werden die Teilchen immer schneller. Anziehung: Durch die Erwärmung ist die Bewegung der Teilchen so stark, dass die Wechselwirkungskräfte nicht mehr ausreichend sind, um die Teilchen an ihrem Platz zu halten. Die Teilchen können sich nun frei bewegen. :→ Ein flüssiger Stoff verteilt sich von alleine, wenn er nicht in einem Gefäß festgehalten wird. :→ Ein Farbstoff verteilt sich von alleine in einer Flüssigkeit (Diffusion). Abstand: Wenn der Abstand der Teilchen durch die schnellere Bewegung ein wenig größer wird (die meisten festen Stoffe nehmen beim Schmelzen einen größeren Raum ein), so hängen die Teilchen aber weiter aneinander. :→ Das Volumen einer Flüssigkeit lässt sich nicht stark durch Kompression verringern. Anordnung: Obwohl die Teilchen sich ständig neu anordnen und Zitter-/Rotationsbewegungen durchführen, kann eine Anordnung festgestellt werden.Diese Nahordnung ist ähnlich wie im amorphen Festkörper, die Viskosität ist jedoch sehr viel niedriger, d.h. die Teilchen sind beweglicher. Siehe auch: Flüssigkristall

gasförmig

Flüssigkristall Bewegung: Bei Stoffen im gasförmigem Zustand sind die Teilchen schnell in Bewegung. :→ Ein Gas oder gasförmiger Stoff verteilt sich schnell in einem Raum. :→ In einem geschlossenen Raum führt das Stoßen der kleinsten Teilchen gegen die Wände zum Druck des Gases. Anziehung: Beim gasförmigen Zustand unterliegt die Kohäsionskraft der Bewegungsenergie der kleinsten Teilchen. Durch die hohe Geschwindigkeit halten sie nicht mehr zusammen. :→ Die kleinsten Teilchen des gasförmigen Stoffes verteilen sich gleichmäßig im gesamten, zur Verfügung stehenden, Raum. Abstand: Durch die schnelle Bewegung der Teilchen in einem Gas sind sie weit voneinander entfernt. Sie stoßen nur hin und wieder einander an, bleiben aber im Vergleich zur flüssigen Phase auf großer Distanz. :→ Ein gasförmiger Stoff lässt sich komprimieren, d.h. das Volumen lässt sich verringern. Anordnung: Aufgrund der Bewegung sind die Teilchen ungeordnet In der physikalischen Chemie unterscheidet man zwischen Dampf und Gas. Beide sind physikalisch gesehen nichts anderes als der gasförmige Aggregatzustand; die Begriffe haben auch nicht direkt mit realem Gas und idealem Gas zu tun. Was umgangssprachlich als „Dampf“ bezeichnet wird, ist physikalisch gesehen eine Mischung aus flüssigen und gasförmigen Bestandteilen, welche man im Falle des Wassers als Nassdampf bezeichnet. Bei einem Dampf im engeren Sinn handelt es sich um einen Gleichgewichtszustand zwischen flüssiger und gasförmiger Phase. Er kann ohne Arbeit verrichten zu müssen verflüssigt werden, das heißt beim Verflüssigen erfolgt kein Druckanstieg. Ein solcher Dampf wird in der Technik als Nassdampf bezeichnet im Gegensatz zum so genannten Heißdampf oder überhitzten Dampf, der im eigentlichen Sinn ein reales Gas aus Wassermolekülen darstellt und dessen Temperatur oberhalb der Kondensationstemperatur der flüssigen Phase beim jeweiligen Druck liegt.

Beispielwerte für ausgewählte Stoffe

Reinstoffe werden entsprechend ihres Aggregatzustandes bei einer Temperatur von 20 °C und einem Druck von 1013,25 hPa (Normaldruck) als Feststoff, Flüssigkeit oder Gas bezeichnet. Diese Bezeichnungen werden zwar auch für die jeweiligen Aggregatzustände der Stoffe selbst gebraucht, im engeren Sinne beziehen sie sich jedoch nur auf diese Bedingungen und sind daher allein stoffspezifisch und Druck- wie Temperaturunabhängig. ¹ bei Normaldruck

Änderung des Aggregatzustands

Die Übergänge zwischen den verschiedenen Aggregatzuständen haben spezielle Namen und spezielle Übergangsbedingungen, die bei Reinstoffen aus Druck und Temperatur bestehen. Diese Übergangsbedingungen entsprechen dabei Punkten auf den Phasengrenzlinien von Phasendiagrammen. Hierbei ist für jeden Phasenübergang eine bestimmte Wärmemenge notwendig bzw. wird dabei freigesetzt. Die Sublimation und das Verdampfen kommt auch unterhalb der Sublimations- beziehungsweise Siedepunktes vor. Man spricht hier von einer Verdunstung. Siehe auch: Leidenfrost-Effekt

Alltagsbeispiele

Man kann alle Übergänge im Alltag beobachten, zum Beispiel am Wasser:
- Schmelzen ... holt man Eis aus dem Kühlschrank, so fängt es an flüssig zu werden, weil außerhalb des Gefrierfaches Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur herrschen.
- Sublimieren ... wenn man feuchte Wäsche bei Frost draußen aufhängt, gefriert zwar zuerst das Wasser, wenn man aber lange genug wartet, wird die Wäsche trotzdem trocken. Das feste Wasser (Eis) kann auch direkt in den gasförmigen Zustand übergehen.
- Erstarren ... wird Wasser abgekühlt, so bilden sich erst Eiskristalle, die dann immer größer werden, bis das Wasser zu einer kompakten Masse aus Eis geworden ist.
- Verdampfen ... wird Wasser über seine Siedetemperatur erhitzt, so wird das Wasser gasförmig. Das blubbernde Kochen kommt dadurch zustande, dass der gasförmige Wasserdampf unter der Wasseroberfläche entsteht.
- Resublimieren ... das Ergebnis einer Resublimation kann man im Winter zum Beispiel an den Autoscheiben sehen. Wasserdampf in der Luft setzt sich in Form von feinen Kristallen ab.
- Kondensieren ... Wasserdampf ist eigentlich, wie die meisten gasförmigen Stoffe, unsichtbar. Durch Abkühlen entstehen aus dem gasförmigen Wasserdampf kleine Wassertröpfchen, die man dann sehen kann.

Teilchenmodell der Phasenübergänge

Wasserdampf

Schmelzen

Durch Erhöhen der Temperatur bewegen sich die kleinsten Teilchen immer heftiger, und ihr Abstand voneinander wird (normalerweise) immer größer. Die Van-Der-Waalschen Kräfte halten sie aber noch in ihrer Position, ihrem Gitterplatz. Erst ab der so genannten Schmelztemperatur wird der Abstand so groß, dass die kleinsten Teilchen aneinander vorbeikommen, und dadurch verliert der Feststoff seine Form.

Erstarren

Mit sinkender Temperatur nimmt die Bewegung der kleinsten Teilchen ab und ihr Abstand zueinander wird immer geringer, auch die Rotationsenergie nimmt ab. Bei der so genannten Erstarrungstemperatur wird der Abstand so klein, dass sich die kleinsten Teilchen gegenseitig blockieren und miteinander verstärkt anziehend wechselwirken - sie nehmen eine feste Position in einem dreidimensionalen Gitter ein.

Verdampfen und Sublimation

Erstarrungstemperatur Die Geschwindigkeit der kleinsten Teilchen ist nicht gleich. Ein Teil ist schneller, ein Teil ist langsamer als der Durchschnitt. Dabei ändern die Teilchen durch Kollisionen ständig ihre aktuelle Geschwindigkeit. An der Grenze eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit, dem Übergang einer Phase in eine gasförmige, kann es mitunter vorkommen, dass ein Teilchen von seinen Nachbarn zufällig einen so starken Impuls bekommt, dass er aus dem Einflussbereich der Kohäsionskraft entweicht. Dieses Teilchen tritt dann in den gasförmigen Zustand über, und nimmt etwas Wärmeenergie in Form der Bewegungsenergie mit, das heißt die feste oder flüssige Phase kühlt ein wenig ab. Ist die Sublimations- oder Siedetemperatur erreicht, geschieht dieser Vorgang kontinuierlich, bis alle kleinsten Teilchen in die gasförmige Phase übergetreten sind. In diesem Fall bleibt die Temperatur in der verdampfenden Phase in der Regel unverändert, weil alle Teilchen mit einer höheren Temperatur aus dem System verschwinden. Die Wärmezufuhr wird somit in eine Erhöhung der Entropie umgesetzt. Wenn Teilchen von einem Aggregatzustand in einen anderen übergehen, nehmen sie mehr Energie auf, als beim normalen Erhöhen der Temperatur (siehe Verdampfen). Daher wird zwischen Verdunstung und Sieden unterschieden. Wenn die Kohäsionskräfte sehr stark sind, beziehungsweise es sich eigentlich um eine viel stärkere Metall- oder Ionenbindung handelt, dann kommt es nicht zur Verdampfung.

Kondensation und Resublimation

Der umgekehrte Vorgang ist die Kondensation beziehungsweise Resublimation. Ein kleinstes Teilchen trifft zufällig auf einen festen oder flüssigen Stoff, überträgt seinen Impuls und wird von den Kohäsionskräften festgehalten. Dadurch erwärmt sich der Körper um die Energie, die das kleinste Teilchen mehr trug, als der Durchschnitt der kleinsten Teilchen in der festen beziehungsweise flüssigen Phase. Stammt das Teilchen allerdings von einem Stoff, der bei dieser Temperatur gasförmig ist, sind die Kohäsionskräfte zu schwach, es festzuhalten. Selbst wenn es zufällig so viel Energie verloren hat, dass es gebunden wird, schleudert es die nächste Kollision mit benachbarten kleinsten Teilchen wieder in die Gasphase. Durch Absenken der Temperatur kann man den kleinsten Teilchen ihre Energie entziehen. Dadurch ballen sie sich beim Unterschreiten der Sublimations- oder Erstarrungstemperatur durch die Wechselwirkungskräfte mit anderen Teilchen zusammen und bilden wieder einen Feststoff oder eine Flüssigkeit.

Phasendiagramme

Hauptartikel: Phasendiagramm Phasendiagramm)]] Das p-T-Phasendiagramm eines Stoffes beschreibt dessen Aggregatzustand beziehungsweise Phase in Abhängigkeit von Druck und Temperatur. Anhand der Linien kann man also erkennen, bei welchem Druck und welcher Temperatur die Stoffe ihren Aggregatzustand verändern. Man kann also sagen, auf den Linien findet der Übergang zwischen den Aggregatzuständen statt, weshalb man diese auch als Phasengrenzlinien bezeichnet. Auf ihnen selbst liegen die jeweiligen Aggregatzustände in Form eines dynamischen Gleichgewichts nebeneinander vor. Aus einem Phasendiagramm kann man außerdem folgendes erkennen:
- Bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur, dem so genannten Tripelpunkt, können alle drei Aggregatzustände gleichzeitig vorliegen. Es handelt sich dabei um den Punkt in der „Mitte“ des Phasendiagramms, an welchem sich alle drei Phasengrenzlinien treffen. Der Tripelpunkt eignet sich daher als ein Ausgangspunkt dieser Linien und für die Festlegung vieler Temperaturskalen.
- Oberhalb eines bestimmten Druckes und einer bestimmten Temperatur, dem so genannten kritischen Punkt, können Gas und Flüssigkeit, aufgrund ihrer identischen Dichte, nicht mehr unterschieden werden. In diesem Zustandsraum kann daher keine Phasengrenzlinie festgelegt werden.
- Für Drücke unterhalb des Tripelpunkt-Druckes kann die Substanz bei einer Senkung der Temperatur nur fest oder bei einer Steigerung der Temperatur nur gasförmig werden. Die Trennlinie zwischen beiden Bereichen nennt man Sublimationskurve. Auf ihr können feste und gasförmige Phasen gleichzeitig existieren. Die Sublimationskurve beginnt theoretisch am absoluten Nullpunkt und endet am Tripelpunkt.
- Für Drücke oberhalb des Tripelpunkt-Druckes ist die Substanz für Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes fest, zwischen Schmelz- und Siedepunkt flüssig und oberhalb des Siedepunktes gasförmig. Die Trennlinie zwischen fester und flüssiger Phase, also die Kurve der Schmelzpunkte, nennt man Schmelzkurve, die Trennlinie zwischen Flüssigkeit und Gas nennt man Siedepunktskurve. Beide Kurven beginnen ebenfalls am Tripelpunkt, wobei sich die Schmelzkurve theoretisch bis in das Unendliche fortsetzt und die Siedepunktskurve am kritischen Punkt endet.
- Die Freiheitsgrade innerhalb des Phasendiagramms sind von der betrachteten Ebene abhängig. Am Tripelpunkt und am kritischen Punkt existiert kein Freiheitsgrad, da sowohl Druck als auch Temperatur feste, lediglich stoffabhängige Werte besitzen. An den Phasengrenzlinien sind entweder Druck oder Temperatur frei wählbar und bedingen sich einander, es exisitert folglich ein Freiheitsgrad. Im reinen Zustandsraum, also in den Flächen des Phasendiagramms, sind Druck und Temperatur frei wählbar, was zwei Freiheitsgraden entspricht.

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Nicht-klassische Aggregatzustände

Neben den drei klassischen Aggregatzuständen gibt es weitere, die nur unter extremen Bedinungen auftreten (nach Temperatur, von niedrigen zu hohen, sortiert):
- Das Bose-Einstein-Kondensat: Hierbei handelt es sich um eine Menge extrem kalter Atome, die den gleichen quantenmechanischen Zustand einnehmen, dadurch ununterscheidbar werden, sich somit vollkommen kohärent verhalten. Quasi ein Atomhaufen, der sich wie ein riesiges Atom verhält.
- Superfluid: Ist in gewissem Sinne noch flüssiger als flüssig. Es gibt keinerlei innere Reibung mehr, das heißt interne Strömungen hören nicht mehr im Laufe der Zeit auf.
- Atomgas: In ihm existieren keine Moleküle mehr, da die ständigen Stöße die Bindungen zerstören, allerdings sind die Elektronen noch fest gebunden.
- Der Plasmazustand: Er tritt in Sonnen oder in Fusionsreaktoren auf. Bei sehr hohen Temperaturen werden die Atome in Atom-Kern und -Hülle zerlegt, freie Elektronen entstehen.
- Das Vakuum wird manchmal als Aggregatzustand bezeichnet. Zu beachten ist, dass Plasma und Vakuum keine eigentlichen Aggregatzustände sind. Grund dafür ist, dass es keine Phasenübergänge gibt, die diese Zustände abgrenzen. Ein scheinbarer Gegensatz zu den klassischen Aggregatzuständen liegt bei den sog. Chandrall-Polymeren vor, die bei Zimmertemperatur fest sind und bei zunehmender Kälte flüssig werden (negative Aggregation). Es handelt sich hierbei allerdings nicht um eine tatsächliche Umkehrung der Aggregatzustände, sondern vielmehr um eine Ausnutzung der unterschiedlichen Dichten von verschiedenen in dem Polymer eingesetzten Stoffen.

Plasma

Einen gasförmigen Zustand in dem freie Elektronen und ionisierte Atome vorkommen, bezeichnet man als Plasma. Dieser Zustand kann bei hohen Temperaturen (thermischer Zerfall) erreicht werden, aber zum Beispiel auch durch starke elektrische Felder (Blitz, Halogenlampe). Bei hohen Temperaturen (~ 5000 K) zerfallen Gase nahezu komplett in ein Plasma, aber auch bei niederen Temperaturen kommen freie Elektronen und ionisierte Atome (auch in Festkörpern oder Flüssigkeiten) nachweislich vor. Es gibt daher keinen Phasenübergang zum Plasma. Daher ist auch umstritten ob ein Plasma überhaupt ein eigentlicher Aggregatzustand ist. Das Plasma wird nicht durch einen Phasenübergang aus dem Gas erzeugt, wie etwa Wasser aus Eis, sondern durch Reaktion, nämlich den Zerfall eines neutralen Atoms in ein Ion und ein Elektron. Es kann sich dann ein Gleichgewicht zwischen neutralen Atomen und Ionen einstellen, das durch die sogenannte Saha-Gleichung beschrieben wird. Bei immer höheren Temperaturen können sogar die Atomkerne gänzlich freigelegt werden, was für die Kernfusion interessant ist. Grundsätzlich verhält sich ein Plasma aber wie ein Gas, nur mit Elektronen und Kationen oder Atomkernen als kleinsten Teilchen. Dadurch ist das Plasma ein guter elektrischer Leiter.

Bose-Einstein-Kondensat ("BEC")

BEC kann nur bei extrem tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt erreicht werden. Die einzelnen Atome verlieren dabei ihre Identität und funktionieren völlig synchron, ähnlich einer trainierten Kompanie von Gardesoldaten bei einer Parade. Daher werden diese Teilchen auch als Trupp von Atomen im BEC bezeichnet, welche einen einzigen Quantenzustand zu eigen haben. Doch im Gegensatz zu den Gardesoldaten zentrieren sich diese Atome um einen Punkt zu einer Art Atom-Klumpen - sie befinden sich alle zur gleichen Zeit am gleichen Ort und werden somit völlig identisch. Verschiedenste grundlagenphysikalische Phänomene können so beobachtet werden. Die hierbei entstehenden Eigenschaften der Atome haben viel mit der Theorie des idealen Gases gemein. Die Atome im BEC haben eine weitere interessante Eigenschaft, nämlich, dass sie kaum miteinander wechselwirken. Erreicht werden die dazu benötigten Temperaturen durch die Laserkühlung. Das BEC ist nicht einfach nachzuweisen bzw. sichtbar zu machen, die angewendete Methode ist vergleichsweise simpel: Der Schatten der Atome im Kondensat wird auf die Linse einer Digitalkamera geworfen und das (etwas Unscharfe) Ergebnis zeigt eine Art "Atom-Tornado", der sich schnell verdichtet. Kategorie:Physik Kategorie:Thermodynamik als:Aggregatszustand ja:相 ko:상 (물리) simple:States of matter

Brom

Brom ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Br und der Ordnungszahl 35. Es ist das einzige bei Raumtemperatur und Normaldruck flüssige nichtmetallische Element. Auf Grund seines stechenden Geruchs schlug Joseph Louis Gay-Lussac den Namen Brom (von altgriechisch βρωμος (brómos) = Gestank, wegen des beißenden Geruchs von Bromdämpfen) vor. Vorsicht: Brom ist äußerst giftig, seine Dämpfe sollten nicht eingeatmet werden. Da Brom ätzend ist, sollte es in seiner flüssigen Form keine Haut berühren.

Geschichte

Brom wurde 1826 erstmals durch den französischen Chemiker Antoine-Jérôme Balard aus Meeresalgen isoliert. Eine technische Herstellung erfolgte erst ab 1860.

Vorkommen

Natürlich kommt Brom nur in Verbindungen vor. Der größte Teil liegt als gelöstes Bromid im Meerwasser vor. Einige Kalisalze enthalten ebenfalls geringe Mengen Brom. Eine Gewinnung aus den Restlaugen der Kaligewinnung ist aber nicht mehr wirtschaftlich.
Die Herstellung elementaren Broms erfolgt durch Oxidation von Bromid-Lösungen durch Chlor. Als Bromidquelle nutzt man überwiegend Meerwasser, vereinzelt auch Sole (stark salzhaltiges Wasser aus großer Tiefe).

Eigenschaften

Sole Die rotbraune Flüssigkeit bildet unangenehm stark stechend riechende, schwere Dämpfe, die um einiges giftiger sind als Chlor. Brom, neben Quecksilber das einzige bei Normbedingungen flüssige Element, hat eine ziemlich hohe Dichte. Festes Brom ist dunkel, bei weiterer Abkühlung hellt es auf. In Wasser ist es mäßig, in organischen Lösungsmitteln wie Alkohol, Kohlenstoffdisulfid oder Tetrachlorkohlenstoff sehr gut löslich. In Wasser gelöstes Brom, wird durch Licht unter Sauerstoffentwicklung zum Bromid reduziert. Mit Wasserstoff reagiert es im Gegensatz zum Chlor erst bei höheren Temperaturen unter Bildung von Bromwasserstoff.
-

\mathrm

:Brom reagiert mit Wasserstoff zu Bromwasserstoff Mit vielen Metallen (z.B. Aluminium) reagiert es sehr exotherm unter Bildung des jeweiligen Bromides. Feuchtem Brom widerstehen nur Tantal und Platin. Brom verhält sich chemisch wie das leichtere Chlor, reagiert aber wesentlich weniger energisch. Feuchtigkeit erhöht die Reaktivität des Broms stark. Brom stellt ein mittelstarkes Oxidationsmittel dar.

Verwendung

- Scavenger zum Entfernen des Bleis aus Zylindern bei Nutzung von verbleitem Benzin
- Chemisches Polieren von Galliumarsenid (als Lösung in Methanol)
- Flammschutzmittel für (Elektronik-)Platinen (als mehrfach bromierte Biphenyle bzw. Diphenylether)
- Schädlingsbekämpfung (als Methylbromid)
- Wurmmittel
- Desinfektionsmittel (milder als Chlor)
- Arzneimittel (Narkose-, Beruhigungs- und Schlafmittel)
- Fotoindustrie (Silberbromid als Bestandteil der lichtempfindlichen Suspension)
- Bleichmittel (Alkalihypobromite)
- Farben
- Indikatoren (beispielsweise: Nichtgesättigte Verbindungen entfärben Bromwasser)
- Feuerlöschmittel
- Lösungsmittel
- Bromate als Oxidationsmittel
- Bromhaltiger Kautschuk zur Herstellung "luftdichter" Reifen
- Tränengas (Tribromaceton)

Sicherheitshinweise

Elementares Brom ist hochgiftig, Kontakt oder Aufnahme von geringen Mengen verursachen sofortige Gesundheitsprobleme.
Aufbewahrung in Behältern aus Glas, Blei, Monel® oder Nickel.

Verbindungen

- Bromargyrit
- Bromphenolblau
- Bromstyrol (Riechstoff)
- Bromthymolblau
- Bromwasserstoff
- Silberbromid

Weblinks

- [http://periodic.lanl.gov/elements/35.html Los Alamos National Laboratory - Bromine]
- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Br/index.html WebElements.com - Bromine]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Br.html EnvironmentalChemistry.com - Bromine]
- [http://www.lenntech.com/deutsch/Data-PSE/Br.htm Gesundheitliche Auswirkungen von Brom & Auswirkungen von Brom auf die Umwelt] Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Halogen Kategorie:Periode-4-Element ja:臭素 ko:브로민 th:โบรมีน

Doppelbindung

Eine Doppelbindung (auch

\pi

\pi

) und ein antibindendes (

\pi^ -

) Orbital. Mehrere Doppelbindungen, die durch nur eine Einfachbindung getrennt sind, bezeichnet man als konjugiert, im anderen Fall als isoliert. Die Energielücke zwischen bindendem

\pi

und antibindendem

\pi^ -

ist kleiner als die Energielücke zwischen einem

\sigma

und einem antibindenden

\sigma^ -

Stärke

Der Begriff Stärke bezeichnet
- Stärke (Zucker), eine aus bestimmten Pflanzen gewonnene weiße Substanz, die in der Nahrungsmittelindustrie und für die Wäsche verwendet wird.
- die körperliche Kraft; siehe Kraft (Sport).
- jemandes Macht.
- eine der biblischen Gaben des Heiligen Geistes.
- in der christlichen Tradition die Tugend des Starkmutes.
- die Leistungsfähigkeit.
- die Stabilität bewirkende Dicke (Stärke des Brettes).
- die maximale Auslenkung einer Schwingung oder Welle; siehe Amplitude.
- einen Pegel.
- die zahlenmäßige Größe (z.B. Stärke der Truppen); siehe Stärke (Personal).
- einen besonderen Grad der Wirksamkeit (Stärke der Brille).

Natriumthiosulfat

Natriumthiosulfat ist das stabile Natriumsalz der Thioschwefelsäure, die im freien Zustand instabil ist.

Eigenschaften

Natriumthiosulfat bildet farblose Kristalle, die mit 5 Mol Kristallwasser kristallisieren und gut wasserlöslich sind; beim Auflösen kühlt sich die Flüssigkeit stark ab. Dieses so genannte Pentahydrat Na₂S₂O₃ x 5 H₂O ist auch unter dem Namen Fixiersalz bekannt, da es bei der Filmentwicklung zur Fixierung dient. Die Pentahydrat-Kristalle haben einen Schmelzpunkt von 48,5°C, die Schmelze kann unterkühlt werden und gibt beim durch einen Impfkristall ausgelösten Erstarren eine große Menge von Kristallisationswärme ab. Wird zur wässrigen Natriumthiosulfat-Lösung Säure hinzugefügt, so scheidet sich nach kurzer Zeit Schwefel in Form einer gelblichen Trübung aus. Die freigesetzte, instabile Thioschwefelsäure (H₂S₂O₃) zerfällt nämlich rasch zu Schwefel und Schwefeldioxid: Na₂S₂O₃ + 2 HCl ----> 2 NaCl + H₂O + S + SO₂ Die wasserunlöslichen Silberhalogenide werden durch eine Fixiersalzlösung aufgelöst. Durch die Bildung des wasserlöslichen Silberthiosulfat-Komplexes, wird der entwickelte Film lichtunempfindlich: 2 Na₂S₂O₃ + AgCl ----> Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaCl Natriumthiosulfat ist ein Reduktionsmittel und reagiert daher leicht mit dem Oxidationsmittel Kaliumpermanganat.
Herstellung
Natriumthiosulfat wird durch Einrühren von Schwefel in kochende Natriumsulfitlösung hergestellt: Na₂SO₃ + S ----> Na₂S₂O₃
Verwendung
Natriumthiosulfat dient in der Fotografie als Fixiersalz, im Bergbau zur Extraktion von Silberchlorid aus Silbererzen und in der Galvanotechnik zur Herstellung von Gold- und Silberbädern. In der Medizin wird es als Gegenmittel bei Cyanidvergiftungen verwendet, dabei wird weniger gefährliches Thiocyanat gebildet. In der Chemie wird es als beliebte Chemikalie zur Bestimmung der Iodzahl verwendet. Heizkissen zum Aufwärmen z.B. kalter Hände im Winter sind mit einer metastabilen unterkühlten Lösung von Natriumthiosulfat gefüllt. Nach dem Drücken auf einen im Kissen eingebauten Kristallisationskeim erstarrt der Inhalt unter Wärmeabgabe innerhalb weniger Minuten. Durch Kochen im Wasserbad können die Kissen bis zu eintausend Mal regeneriert werden. Kategorie:Chemische Verbindung ja:チオ硫酸ナトリウム

Natriumthiosulfat

Natriumthiosulfat ist das stabile Natriumsalz der Thioschwefelsäure, die im freien Zustand instabil ist.

Eigenschaften

Natriumthiosulfat

Natriumthiosulfat ist das stabile Natriumsalz der Thioschwefelsäure, die im freien Zustand instabil ist.

Eigenschaften

Reaktion

Der Ausdruck Reaktion (v. lat.: reactio = Rück-Handlung) bezeichnet:
- allgemein eine Handlung, die auf eine vorgehende "Aktion" (z.B. Handlung oder Reiz) antwortet, siehe auch Reaktionsgeschwindigkeit,
- in der Politik eine rückwärtsgerichtete Gruppierung Reaktion (Politik),
- in der Chemie einen Vorgang, siehe Chemische Reaktion,
- in der Physik vor allem Kernreaktionen, aber auch in der lateinischen Gleichung actio = reactio als einer der Grundsätze der klassischen Mechanik,
- in der Kerntechnik, siehe Kettenreaktion,
- in der Medizin Folgeverhalten des Körpers, z. B. Hautreaktionen,
- in der Psychologie Reaktion (Psychologie). ja:反応

Kategorie:Chemie

Kategorie:!Hauptkategorie Kategorie:Naturwissenschaft Kategorie:Thema als:Kategorie:Chemie ja:Category:化学 ko:분류:화학 ms:Category:Kimia th:Category:เคมี

Canton City, North Dakota

Canton City is a city located in Pembina County, North Dakota. As of the 2000 census, the city had a total population of 42.

Geography

Canton City is located at 48°41'16" North, 97°40'2" West (48.687690, -97.667312). According to the United States Census Bureau, the city has a total area of 0.4 km² (0.2 mi²). 0.4 km² (0.2 mi²) of it is land and none of the area is covered with water.

Demographics

As of the census of 2000, there are 42 people, 22 households, and 13 families residing in the city. The population density is 108.1/km² (288.1/mi²). There are 29 housing units at an average density of 74.6/km² (198.9/mi²). The racial makeup of the city is 100.00% White, 0.00% African American, 0.00% Native American, 0.00% Asian, 0.00% Pacific Islander, 0.00% from other races, and 0.00% from two or more races. 0.00% of the population are Hispanic or Latino of any race. There are 22 households out of which 18.2% have children under the age of 18 living with them, 40.9% are married couples living together, 13.6% have a female householder with no husband present, and 36.4% are non-families. 31.8% of all households are made up of individuals and 4.5% have someone living alone who is 65 years of age or older. The average household size is 1.91 and the average family size is 2.36. In the city the population is spread out with 16.7% under the age of 18, 2.4% from 18 to 24, 38.1% from 25 to 44, 23.8% from 45 to 64, and 19.0% who are 65 years of age or older. The median age is 41 years. For every 100 females there are 147.1 males. For every 100 females age 18 and over, there are 118.8 males. The median income for a household in the city is $31,250, and the median income for a family is $36,875. Males have a median income of $28,750 versus $13,750 for females. The per capita income for the city is $21,511. 0.0% of the population and 0.0% of families are below the poverty line.

External links

Category:Cities in North Dakota Category:Pembina County, North Dakota

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- szerokość geograficzna,
- funkcja charakterystyczna rozkładu prawdopodobieńst