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Treibhausgase – Entstehung und Wirkung

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Chemie-Team
Treibhausgase – Entstehung und Wirkung
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Treibhausgase – Entstehung und Wirkung

Inhalt

Was sind Treibhausgase? – Chemie

Die Temperatur auf der Erde beträgt im Durchschnitt etwa $\ce{15}$ Grad Celsius. Dafür verantwortlich ist der sogenannte Treibhauseffekt, der durch Treibhausgase ausgelöst wird. Ohne diesen Effekt würde die durchschnittliche Temperatur auf $\ce{-18}$ Grad Celsius fallen. Aber was sind Treibhausgase und was bewirken sie genau? Das wollen wir uns im folgenden Text genauer ansehen.

Treibhausgase – Definition

Die in der Atmosphäre vorkommenden Treibhausgase wirken wie das Glas eines Treibhauses: Sie lassen die Sonnenstrahlung durch und hindern die als Wärmestrahlung von der Erdoberfläche reflektierte Strahlung daran, die Atmosphäre zu verlassen. Die Atmosphäre wird erwärmt. Diesen Vorgang bezeichnet man als natürlichen Treibhauseffekt. Ohne diesen Effekt läge die Durchschnittstemperatur auf der Erde viel tiefer.

Natürliche Treibhausgase Strahlung einfach erklärt

Doch werden zu viele Treibhausgase produziert, legen sich diese zusätzlich wie eine Decke um die Erde. Die Wärme staut sich und es wird auf der Erde immer wärmer. Als Folge davon schmelzen Gletscher und der Meeresspiegel steigt an. Dies beschleunigt den Klimawandel, was wiederum schlimme Konsequenzen für Tiere, Pflanzen und uns Menschen hat.

Werden diese zusätzlichen Treibhausgase durch menschliche Aktivitäten verursacht, spricht man auch vom anthropogenen Treibhauseffekt. Zum Beispiel werden durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen oder durch die Vieh- und Landwirtschaft sehr große Mengen an Treibhausgasen freigesetzt.

Welche Treibhausgase gibt es?

Die wichtigsten Beispiele für Treibhausgase sind:

  • Kohlenstoffdioxid ($\ce{CO2}$)
  • Wasserdampf ($\ce{H2O}$)
  • Distickstoffmonoxid ($\ce{N2O}$)
  • Ozon ($\ce{O3}$)
  • Methan ($\ce{CH4}$)
  • Fluorierte Treibhausgase (F-Gase)

Wie entstehen Treibhausgase? – Ursachen

Beim natürlichen Treibhauseffekt spielen die Wolken und der Wasserdampf in der Luft eine große Rolle. Wasserdampf ist das wichtigste natürliche Treibhausgas.

Bei den anthropogen verursachten Treibhausgasen haben die $\ce{CO2}$-Emissionen einen großen Effekt. Kohlenstoffdioxid entsteht vorwiegend, wenn fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas verbrannt werden. Methan ($\ce{CH4}$) und Distickstoffmonoxid ($\ce{N2O}$) sind zwar schädlicher als Kohlenstoffdioxid ($\ce{CO2}$), sie werden jedoch nicht in so großen Mengen freigesetzt.

Treibhausgase Kurzschreibweise Ursprung
Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$
  • Verbrennung fossiler Brennstoffe
  • Methan $\ce{CH4}$
  • Leckagen bei der Erdgasförderung
  • Anaerober Abbau von organischen Stoffen
  • Ackerbau und Tierhaltung
  • Ozon $\ce{O3}$
  • Es entsteht z. B. bei einem Gewitter aus einer Reaktion zwischen Stickstoffdioxid $\ce{NO2}$ und Sauerstoff $\ce{O2}$ unter dem Einfluss von UV-Strahlung.
  • Wasserdampf $\ce{H2O}$
  • Verdunstung von Wasser
  • Distickstoffmonoxid $\ce{N2O}$
  • Gedüngte Ackerflächen
  • Viehhaltung
  • Fluorchlor-
    kohlenwasserstoffe
    $\ce{FCKW}$
  • Kühl- und Treibmittel
  • Heute in den Industrieländern verboten
  • Was sind Treibhausgase für Kinder einfach erklärt

    Dieses Video

    In diesem Video wird die Wirkung von Treibhausgasen erklärt. Du lernst, welche Auswirkungen Treibhausgase auf unser Klima haben und wie sie entstehen. Es werden die wichtigsten Treibhausgase vorgestellt und die Vor- und Nachteile des Treibhauseffekts gezeigt.

    Nach dem Betrachten des Videos hast du die Möglichkeit, Arbeitsblätter zu bearbeiten, und bist bestens darauf vorbereitet, ein Referat zum Thema Treibhausgase zu halten. Viel Spaß!

    Häufige Fragen zum Thema Treibhausgase

    Was ist ein Treibhausgas einfach erklärt?
    Welches sind die vier zentralen Treibhausgase?
    Welches Treibhausgas ist am schlimmsten?
    Warum sind Treibhausgase schädlich?

    Transkript Treibhausgase – Entstehung und Wirkung

    Hallo! Vielleicht hast du ja schon einmal vom Treibhauseffekt auf der Erde gehört. Er sorgt dafür, dass wir auf der Erde immer Temperaturen in einem bestimmten Bereich haben. Die durchschnittliche Temperatur auf der Erde beträgt 15 Grad Celsius. Aber wie ist das möglich? Dafür sind so genannte Treibhausgase verantwortlich. Was Treibhausgase genau sind, wie sie entstehen und wirken, wollen wir uns jetzt einmal genauer ansehen. Durch den Treibhauseffekt stellen sich auf der Erde höhere Temperaturen ein, als es ohne diesen Effekt der Fall wäre.

    Aber wie funktioniert das? Wenn Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche treffen, erwärmt sich diese. Ein Teil der Strahlung wird aber wieder reflektiert, also wieder in den Weltraum abgegeben. Nun gibt es aber in unserer Atmosphäre bestimmte Gase, die einen Teil der Strahlung zurückhalten. Die zurückgehaltene Strahlung sorgt nun für eine Erhöhung der Temperatur.

    Die Gase, die dafür verantwortlich sind, bezeichnet man auch als Treibhausgase. Gäbe es diese Gase nicht, hätte die Erde eine Oberflächentemperatur von minus 18 Grad Celsius. Wir haben aber durch die Treibhausgase eine mittlere Temperatur von plus 15 Grad Celsius. Der natürliche Treibhauseffekt ist also nützlich, da er die Erdoberfläche erwärmt und somit Leben ermöglicht. Doch welche Gase sind für diesen Effekt verantwortlich? Die wichtigsten Treibhausgase sind Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf, Distickstoffmonoxid, Ozon und Methan. Diese Gase lassen die kurzwellige Strahlung der Sonne ungehindert durch, absorbieren aber die langwellige Wärmestrahlung der Erdoberfläche. Dadurch verzögern sie die Energieabgabe und die Wärme verbleibt in Erdnähe .

    Neben dem natürlichen Treibhauseffekt, gibt es aber auch einen anthropogenen, also einen vom Menschen verursachten Treibhauseffekt. Dieser beeinflusst durch Industrie und Landwirtschaft den natürlichen Anteil an Treibhausgasen in der Atmosphäre. Zum einen werden die Anteile von Kohlenstoffdioxid, Distickstoffoxid und Methan in der Atmosphäre erhöht, zum anderen kommen neue halogenierte Kohlenwasserstoffe als treibhauswirksame Stoffe dazu. Wie genau diese Gase vom Menschen erzeugt werden, schauen wir uns einmal genauer an.

    Jeden Tag werden überall auf der Erde eine große Menge an fossilen Brennstoffen benötigt. Autos benötigen Benzin, es wird sehr viel Heizöl benötigt und es wird Erdgas verbrannt um Wärme zu erzeugen. Durch die Verbrennung dieser fossilen Brennstoffe entsteht Kohlenstoffdioxid. Durch diese Verbrennungen erhöht sich der Anteil an Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre.

    Ein nächstes Beispiel ist die Freisetzung von Methan. Methan gelangt einmal durch Leckagen bei der Erdgasförderung in die Atmosphäre. Außerdem produzieren Methanbakterien einen großen Teil Methan beim anaeroben Abbau von organischen Stoffen. Große Mengen steigen aus Mooren und Sümpfen auf. Aber auch Ackerbau und Tierhaltung tragen zur Erhöhung des Methangehalts in der Atmosphäre bei.

    Distickstoffmonoxid entsteht oft bei Prozessen in der Landwirtschaft. Dies geschieht beim Einsatz von Stickstoffdünger. Das bedeutet, dass auf gedüngten Ackerflächen oftmals große Mengen an Distickstoffmonoxid freigesetzt werden. Auch die Haltung von Vieh setzt große Mengen an Distickstoffmonoxid frei.

    Die sogenannten FCKWs sind halogenierte Kohlenwasserstoffe, die als Treibhausgas wirken. Diese verwendete man früher in Sprühdosen und in Kühlgeräten. Da sich diese Gase sehr langsam zersetzen, beeinflussen sie das Klima immer noch. Du siehst also, dass durch Prozesse die durch den Menschen ausgelöst werden, eine große Menge von Treibhausgasen entstehen kann. Dies führt zu einer weiteren Temperaturerhöhung auf der Erde.

    Welche Auswirkungen der erhöhte Anteil an Treibhausgasen in der Atmosphäre wirklich auf die Umwelt haben, lässt sich wissenschaftlich schwer messen. Deutlich erkennbar ist allerdings ein Abschmelzen des Eises durch die erhöhten Temperaturen. Es folgt ein Gletscherschwund in den Alpen und ein Rückgang der oberen Schneegrenze im Sommer. Auch an den Polkappen in der Arktis und Antarktis lässt sich ein Eisschwund erkennen. Ein Abschmelzen des Eises auf dem Festland verursacht so einen erhöhten Meeresspiegel, sodass ganze Inselgruppen bald überflutet werden könnten. Generell würden die Temperaturerhöhungen Änderungen des Weltklimas verursachen - Wüsten breiten sich in einigen Regionen aus und in anderen nehmen die Niederschläge zu.

    Um einem Klimawandel und den verheerenden Auswirkungen entgegen zu wirken, arbeiten Politik und Wissenschaft bereits die letzten Jahrzehnte an Maßnahmen, die die Treibhausgasproduktion einschränken. Ein wichtiger Aspekt dabei sind zum Beispiel erneuerbare Energien. Heute haben wir uns mit dem Treibhauseffekt und seinen Ursachen beschäftigt. Du kennst nun die wichtigen Treibhausgase Kohlenstoffdioxid, Methan, Distickstoffmonoxid und FCKW. Du weißt außerdem, dass der Treibhauseffekt nötig ist, um die Temperatur auf der Erde zu erhöhen und somit Leben zu ermöglichen. Außerdem wurde dir gezeigt, dass auch durch den Menschen Treibhausgase entstehen, die zusätzlich den Treibhauseffekt verstärken. Daraus resultiert eine Temperaturerhöhung, die sich nachteilig auf das Klima der Erde auswirkt.

    Tschüß und bis bald!

    7 Kommentare

    7 Kommentare
    1. Εs ist super

      Von Itslearning Nutzer 2535 408516, vor mehr als einem Jahr
    2. Okay, vielen Dank für die schnelle Antwort!

      Von Itslearning Nutzer 2535 51093, vor mehr als 2 Jahren
    3. Hallo und danke für deinen Kommentar,
      es gibt verschiedene Faktoren, von denen das abhängt. Zum einen die Absorptionsfähigkeit des Gases selbst, aber auch die Konzentration, in welcher es überhaupt in der Atmosphäre vorkommt. Sehr wichtig ist außerdem die Geometrie des Moleküls. Denn je nachdem wie ein Molekül aufgebaut ist, kann es mehr oder weniger schwingen, was sich dann wiederum stark auf die Absportionsfähigkeit auswirkt. Gerade im Vergleich zu CO2, was ein sehr schlecht schwingendes Molekül ist (CO2 dient ja im Bezug auf die Treibhausgase immer als Vergleichs-Molekül).
      Viele Grüße aus der Redaktion.

      Von Amrei Rolof, vor mehr als 2 Jahren
    4. Sehr schönes Video. Allerdings bleibt mir noch eine Frage: Im Unterricht haben wir darüber gesprochen, dass die verschiedenen Treibhausgase jeweils unterschiedlich stark zur Reflektion der Energie beitragen. Wie genau kann ich mir das vorstellen? Was ist die Ursache dafür? Vielen Dank im Voraus. :)

      Von Itslearning Nutzer 2535 51093, vor mehr als 2 Jahren
    5. Tolle Video super erklärt.

      Von Rana *., vor mehr als 3 Jahren
    Mehr Kommentare

    Treibhausgase – Entstehung und Wirkung Übung

    Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Treibhausgase – Entstehung und Wirkung kannst du es wiederholen und üben.
    • Bestimme die Summenformel zu folgenden Treibhausgasen.

      Tipps

      Am Namen kannst du in den meisten Fällen bereits die Formel erkennen.

      Lösung

      Bei den sogenannten Treibhausgasen handelt es sich um eine große Bandbreite an Verbindungen. Der systematische Name der Verbindung gibt Auskunft über die Formel, wobei die Vorsilben mono/di/tri Verwendung finden, wenn ein Atom mehrmals vorkommt. Beispiele hierfür wären das Kohlenstoffdioxid und das Distickstoffmonoxid. Oftmals besitzen diese Verbindungen aber auch Trivialnamen, unter denen sie besser bekannt sind, wie zum Beispiel Wasser anstatt Dihydrogenmonoxid und auch die Formel von Ozon lässt sich nicht vom Namen ableiten.

    • Erkläre den Treibhauseffekt.

      Tipps

      Überlege, woher die Energie zur Erderwärmung kommt.

      Zeichne dir die eingehende Strahlung und abgegebene Strahlung auf und vergleiche sie.

      Lösung

      Bei dem Treibhauseffekt kommt es durch Einstrahlung von Sonnenlicht aus dem Weltall auf die Erde zur Erwärmung der Erdoberfläche. Der größte Teil dieser Strahlung wird jedoch wieder reflektiert. Jedoch sammeln sich sogenannte Treibhausgase zwischen Erdoberfläche und Weltall an und führen dazu, dass nicht die gesamte Strahlung in den Weltraum zurückgeworfen wird. Im Gegenteil, sie wirken als eine Art Abschirmung und halten einen Teil der Strahlung der Sonne auf der Erde. Durch diese Abschirmung trifft die Strahlung erneut auf die Erde und erwärmt diese auf durchschnittlich 15°C.

    • Benenne die Folgen des Klimawandels.

      Tipps

      Nimmt bei der Aussage die Menge an Treibhausgasen zu oder ab?

      Lösung

      Die Politik hat in den letzten Jahrzehnten schon viele Gesetze erlassen, welche besagen, dass nur Autos mit einem bestimmten Schadstoffausstoß in einer Stadt fahren dürfen. Chemikalien wie die FCKWs wurden früher in Kühlmitteln und Spraydosen verwendet. Aufgrund ihrer starken Treibhauswirkung sind sie durch ein Gesetz verboten worden.

      Der Mensch selbst kann umweltfreundlicher leben indem er weniger Auto fährt oder weniger in den Urlaub fliegt und somit den Schadstoffausstoß ein bisschen verringert. Alternativen stellen dabei die Verwendung von öffentlichen Verkehrsmitteln dar, anstatt das jeder Mensch selbst mit dem Auto unterwegs ist.

      Die Verwendung der fossilen Brennstoffe wie Öl und Kohle wird minimiert. Man versucht hingegen, den Bereich der erneuerbaren Energien weiter auszubauen.

    • Erkläre die Energiegewinnung mit erneuerbaren Energiequellen.

      Tipps

      Überlege, in welchen Gegenden du die Erfindungen in den Bildern schon einmal gesehen hast.

      Welche Energien werden ineinander umgewandelt?

      Lösung

      Bei dem Thema der erneuerbaren Energien wird starker Wert auf die drei dargestellten Erfindungen gelegt. Die Windkraft ist stark verbreitet in Gebirgsgebieten oder in Küstennähe.

      Die Wasserkraft entsteht durch ein Gefälle im Wasserlauf. Die benötigten Turbinen befinden sich überall, wo eine starke Strömung vorhanden ist, zum Beispiel bei Wasserfällen.

      Die Solarzellen nutzen die Energie des Sonnenlichts und sind mittlerweile auf vielen Dächern zu finden. Mit Hilfe dieser Photozellen kann ein Haushalt seinen Strom und Warmwasserverbrauch auf erneuerbare Energien umstellen und so dem Klimawandel selbst entgegenwirken.

    • Unterscheide zwischen Folgen und Ursachen des Klimawandels.

      Tipps

      Was passiert, wenn man Eis an einem heißen Sommertag zu langsam isst?

      Lösung

      Zu den Ursachen des Klimawandels lassen sich jegliche Verbrennungen von fossilen Brennstoffen wie Erdöl und Kohle zählen. Außerdem gibt es Stoffe, die bei ihrer Verwendung Treibhausgase freisetzen, zum Beispiel Dünger. Durch die erhöhte Konzentration an Treibhausgasen in der Atmosphäre kann weniger Strahlung von der Erde wieder abgestrahlt werden und die Temperatur auf der Erde nimmt zu. Die Folge ist die Bedrohung der Lebewesen am Nord- und Südpol, da das dortige Eis mehr und mehr schmilzt und somit der Lebensraum zerstört wird. In bereits trockenen Gebieten führt die Temperaturerhöhung zur Bildung von dauerhaft bleibender Trockenheit und somit Wüsten.

    • Ermittle den Mechanismus für den Ozonzerfall durch FCKW.

      Tipps

      Wie wird eine Bindung gespalten, sodass ein Radikal entsteht?

      Als Erstes muss Energie auf das FCKW-Molekül einwirken.

      Lösung

      Bei dem Ozonzerfall durch ein FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoff) kommt es als Erstes zu einer photolytischen Spaltung dieses Halogenalkans durch energiereiche Sonnenstrahlung. Hierbei wird eine Halogen-Kohlenstoff-Bindung homolytisch gespalten, wodurch zwei reaktive Radikale entstehen. Radikale haben das Bestreben, ein Elektron aufzunehmen, um wieder den Edelgascharakter zu erreichen. Im zweiten Schritt reagiert ein Chlorid-Radikal mit Ozon zu Sauerstoff und einem Chlormonoxid-Radikal. Diese hochreaktive Verbindung reagiert mit einem weiteren Ozonmolekül zu zwei Molekülen Sauerstoff und dem ursprünglichen Chlor-Radikal. Dieser Vorgang kann sich hunderttausende Male wiederholen, bevor es zu einer Abbruchreaktion kommt, wobei zwei Chlor-Radikale aufeinander treffen und zu einem Chlormolekül reagieren.

      Die Mechanismus macht sehr deutlich, warum die FCKWs als wahre Ozonkiller bezeichnet werden.

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