Messen im Labor Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff

Präsentation zum Thema: "Messen im Labor Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff"—  Präsentation transkript:

1 Messen im Labor Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße

2 Stellung der Alkali- und Erdalkalimetalle unter den Elementen
Messen im Labor Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße

3 Alkalielemente Einordnung
Messen im Labor Einordnung Alkalielemente entsprechen der Iten Hauptgruppe OHNE H => arabisch: al qualy für Pflanzenasche Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße Eigenschaften silbrig weiß, von geringer Härte, bilden an Luft sofort Oxidschicht bei Kontakt mit Wasser leicht entflammbar => feuergfährlich Basenbildner MeOH EK = [ntes Edelgas] + (ntes+1 s)1 , OZ +1 und 0

4 Lithium Messen im Labor lithos = griechisch „Stein“ (kommt anders als Na und K hauptsächlich in Gestein vor, nicht als Salz) leichtestes aller festen Elemente, 27. Stelle der Häufigkeit bildet sehr feste Legierungen Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße verbessert Zugfestigkeit, Härte und Elastizität von Metall-Legierungen wirkt beruhigend aber nicht einschläfernd Batterien mit hoher Spannung

5 Natrium natron = arabisch für Soda (wadi natrun in Ägypten)
Messen im Labor natron = arabisch für Soda (wadi natrun in Ägypten) NaCl (Kochsalz, Steinsalz) Bestandteil extrazellulärer Lebensräume => physiologische Kochsalzlösung Na2SO4 (Glaubersalz), Glasindustrie, Papierindustrie, Zelluloseindustrie Na2CO3 (Soda) gutes Dispergierungsmittel NaHCO3 Backpulver Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße

6 Kalium Messen im Labor arabisch = al qualy = Pflanzensche, engl. = potash = Topfasche (potassium) K+ bei Nervenleitungen, in Nerv Konz 40x höher, erregte Nervenbahn wird selektiv durchlässiger für K, K+-Strom nach außen reguliert Turgor in Spaltöffnungen Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße Auf Grund unterschiedlich verstärkter Zellwände der Schließzellen können diese bei niedrigem Innendruck die Spaltöffnung verschließen und bei hohem Turgordruck öffnen. Die Öffnungsweite der Spaltöffnungen wird durch Lichtstärke und Lichtqualität, die CO2-Konzentration sowie durch die Phytohormone Auxin und Abszisinsäure gesteuert. Soll die Spaltöffnung erweitert werden, wird das Membranpotential negativer und Kalium-Ionen strömen ins Innere der Schließzellen. Als Ladungsausgleich strömen auch Chlorid-Ionen nach innen und Malationen werden synthetisiert. Auf Grund der erhöhten Ionenkonzentration strömt nun Wasser über Poren, die von Aquaporinen gebildet werden, zunächst ins Cytosol und dann in die Vakuole (Osmose) ein. Membranpotential einer Schließzelle: bei Dunkelheit –55 mV, bei Belichtung –110 mV. Im Dunkeln weist die Schließzelle ein negatives Membranpotential von –55 mV auf. Bei einem Lichtreiz verstärkt sich diese negative Spannung auf –110 mV (Hyperpolarisation). Diese Hyperpolarisation erfolgt durch eine lichtgesteuerte ATPase, die Protonen unter ATP-Verbrauch von innen nach außen pumpt. Das dazu notwendige ATP könnte aus der Photosynthese der Schließzellen stammen, die in der Regel als einzige Epidermiszellen Chloroplasten aufweisen. Die Hyperpolarisation ist notwendig, da im Cytosol die K+-Konzentration höher (ca.100 mM) als im Apoplasten (ca. 1 mM) - der Quelle der Kalium-Ionen - ist. Die Kaliumkanäle öffnen sich ab -100 mV, und die Kaliumionen können gegen ihr Konzentrationsgefälle, aber mit dem Potentialgefälle von außen nach innen diffundieren. Auslöser für das Öffnen dieser Kaliumkanäle ist eine erhöhte Protonenkonzentration (als eine pH-Erniedrigung) im Apoplasten. Die Protonen lösen aber nicht nur die Öffnung aus, sondern erleichtern sie auch, im dem sie das Schwellenpotential zur Öffnung zu positiveren Werten verschieben. Im Dunkeln stellt die ATPase ihre Tätigkeit ein, das Membranpotential steigt wieder auf –55 mV und die Kaliumionen strömen wieder entsprechend ihrem Konzentrationsgefälle nach außen. Gleichzeitig wandern auch die Chloridionen nach außen, Wasser strömt jetzt wieder nach außen, der Turgordruck sinkt und die Spaltöffnung schließt sich. Bei KST1 (Kalium-Kanal von Solanum tuberosum) liegt ein Einwärtsgleichrichter mit pH-Sensor vor. Bei dem entsprechenden Kanal von Arabidopsis werden höhere Protonenkonzentration im Apoplasten zum Öffnen des Kanals benötigt.

7 Rubidium Cäsium Francium
Messen im Labor rubidus = lat. dunkelrot (Flamme bei der Verbrennung) 87Rb zerfällt zu 87Sr mit HZ von 4,7x1010a => Altersbestimmung von Gesteinen und Meteoriten Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße Cäsium caesius = lat. himmelblau Schmelzpunkt bei 28,5 °C HZ von 137Cs = 30,1a Reaktorunfall von Tshernobyl Francium france = Frankreich (früher Actinium => Actiniden) geschätzte Dekagramm in der Erdkruste

8 Erdalkalielemente Einordnung
Messen im Labor Einordnung Erdalkali-Elemente entsprechen der IIten Hauptgruppe weil sie zwischen den Alkali- und den Erdelementen stehen Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße Eigenschaften graue bis weiße, glänzende aber rasch oxidierende Leichtmetalle EK = [ntesEdelgas] (ntes+1s)2 , OZ +2 und 0

9 Beryllium Messen im Labor Nach Edelstein (Beryll) benannt, weißlich-grau, hart und sehr spröde seltenes Element 6x10-4% an der Erdkruste Beryll: Al2Be3[Si6O18] Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße mit Cr Smaragd mit Ti bzw. Fe Aquamarin

10 Magnesium Messen im Labor Herkunft des Namens umstritten, Stadt in Türkei oder Landschaft in Griechenland? Dolomit CaMg(CO3)2, Magnesit MgCO3, Olivin (Mg, Fe)2[SiO4], Enstatit MgSiO3 Magnesiumoxid sintert bei hohen Temperaturen zu feuerfestem Material Zentralatom des Chlorophyll Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße

11 Kalzium Messen im Labor Kalk, CaCO3, , Naturbaustein, großteils biogener Herkunft, Fixierung von CO2 durch Stromatolithen, Korallen, Mollusken etc. kaum wasserlöslich, nur in Gegenwart von CO2 Kalkmörtel, Zement, Beton (härten unter Wasseraufnahme aus) Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße

12 Strontium Barium und Radium
Messen im Labor benannt nach schottischer Stadt Strontian da in dortigem Bleibergwerk entdeckt 90Sr ist beta-aktiv und Folgeprodukt von Kernexplosionen Färbt Flamme karminrot => Feuerwerkerei Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße Barium und Radium Zerfälle unter Aussendung von Nukleonen: viele radioaktive Kerne wandeln sich unter Aussendung von Nukleonen, also von Protonen, Neutronen oder sogar leichten Kernen, um. Prominentestes Beispiel ist der Alpha-Zerfall. Hierbei spaltet der Mutterkern einen Heliumkern ab. Seltener tritt die Aussendung einzelner Neutronen oder Protonen oder ganzer Kohlenstoffkerne auf. Beta-Zerfälle: wenn bei einem Zerfall Elektronen (oder deren Antiteilchen) beteiligt sind, spricht man von einem Beta-Zerfall. Es gibt eine ganze Reihe solcher Prozesse. Nicht immer muss auch ein Elektron als Produkt entstehen, wie beispielsweise beim Elektroneneinfang. Übergang zwischen Zuständen ein- und des selben Kerns: in diesem Fall werden keinerlei Materieteilchen abgestrahlt. Entsprechend wandelt sich auch der Kern nicht in einen anderen um; er gibt seine überschüssige Energie direkt in Form hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung ab. Diese kann als Gammastrahlung frei werden, oder an ein Elektron der Atomhülle abgegeben werden (innere Konversion). barys = griech. schwer, Schwerspat BaSO4 radius = lat. Strahl, radioaktives Schwermetall, 1 Bq = 3,7x1010 Zerfälle/s = Zerfall von 1g 226Ra/s

13 MeAlSi3O8 + H+ <=> Me+ + HAlSi3O
Aufnahme von Kationen durch die Produzenten Messen im Labor Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße MeAlSi3O8 + H+ <=> Me+ + HAlSi3O Prozess der Hydro???? es entstehen: H+, OH- , Si4+, O2- und Al3-

14 als Konkurrenten um Bindungsplätze treten H+-Ionen auf
Messen im Labor Tonminerale als Konkurrenten um Bindungsplätze treten H+-Ionen auf Tonminerale – ein wichtiger Speicher für Kationen Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße

15 Atom-Absorbtions-Spektrometrie
Messen im Labor Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröße Metall in der Probe absorbiert Licht Probe wird bei hoher Tempera-tur teilweise ato- misiert Lampe strahlt mit Energie I0 Detektor misst geschwächte Energie I1 Probe gelangt in den Atomisator