Chemische Elemente, Wasser und Erdsysteme

Chemische Elemente: Grundlagen und Eigenschaften

Ein chemisches Element ist eine Substanz, die nicht durch chemische Mittel in einfachere Stoffe zerlegt werden kann. Es gibt mehr als hundert chemische Elemente, von denen jedoch nur etwa neunzig natürliche Elemente in der Natur vorkommen. Die übrigen Elemente sind künstliche Elemente, die vom Menschen in Kernreaktoren hergestellt wurden.

Jedem Element ist ein Name und ein Symbol zugeordnet, um es eindeutig identifizieren zu können. Dieses Symbol besteht entweder aus einem Großbuchstaben oder aus einem Großbuchstaben und einem Kleinbuchstaben, abgeleitet vom Namen des Elements. Die Fähigkeit von Elementen, sich mit anderen Elementen zu verbinden und verschiedene chemische Substanzen zu bilden, wird als Valenz (oder Wertigkeit) bezeichnet. Alle Elemente haben eine oder mehrere Valenzen. Metalle haben typischerweise eine oder mehrere Valenzen, während Nichtmetalle ebenfalls verschiedene Valenzen aufweisen können.

Wichtige Elemente nach Gruppen

Gruppe 1: Alkalimetalle

• H, Wasserstoff
• Li, Lithium
• Na, Natrium
• K, Kalium
• Rb, Rubidium
• Cs, Caesium
• Fr, Francium

Gruppe 2: Erdalkalimetalle

• Be, Beryllium
• Mg, Magnesium
• Ca, Calcium
• Sr, Strontium
• Ba, Barium
• Ra, Radium

Gruppe 3

• Sc, Scandium
• Y, Yttrium
• La, Lanthan
• Ac, Actinium

Gruppe 4

• Ti, Titan
• Zr, Zirkonium
• Hf, Hafnium

Gruppe 5

• V, Vanadium
• Nb, Niob
• Ta, Tantal

Gruppe 6

• Cr, Chrom
• Mo, Molybdän
• W, Wolfram

Gruppe 7

• Mn, Mangan
• Tc, Technetium
• Re, Rhenium

Gruppe 8

• Fe, Eisen
• Ru, Ruthenium
• Os, Osmium

Gruppe 9

• Co, Kobalt
• Rh, Rhodium
• Ir, Iridium

Gruppe 10

• Ni, Nickel
• Pd, Palladium
• Pt, Platin

Gruppe 11

• Cu, Kupfer
• Ag, Silber
• Au, Gold

Gruppe 12

• Zn, Zink
• Cd, Cadmium
• Hg, Quecksilber

Gruppe 13

• B, Bor
• Al, Aluminium
• Ga, Gallium
• In, Indium
• Tl, Thallium

Gruppe 14

• C, Kohlenstoff
• Si, Silizium
• Ge, Germanium
• Sn, Zinn
• Pb, Blei

Gruppe 15

• N, Stickstoff
• P, Phosphor
• As, Arsen
• Sb, Antimon
• Bi, Wismut

Gruppe 16

• O, Sauerstoff
• S, Schwefel
• Se, Selen
• Te, Tellur
• Po, Polonium

Gruppe 17: Halogene

• F, Fluor
• Cl, Chlor
• Br, Brom
• I, Jod
• At, Astat

Gruppe 18: Edelgase

• He, Helium
• Ne, Neon
• Ar, Argon
• Kr, Krypton
• Xe, Xenon
• Rn, Radon

Wasser in der Natur: Verteilung und Kreislauf

Wasser bedeckt rund 71 % der Erdoberfläche. Die Gewässer können in zwei Hauptgruppen unterteilt werden: Meeresgewässer und Binnengewässer. Meere und Ozeane machen etwas mehr als 97 % des gesamten Wassers auf der Erde aus und sind Salzwasser. Binnengewässer umfassen Flüsse, Seen, Eis und Grundwasser. Sie repräsentieren knapp 3 % des gesamten Wassers auf dem Planeten und sind im Allgemeinen Süßwasser, d.h. sie enthalten weniger Salz als Meerwasser. Meerwasser befindet sich in permanenter Zirkulation; dies nennen wir den Wasserkreislauf.

Flüsse: Merkmale und Bedeutung

Ein Fluss ist ein permanenter Wasserlauf. Das Wasser eines Flusses oder Kanals fließt durch das Gelände. Auf Karten wird der Fluss von seiner Quelle (Geburt oder Kopf) bis zur Mündung eingezeichnet. Fließt ein Fluss ins Meer oder in einen See, wird er als Hauptfluss bezeichnet. Fließt ein Fluss in einen anderen Fluss, ist er ein Nebenfluss.

Flüsse sind sehr wichtig für unser Leben. Es werden Dämme und Kanäle gebaut, um die Wasserversorgung zu sichern. Sie sind auch grundlegende Kommunikationsmittel: Es gibt schiffbare Flüsse und Kanäle, an denen Häfen für den Transitverkehr errichtet werden. Dämme werden auch gebaut, um die Wasserkraft der Flüsse zur Erzeugung elektrischer Energie zu nutzen.

Der Verlauf eines Flusses

Der Verlauf eines Flusses ist die Reise von seiner Quelle bis zu seiner Mündung. Wasserläufe haben sehr unterschiedliche Längen. Der Nil in Afrika ist der längste Fluss der Welt. Wir unterscheiden drei Abschnitte im Verlauf eines Flusses:

• Oberlauf

  Der Oberlauf befindet sich meist in einem Berggebiet, wo die Hänge steil sind und das Wasser schnell fließt. Der Kanal ist schmal und flach. Das Wasser ist so stark, dass es Felsen poliert und tiefe Schluchten und Klammen gräbt. In Gebieten mit steilen Hängen bilden sich oft Wasserfälle.

• Mittellauf

  Der Mittellauf fließt durch flachere, offenere Talbereiche. Die Gewässer werden langsamer und beginnen, Mäander (Flussschleifen) zu bilden.

• Unterlauf

  Im Unterlauf verlangsamt sich das Wasser weiter, da das Gefälle gering ist. Der Fluss transportiert und lagert Sedimente ab, die manchmal sehr umfangreiche Auen bilden. Diese Gebiete sind durch die abgelagerten Materialien sehr fruchtbares Land.

Flussströmung und Wasserführung

Die Strömung eines Flusses ist die Wassermenge, die er führt. Der weltweit mächtigste Fluss ist der Amazonas in Südamerika. Flüsse haben unterschiedliche Strömungsmuster zu verschiedenen Jahreszeiten. Wenn die Strömung eines Flusses von einer Jahreszeit zur anderen wenig variiert, spricht man von einer regelmäßigen Strömung. Wenn sie stark variiert, spricht man von einer unregelmäßigen Strömung. Die geringste Wasserführung ist der minimale oder unterste Wasserstand eines Flusses und wiederholt sich in der Regel jedes Jahr zur gleichen Zeit.

Die Hydrosphäre und Atmosphäre der Erde

Die Hydrosphäre

Die Hydrosphäre besteht aus den Gewässern der Ozeane, Meere, Seen und Flüsse und bedeckt über 70 % der Erdoberfläche. Ihre Entstehung hängt damit zusammen, dass Gesteine Wasser enthalten und dieses bei der Abkühlung freisetzen. Aufgrund der hohen Temperatur der frühen Erde verdampfte Wasser in die Atmosphäre. Die Anziehungskraft der Erde verhinderte, dass der Dampf ins All entwich, und als die Temperatur sank, kondensierte das Wasser, was zu starken Regenfällen führte. Ein Teil dieses Wassers verdampfte erneut und brachte weiteren Regen. Die Wiederholung dieses Zyklus beschleunigte die Abkühlung der Erde.

Die Atmosphäre

Die Atmosphäre ist die Gasschicht, die die Erde bis zu einer Höhe von etwa 600 km umgibt. Während der Entstehung der Erde zog die Schwerkraft eine Reihe von Gasen an: Die frühe Atmosphäre enthielt einen hohen Anteil an Wasserstoff, Wasserdampf und anderen Gasen. Diese Zusammensetzung änderte sich jedoch im Laufe der Zeit, bis sie ihre heutigen Verhältnisse erreichte, in denen Stickstoff und Sauerstoff dominieren.