Arbeitsblatt: Wasser

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Befassen werden wir uns mit dem Grobziel „Die vier Naturelemente und Stoffe in unserem Lebensraum erkennen und erfahren, dass sich Materie verändert. In unserer Planungsskizze beschäftigen wir uns mit dem Naturelement Wasser. 2 Sachanalyse Geordnete Sachanalyse in einzelnen Themenblöcken: Gewässer -lösbar mit verschiedenen Stoffen -Mineralien (Nitrat, Fluor, Natrium) -Seen -Meer -Flüsse -Bäche -Teiche Naturkatastrophen -Überschwemmungen -Wassernot -Dürre -Wasserverschmutzung Wirtschaft -Seehandel -Stromversorgung ÆElektrizität Aggregatzustände -Fest -Flüssig -Gasförmig Chemie -H20 PHZ Zug -1- Mensch und Umwelt Zeynep Erincik, Patricia Hegglin Planungsskizze Mensch und Umwelt Wasserkreislauf -Klima, Wetter -Grundwasser -Entstehung des Regens -Lauf eines Regentropfes Gegenstände im Wasser -Schwimmen (Holz, Styropor, Blätter, Kork) -Sinken (Steine, Blei) Freizeit -Wassersport (schwimmen, surfen, se- Wasseranteil -Grösster Teil der Erde ist aus Wasser -Mensch zu 2/3 aus Wasser -Pflanzen/Früchte bestehen grösstenteils aus Wasser geln) -Wintersport Notwendigkeit des Wassers -Naturkreislauf Æ Grundwasser -Wichtiges Grundelement -Wasser ist gesund ÆTrinkwasser -Elektrizität 2.1 Erforschte Sachanalyse Wasser ist der gebräuchliche Name für die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbindung mit der chemischen Formel H2O. Eigenschaften des Wassers Reines Wasser ist eine geruchs- und geschmacksneutrale Flüssigkeit. Es besitzt einen bläulichen Schimmer, der aber nur an dickeren Schichten wahrgenommen werden kann. Bei Normaldruck liegt der Gefrierpunkt des Wassers bei 0 ºC und der Siedepunkt bei 100 ºC. Wasser erreicht seine größte Dichte bei einer Temperatur von 4 ºC; beim Gefrieren dehnt es sich aus. Wie die meisten Flüssigkeiten kann Wasser auch in einem unterkühlten Zustand existieren. In diesem Zustand bleibt es auch dann flüssig, wenn seine Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt. Wasser kann unter Laborbedingungen und selbst in der Atmosphäre leicht bis circa -25 C abgekühlt werden, ohne dass es einfriert – nach jüngsten Erkenntnissen bleibt Wasser sogar bei Temperaturen unter -113 C flüssig. Unterkühltes Wasser gefriert bei Erschütterung, bei weiterer Temperaturabnahme oder wenn man einen Eiskristall hinzufügt. Die physikalischen Eigenschaften des Wassers dienten als Standards, um Temperaturskalen festzulegen und um im metrischen System die Einheit der Masse (das Gramm) ursprünglich zu definieren. Mit Wasser lassen sich Stoffe (z. B. wasserlösliche Salze) in Ionen zerlegen (elektrolytische Dissoziation). Mit einigen Salzen bildet Wasser Hydrate. Da die meisten Substanzen in WasPHZ Zug -1- Mensch und Umwelt Zeynep Erincik, Patricia Hegglin Planungsskizze Mensch und Umwelt ser etwas löslich sind, wird es häufig als das Universallösungsmittel schlechthin bezeichnet. Es reagiert mit einigen Metalloxiden zu Säuren und fungiert bei vielen chemischen Reaktionen als Katalysator. Vorkommen von Wasser Wasser ist die einzige Substanz, die bei Durchschnittstemperaturen in allen drei Aggregatzuständen vorkommt (fest, flüssig und gas- oder dampfförmig). Als Eis findet man es z. B. in Gletschern und in den kälteren Jahreszeiten als Schnee, Hagel und Reif. Im flüssigen Zustand kommt Wasser in den aus Wassertröpfchen gebildeten Regenwolken und als Tau vor. Etwa drei Viertel der Erdoberfläche sind von Wasser in Form von Seen, Flüssen oder Meeren bedeckt. Als Gas oder Wasserdampf tritt es in Nebel, Dampf und in den Wolken auf. Wasser ist der Hauptbestandteil der lebenden Materie. 50 bis 90 Prozent der Masse lebender Organismen bestehen aus Wasser. Protoplasma, die Grundsubstanz lebender Zellen, enthält u. a. Fette, Kohlenhydrate, Proteine, Salze und andere Substanzen. Wasser fungiert dabei als eine Art Bindeglied. 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 auch für den Transport der Nahrung und die Entsorgung der Abbauprodukte lebenswichtig sind, enthalten reichlich Wasser. Auch im Stoffwechselgeschehen, besonders beim Abbau von Proteinen und Kohlenhydraten, spielt Wasser eine Schlüsselrolle. Dieser Prozess, den man Hydrolyse nennt, läuft ständig in lebenden Zellen ab. Der natürliche Wasserkreislauf Den ständigen Wechsel von Wasser zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre kennen wir als natürlichen Wasserkreislauf. Unter verschiedenen Einflüssen, überwiegend durch Wärmeeinfluss, dampft Wasser aus Wasser- und Landoberflächen ab und wird von lebenden Zellen abgegeben. Dieser Dampf zirkuliert in der Atmosphäre und fällt als Regen oder Schnee nieder. Wenn das Wasser wieder auf die Erdoberfläche trifft, kann es zwei verschiedene Wege nehmen. Abhängig von der Regenintensität, der Durchlässigkeit, der Dicke des Bodens und der vorher darin enthaltenen Feuchtigkeit, fließt ein Teil des Wassers, der so genannte Oberflächenabfluss, direkt in die Bäche und Wasserläufe und von dort z. B. in die Meere. Der Rest versickert im Boden. Ein Teil des Sickerwassers bildet die Bodenfeuchtigkeit, die direkt verdampft oder über die Pflanzenwurzeln zu den Blättern aufsteigt und dort abgegeben wird. Der Wasseranteil sickert weiter hinunter, sammelt sich in der so genannten Sättigungszone PHZ Zug -1- Mensch und Umwelt Zeynep Erincik, Patricia Hegglin Planungsskizze Mensch und Umwelt und bildet dort das Grundwasserreservoir. Dessen Oberfläche nennt man Grundwasserspiegel. Unter natürlichen Bedingungen steigt der Grundwasserspiegel, wenn er durch Niederschläge aufgefüllt oder beladen wird, und sinkt dann wieder, da unaufhörlich Wasser in natürliche Abflüsse abläuft. Zusammensetzung von Wasser Da Wasser zahlreiche Substanzen in großen Mengen zu lösen vermag, kommt es in der Natur selten in reiner Form vor. Bei der Kondensation und beim Niederschlag absorbieren Regen oder Schnee veränderliche Mengen an Kohlendioxid und anderen Gasen, auch Spuren von organischen und anorganischen Substanzen aus der Atmosphäre. Beim Kontakt mit der Erdkruste reagiert Wasser mit den Mineralien im Boden und in den Gesteinen. Im Oberflächen- und Grundwasser sind in erster Linie Sulfate, Chloride und Hydrogencarbonate von Natrium und Kalium sowie Calcium und Magnesium enthalten. Das Grundwasser von Flachbrunnen kann außerdem große Mengen an Stickstoffverbindungen und Chloriden enthalten, die aus Fäkalien (Kot) stammen. Das Grundwasser aus Tiefbrunnen enthält dagegen im Allgemeinen nur gelöste Mineralien. In fast allen natürlichen Trinkwasserreservoiren befinden sich Fluoride in veränderlichen Mengen. Meerwasser beinhaltet zusätzlich zu Salz in konzentrierten Mengen auch noch viele andere gelöste Verbindungen. Gleichzeitig geht reines Wasser durch den Verdampfungsprozess unaufhörlich verloren, so dass der Anteil an Verschmutzungen ansteigt. Definition Wasser Wasser [Was·ser] das; -s; nur Sg; die durchsichtige Flüssigkeit, die z. B. als Regen vom Himmel fällt