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Bestandteile der Luft 05:06 min

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Transkript Bestandteile der Luft

Guten Tag und herzlich willkommen, in diesem Video geht es um die Bestandteile der Luft. In der Antike und in der Alchemie hatte man eine klare Vorstellung über den Ursprung der Stoffe. Man glaubte, alle Stoffe bestünden aus vier Elementen. Die vier Elemente waren Luft, Wasser, Erde und Feuer. Schon damals sprach man von Luft und es ist interessant, ihre Geschichte zu betrachten. Im Jahre 1772 fand Daniel Rutherford die "verdorbene Luft". Dieses farblose, geruchslose Gas wurde als Stickstoff bezeichnet. 1771 fand der schwedische Chemiker und Apotheker Carl Wilhelm Scheele ein Gas in der Luft, das die Verbrennung fördert. Das gleiche Gas entdeckte drei Jahre später Joseph Priestley. Bei dem farblosen, geruch- und geschmackslosen Gas handelt es sich um das chemische Element Sauerstoff. Im siebzehnten Jahrhundert fand der flämische Chemiker Jean Bapiste van Helmholt ein farb- und geruchsloses Gas, das die Verbrennung erstickt. 1754 gelang es Joseph Black, dieses Gas näher zu untersuchen und nachzuweisen. Es handelt sich dabei um Kohlenstoffdioxid. Im Jahre 1783 fand der englische Chemiker Henry Cavendish, nachdem er Sauerstoff und Stickstoff sorgfältig aus der Luft entfernt hatte, immer noch einen Restanteil von 1/120. Doch erst mehr als einhundert Jahre später, 1894, konnten William Ramsay und Lord Rayleigh zusammen spektroskopisch aus der Luft eine Komponente bestimmen, die sie später als Argon bezeichneten. Es stellte sich heraus, dass Argon das häufigste Edelgas der Luft ist. Noch andere Edelgase wurden entdeckt. Das heißt also, die Luft besteht aus den chemischen Elementen Sauerstoff, Symbol O, dem chemischen Element Stickstoff, Symbol N und dem Edelgas Argon, Symbol Ar. Die Frage nun ist: Wie groß ist der Anteil jedes dieser chemischen Elemente in der Luft? Eine qualitative Antwort liefert das sogenannte "Kerzenexperiment".

Folgender Versuch, wie dargestellt, wird aufgebaut. Ein Messzylinder befindet sich umgestülpt über einem Wasserbad. Darunter hat man vorher eine schwimmende Kerze entzündet. Die Kerze brennt, und nach einer gewissen Zeit erlischt die Kerze. Dabei steigt der Wasserspiegel des Wasserbades nach oben an. Wir wissen bereits, dass Stickstoff nicht brennt und Sauerstoff die Verbrennung fördert, d. h., Sauerstoff wurde verbraucht. Daraus können wir schließen, dass der Stickstoffanteil der Luft größer ist als der Sauerstoffanteil. Statt der Symbole N und O, schreibe ich die Formeln N2 und O2, da Stickstoff und Sauerstoff nur molekular auftreten. Wie können wir nun nach dem Kerzenexperiment die Elemente Sauerstoff O2, Stickstoff N2 und Argon Ar anordnen? Der größte Bestandteil der Luft ist zweifelsohne Stickstoff N2, aber auch Sauerstoff O2 ist zu einem erheblichen Anteil enthalten. Die Wissenschaftler fanden, dass auch eine gewisse Menge an Argon vorhanden ist. Sie konnten auch ermitteln, wie viel. Stickstoff ist in der Luft mit 78 Volumenprozent enthalten, Sauerstoff mit 21 %, der Argonanteil beträgt etwa 0,9 %. Mit einem Anteil von 0,04 % ist CO2, Kohlenstoffdioxid ein weiterer wichtiger Bestandteil der Luft. Ich möchte die Bedeutung dieser Zahlen veranschaulichen und beginne mit Sauerstoff. Wenn wir von sauberer Luft reden, meinen wir meistens Sauerstoff. Man kann sich richtig vorstellen, wie diese Gesellschaft an frischer Luft, den Sauerstoff, einatmet. Wir benötigen aber auch Stickstoff, N2, denn sonst kann ein Feuerchen wie dieses hier rechts, nicht so ruhig und friedlich vor sich hin brennen. Aus Stickstoff wird durch Blitzschlag Hydratdünger gebildet, den die Pflanzen benötigen. Kohlenstoffdioxid benötigen die Pflanzen für die Atmung. Die Edelgase bräuchten wir nicht ganz unbedingt, um zu leben. Sie machen unser Leben aber schöner. Man braucht sie zum Beispiel bei der Herstellung von hochwertigen Halogenscheinwerfern. Fassen wir noch einmal zusammen: Stickstoff bildet den höchsten Anteil an der Luft mit 78 %. Sauerstoff folgt mit einem Anteil von 21 %. Argon folgt auf dem dritten Platz mit 0,9 %. Kohlenstoffdioxid ist auch wichtig in der Luft mit 0,04 %.

Ich bedanke mich für die Aufmerksamkeit. Alles Gute, auf Wiedersehen!

29 Kommentare
  1. woher weiß man denn so genau, dass in der luft so ein großer Anteil an Stickstoff ist?

    Von Özcan A., vor 2 Monaten
  2. Super

    Von D Knaust, vor 4 Monaten
  3. Hallo Fordola,
    es ist sehr schade, wenn soviel Unterricht ausfällt. Es ist aber sehr schön, dass du den Ehrgeiz zeigst, dir selbst die chemischen Zusammenhänge beizubringen. Beachte aber bitte, dass du keine Experimente ohne geeignete Aufsicht durchführst.

    Die Grundlagen zur Chemie allgemein findest du in diesem Thema:
    https://www.sofatutor.com/chemie/experimentieren-und-auswerten-von-experimenten

    Die Grundlagen zum Aufstellen und Lesen von Gleichungen findest du hingegen hier:

    https://www.sofatutor.com/chemie/modelle-formeln-und-konzepte/formeln-darstellungen-und-berechnungen/chemische-formeln-und-reaktionen

    Liebe Grüße aus der Redaktion.

    Von Karsten Schedemann, vor 5 Monaten
  4. hatte kein chemie in der schule da immer alle lehrer krank waren, lerne das jetzt zum ersten mal zuhause und kann kein video finden was mit den anfang zeigt "ihr wisst bereits blabla"
    warum ist da ne 2 hinter zb, wo find ich den frueheren stoff (wenns den ueberhaupt gibt)?

    Von Fordola, vor 5 Monaten
  5. Bei den Fragen werden Sachen gefragt, die im Video nicht vorkommen

    Von Bb Kriso, vor 11 Monaten
  1. Danke das war ein tolles und hilfreiches Video

    Von Sarah G., vor mehr als einem Jahr
  2. Danke!!! und tolle Schrift ;)

    Von Dominika Hoerstel, vor mehr als einem Jahr
  3. Du hast mir sehr geholfen

    Von Annika T., vor mehr als einem Jahr
  4. nice

    Von Bilal B., vor mehr als einem Jahr
  5. MEGA GEIL total hilfreich

    Von Aimeecharlotte, vor mehr als einem Jahr
  6. geil

    Von Ginaweinz, vor fast 2 Jahren
  7. Nice

    Von Luca M., vor fast 2 Jahren
  8. :D

    Von Jean D., vor fast 2 Jahren
  9. Ja ich bin 5 clässler

    Von Wolf 10, vor fast 2 Jahren
  10. cooles Video

    Von Osla, vor fast 2 Jahren
  11. gut erklärt

    Von Thorsten Trimpe, vor mehr als 2 Jahren
  12. Gern geschehen.

    Von André Otto, vor mehr als 2 Jahren
  13. thx
    :-)

    Von salih han b., vor mehr als 2 Jahren
  14. super erklärt

    Von salih han b., vor mehr als 2 Jahren
  15. Sehr gut erklärt!!!DANKE!!!!

    Von Littlebanaba, vor fast 3 Jahren
  16. Sehr gutes Video, danke!

    Von Rapmonster, vor fast 3 Jahren
  17. Dankeschön gut erklärt

    Von Afra Zeynep, vor etwa 3 Jahren
  18. Ich hab alles kapiert danke

    Von Rus Holzhandel, vor mehr als 3 Jahren
  19. Danke Andre Otto ich habe es kapiert.

    Von Hholstenberg, vor fast 4 Jahren
  20. Chemie macht mir zur zeit so viel spaß! :)

    Von Brilli, vor etwa 4 Jahren
  21. Toll

    Von Akki11057, vor mehr als 4 Jahren
  22. Mein Browser ist aktuell und bei mir bricht auch es ab.
    Ab 1:24 passt das Bild nicht mehr zur Tonspur.
    Noch vor der Hälfte des Videos kommt die Zusammenfassung als Ton und der Rest des Videos ist kompett tonlos.

    Von Denise Woitinas, vor mehr als 4 Jahren
  23. Danke

    Von Drjbod, vor mehr als 4 Jahren
  24. toll

    Von Gaia B., vor mehr als 4 Jahren
Mehr Kommentare

Bestandteile der Luft Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Bestandteile der Luft kannst du es wiederholen und üben.

  • Gib an, wie hoch der Anteil der einzelnen Gase in der Luft ist.

    Tipps

    Auch wenn Sauerstoff zum Atmen notwendig ist, nimmt er dennoch nicht den größten Anteil in der Luft ein.

    In der Luft liegt mehr Sauerstoff als Kohlenstoffdioxid vor.

    Lösung

    Den größten Anteil in der Luft nimmt der Stickstoff ein, mit circa 78%.

    Erst dann kommt der Sauerstoff mit circa 21% Anteil in der Luft.

    Das Edelgas Argon liegt mit einem Anteil von circa 0,9% in der Luft vor.

    Damit ist es sogar noch häufiger in der Luft vorhanden als Kohlenstoffdioxid mit 0,04%.

  • Bestimme die Summenformeln der Gase der Luft.

    Tipps

    Das Gas Kohlenstoffdioxid enthält Kohlenstoff- und Sauerstoffatome.

    Sauerstoff und Stickstoff sind Bimoleküle. Sie bestehen also aus 2 Atomen.

    Lösung

    Damit du auch in Reaktionsgleichungen mit den Gasen der Luft umgehen kannst, ist es wichtig, ihre chemischen Formeln zu kennen.

    • $N_2$: Stickstoff ist das am stärksten vertretene Gas in unserer Atemluft. Er besitzt drei Bindungen zwischen den Atomen und ist damit sehr stabil. Aus diesem Grund wird er als Inertgas, auch Schutzgas genannt, verwendet. Das bedeutet, es wird benutzt, um andere Reaktionen zu verhindern, die zum Beispiel mit dem Sauerstoff der Luft ablaufen würden.
    • $O_2$: Sauerstoff ist für die meisten Lebewesen überlebensnotwendig. Es ist sehr reaktionsfreudig. Pflanzen produzieren dieses Gas und wir nutzen es zur Energiegewinnung mittels der Atmungskette. Es ist außerdem brandfördernd und für jede Verbrennung unerlässlich.
    • $CO_2$: Kohlenstoffdioxid entsteht, wenn Kohlenwasserstoffe oder Kohle verbrannt werden. Dies geschieht in Kraftwerken sowie in unseren Körpern. Pflanzen nehmen dieses Gas auf und erzeugen daraus Zucker und Sauerstoff. Kohlendioxid ist ein Treibhausgas.
    • $Ar$: Argon ist ein Edelgas. Daher ist es ein einatomiges Gas. Auch Argon kann, aufgrund seiner Stabilität und damit Reaktionsträgheit, als Inertgas eingesetzt werden.
  • Bestimme das Entdeckungsjahr der einzelnen Bestandteile der Luft.

    Tipps

    Am frühesten wurde das Gas entdeckt, welches ein Verbrennungsprodukt ist und selbst die Verbrennung erstickt.

    Das Edelgas in der Luft wurde zuletzt entdeckt.

    Der Hauptbestandteil der Luft wurde 1772 entdeckt.

    Lösung

    1754 wurde Kohlenstoffdioxid entdeckt, ein Gas, welches die Verbrennung erstickt.

    Erst danach, 1771 und 1774, wurde das Gas entdeckt, welches die Verbrennung fördert, nämlich Sauerstoff.

    Fast zeitgleich im Jahre 1772 wurde das Gas, welches den größten Anteil in der Luft ausmacht, entdeckt, Stickstoff.

    1783 bemerkte ein Forscher erstmals einen fehlenden Anteil in der Luft, aber erst 1894 waren die technischen Möglichkeiten verfügbar, um diesen Bestandteil zu identifizieren. Es handelte sich um das Edelgas Argon.

  • Erkläre die Beobachtung in folgendem Experiment.

    Tipps

    Luft kann man nicht sehen, aber sie ist dennoch da.

    Luft hat ein Volumen und nimmt somit Raum ein.

    Lösung

    Die Lösung ist, dass der Wasserpegel im Gefäß nur bis zum Anfang des Trichterhalses steigt.

    Wichtig zu erkennen ist, dass das Gefäß nicht nur mit rotem Wasser, sondern auch mit Luft befüllt ist. Auch wenn du die Luft nicht sehen kannst, ist sie da und sie nimmt folglich auch einen Raum im Gefäß ein.

    Befüllst du im Versuch 1 das Gefäß beispielsweise mit einem Liter Wasser, so muss auch ein Liter Luft aus dem Gefäß entweichen, damit das Wasser im Gefäß Platz hat.

    Im Versuch 2 ist jedoch ein Trichter auf das Gefäß aufgesetzt, der luftdicht mit dem Gefäß abschließt.

    Zu Beginn kannst du noch Wasser in das Gefäß füllen, weil über die Öffnung des Trichterhalses noch Luft aus dem Gefäß entweichen kann. Erreicht jedoch der Wasserpegel im Gefäß die Höhe des Trichterhalses, so wird auch die Möglichkeit zum Entweichen für die Luft verschlossen. Wenn keine Luft aus dem Gefäß entweichen kann, kann auch kein weiteres Wasser in das Gefäß gefüllt werden. Der Wasserpegel bleibt somit am Ansatz des Trichterhalses stehen.

  • Beschreibe die Vorgänge bei der Verbrennung von Kohle an der Luft.

    Tipps

    Wenn du atmest, laufen bei dir ähnliche Verbrennungsprozesse ab.

    Welches Atemgas atmest du ein und welches aus?

    Kohle besteht aus Kohlenstoff.

    Lösung

    Um eine Reaktion zu starten, muss meist Energie hinzugegeben werden. Diese Energie wird Aktivierungsenergie genannt. Sie wird in unserem Beispiel in Form von Wärmeenergie durch den Brenner hinzugegeben.

    Wenn die Kohle entzündet ist, brennt sie von alleine weiter und gibt Wärme ab. Es handelt sich um eine exotherme Reaktion. Die Reaktionsgleichung siehst du im nebenstehenden Bild. Es reagiert also der Kohlenstoff in der Kohle mit dem Sauerstoff der Luft, und es bildet sich Kohlenstoffdioxid. Dies ist die Reaktion der vollständigen Verbrennung.

    An manche Stellen der Kohle gelangt nicht genug Sauerstoff, daher ist die Reaktion dort unvollständig. Es entsteht dann Kohlenstoffmonoxid ($CO$) und Ruß ($C$).

    Aufgrund der hohen Wärmeentwicklung dieser Reaktion wurde sie schon sehr früh zu Heizzwecken und zur Metallgewinnung eingesetzt. Auch heute gibt es noch Kohlekraftwerke und auch der moderne Hochofenprozess zur Erzeugung von Eisen, kommt nicht ohne die Verbrennung von Koks (veredelte Kohle) aus.

  • Erkläre das Kerzenexperiment.

    Tipps

    Für eine Verbrennung benötigt man Sauerstoff.

    $CO_2$ ist ein reaktionsträges Gas.

    Lösung

    $CO_2$ (Kohlenstoffdioxid) ist ein reaktionsträges Gas, welches die Verbrennung erstickt. Entscheidend für dieses Experiment ist, dass $CO_2$ schwerer als das Gasgemisch Luft ist. Ausschlaggebend ist dabei die Dichte. $CO_2$ besitzt eine Dichte von 1,98 kg/m³ und Luft eine von ungefähr 1,2 kg/m³. Aus diesem Grund sinkt $CO_2$ zu Boden und reichert sich dort von unten nach oben an.

    Es ist also möglich, ein Gefäß an der Luft mit Kohlenstoffdioxid zu füllen und es nach oben hin offen zu lassen. Das $CO_2$ wird so, aufgrund seiner Dichte, nicht entweichen.

    Dies ist auch bei einem Brand wichtig. Hält man sich sehr nah am Boden, besteht höchste Erstickungsgefahr, da viel $CO_2$ entsteht und sich am Boden sammelt.