Folie 1

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Messen im Labor
Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff Kohlen
stoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröß
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Stellung der Alkali- und Erdalkalimetalle unter
den Elementen
Messen im Labor
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Alkalielemente
Messen im Labor
Einordnung
Alkalielemente entsprechen der Iten Hauptgruppe
OHNE H gt arabisch al qualy für Pflanzenasche
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stoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröß
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Eigenschaften

• silbrig weiß, von geringer Härte, bilden an Luft
  sofort Oxidschicht
• bei Kontakt mit Wasser leicht entflammbar gt
  feuergfährlich
• Basenbildner MeOH
• EK ntes Edelgas (ntes1 s)1 , OZ 1 und 0

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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

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stoff Alkalielemente Erdalkalielemente Korngröß
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• verbessert Zugfestigkeit, Härte und Elastizität
  von Metall-Legierungen
• wirkt beruhigend aber nicht einschläfernd
• Batterien mit hoher Spannung

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Natrium
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• natron arabisch für Soda (wadi natrun in
  Ägypten)
• NaCl (Kochsalz, Steinsalz) Bestandteil
  extrazellulärer Lebensräume gt physiologische
  Kochsalzlösung

• Na2SO4 (Glaubersalz), Glasindustrie,
  Papierindustrie, Zelluloseindustrie
• Na2CO3 (Soda) gutes Dispergierungsmittel
• NaHCO3 Backpulver

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Kalium
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• 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

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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 Protonenkonzentratio
n (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.
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Rubidium
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• rubidus lat. dunkelrot (Flamme bei der
  Verbrennung)
• 87Rb zerfällt zu 87Sr mit HZ von 4,7x1010a gt
  Altersbestimmung von Gesteinen und Meteoriten

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Cäsium

• caesius lat. himmelblau
• Schmelzpunkt bei 28,5 C
• HZ von 137Cs 30,1a Reaktorunfall von Tshernobyl

Francium

• france Frankreich (früher Actinium gt
  Actiniden)
• geschätzte Dekagramm in der Erdkruste

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Erdalkalielemente
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Einordnung

• Erdalkali-Elemente entsprechen der IIten
  Hauptgruppe
• weil sie zwischen den Alkali- und den
  Erdelementen stehen

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Eigenschaften

• graue bis weiße, glänzende aber rasch oxidierende
  Leichtmetalle
• EK ntesEdelgas (ntes1s)2 , OZ 2 und 0

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Beryllium
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• Nach Edelstein (Beryll) benannt, weißlich-grau,
  hart und sehr spröde
• seltenes Element 6x10-4 an der Erdkruste

Beryll Al2Be3Si6O18
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mit Cr Smaragd
mit Ti bzw. Fe Aquamarin
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Magnesium
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• Herkunft des Namens umstritten, Stadt in Türkei
  oder Landschaft in Griechenland?
• Dolomit CaMg(CO3)2, Magnesit MgCO3, Olivin (Mg,
  Fe)2SiO4, Enstatit MgSiO3
• Magnesiumoxid sintert bei hohen Temperaturen zu
  feuerfestem Material
• Zentralatom des Chlorophyll

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Kalzium
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• 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)

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Strontium
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• benannt nach schottischer Stadt Strontian da in
  dortigem Bleibergwerk entdeckt
• 90Sr ist beta-aktiv und Folgeprodukt von
  Kernexplosionen
• Färbt Flamme karminrot gt Feuerwerkerei

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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

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Aufnahme von Kationen durch die Produzenten
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MeAlSi3O8 H ltgt Me HAlSi3O
Prozess der Hydro????
es entstehen H, OH- , Si4, O2- und
Al3-
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Messen im Labor
Tonminerale
Tonminerale ein wichtiger Speicher für Kationen
als Konkurrenten um Bindungsplätze treten
H-Ionen auf
Einführung Schwefel Phosphor Stickstoff K
ohlenstoff Alkalielemente Erdalkalielemente
Korngröße
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Atom-Absorbtions-Spektrometrie
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Probe wird bei hoher Tempera-tur teilweise ato-
misiert
Metall in der Probe absorbiert Licht
Lampe strahlt mit Energie I0
Detektor misst geschwächte Energie I1
Probe gelangt in den Atomisator