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Stofftrennung

Stoffgemische bestehen aus mindestens zwei verschiedenen Reinstoffen, die entweder homogen oder heterogen miteinander vermischt sein können. Unter Ausnutzung der verschiedenen physikalischen oder chemischen Eigenschaften kann man die Reinstoffe trennen. Eine solche Stofftrennung ist gerade unter dem Gesichtspunkt der ökologisch verantwortungsbewussten Nutzung der Rohstoffreserven und der Notwendigkeit der Abfallvermeidung von sehr aktueller Bedeutung.
Im Alltag werden Stoffe z. B. in Müllverwertungsanlagen, der Trinkwasseraufbereitung oder der Abwasserbehandlung getrennt. Aber auch im menschlichen Körper erfolgt die Trennung und Aufbereitung von Stoffen in den inneren Organen. Bei Fehlfunktionen der Leber oder der Nieren muss die Stofftrennung künstlich durchgeführt werden, da der Mensch ohne diese Prozesse nicht lebensfähig ist.

Funktionenscharen

In Funktionsgleichungen können Parameter in additiver und multiplikativer Verknüpfung mit Funktionstermen bzw. mit der Funktionsvariablen auftreten. Aus einer Funktionsgleichung $y = f (x)$ entstehen so z. B. die Gleichungen $y = f (x) + c$ , $y = f (x + d)$ , $y = a \cdot f (x)$ oder $y = f (b \cdot x)$ .
Diese Parameter haben Einfluss auf Eigenschaften und Verlauf der Graphen der Funktion.

Summen- und Strukturformeln

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, organische Moleküle mit Formeln zu beschreiben. Die Summenformel gibt nur die stöchiometrische Zusammensetzung wieder. Struktur- und Stereoformeln zeigen, wie die einzelnen Atome im Molekül miteinander verbunden sind. Fischer-Projektion, Haworth-Schreibweise und Skelettformeln sind spezielle Formen organische Moleküle darzustellen.

Teilchen

Als Teilchen bezeichnet man in der Umgangssprache und auch in den Naturwissenschaften sehr kleine, häufig mit bloßem Auge gar nicht mehr wahrnehmbare Bestandteile von Stoffen und manchmal auch ihre elementaren Bausteine. Mit dem Wort „Teilchen“ können winzige Stoffbestandteile ebenso gemeint sein wie Atome, Moleküle und Ionen oder die Elementarteilchen, aus denen diese aufgebaut sind (Elektronen, Protonen, Neutronen).

Teilchenmodell

Alle Stoffe sind aus sehr kleinen Teilchen, den Atomen, Ionen und Molekülen, aufgebaut. Den Aufbau von Stoffen kann man mit dem Teilchenmodell beschreiben. Seine Grundaussagen lauten:

Alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen.
Zwischen diesen Teilchen ist leerer Raum.
Die Teilchen befinden sich in ständiger Bewegung.
Zwischen den Teilchen wirken anziehende bzw. abstoßende Kräfte.

Thermometer

Thermometer sind Messgeräte zur Bestimmung der Temperatur. Es gibt eine Vielzahl von Thermometerarten und Bauformen. Sie arbeiten nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien und haben je nach Verwendungszweck unterschiedliche Messbereiche und verschiedene Messgenauigkeiten. Am weitesten verbreitet sind heute Flüssigkeitsthermometer und elektronische Thermometer.

Tinte

Intensiv gefärbte Flüssigkeiten, die mit Federn, Pinseln oder Füllfederhaltern zu Papier gebracht werden, bezeichnet man als Tinten (lat.: tincta = gefärbtes Wasser). Entsprechende Schreibflüssigkeiten sind seit 5 000 Jahren nachweisbar. Heute existieren viele verschiedene Tinten mit unterschiedlichster Zusammensetzung. Sie sind auf die jeweilige Verwendung abgestimmt.
Auch Geheimtinten, die man erst durch Erwärmen oder durch Behandlung mit bestimmten Chemikalien sichtbar machen kann, kennt man schon seit vielen Jahrhunderten.

Treibmittel

Kuchen und anderes Gebäck schmecken besonders gut, wenn der Teig locker ist. Um dies zu erreichen, müssen beim Backen nicht nur die berühmten „sieben Sachen“, sondern auch Treibmittel zum Teig gegeben werden. Treibmittel sind hauptsächlich anorganische Carbonate, durch deren Zersetzung gasförmiges Kohlenstoffdioxid entsteht. Dieses Gas und das beim Backen verdampfende Wasser sorgen für einen lockeren und leckeren Kuchen.
Ein anderes Treibmittel ist die allseits bekannte Hefe. Hefe enthält Enzyme, welche die Umsetzung von Zucker zu Alkohol und Kohlenstoffdioxid katalysieren und auf diese Weise für die nötige Lockerheit des Gebäcks sorgen.

Wärmeleitung

Die Wärmeleitung ist eine Art der Wärmeübertragung, bei der Wärme durch Körper hindurch von Bereichen höherer Temperatur zu Bereichen niedrigerer Temperatur übertragen wird. Die Wärmeleitfähigkeit von Stoffen ist unterschiedlich. Es gibt gute und schlechte Wärmeleiter. Metalle sind gute Wärmeleiter.

Akkumulator

Akkumulatoren (Akkus) sind wieder aufladbare elektrochemische Zellen. In ihnen ist elektrische Energie gespeichert. Sie sorgen als Spannungsquellen für den Antrieb in elektrischen Stromkreisen. Die Wirkungsweise von Akkumulatoren basiert auf elektrische Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten und elektrochemische Reaktionen. Die erste Form eines Akkumulators wurde von JOHANN WILHELM RITTER im Jahre 1803 in Jena gebaut. Ein Akkumulator besteht aus 6 zusammen geschalteten gleichen Zellen.

Svante Arrhenius

* 19.02.1859 in der Nähe von Uppsala (Schweden)
† 02.10.1927 in Stockholm

Er absolvierte an der Universität von Uppsala ab 1876 sein Studium der Naturwissenschaften. Eingehend beschäftigte er sich mit der Dissoziationstheorie. Ihm gelang die Bestimmung der Neutralisationswärme und die Ableitung der ARRHENIUSschen Gleichung. ARRHENIUS starb im Alter von 68 Jahren.

Ludwig Boltzmann

* 20.02.1844 in Wien
† 05.09.1906 in Duino (heute Duino-Aurisina, bei Triest)

LUDWIG BOLTZMANN war ein österreichischer Physiker.
Er gilt als einer der Mitbegründer der kinetischen Gastheorie und fand die nach ihm benannte BOLTZMANN-Gleichung, indem er die Verteilung von Energie und Geschwindigkeit verschiedener Gasmoleküle ableitete. BOLTZMANN gilt als Begründer der Thermodynamik.
BOLTZMANN starb 1906 durch Selbstmord.

Funktionen, y = mx

Jeder direkt proportionale Zusammenhang zwischen zwei Größen y und x kann durch eine spezielle lineare Funktion mit der Gleichung
$y = (x) = m x + n (m \neq 0)$
beschrieben werden.
Definitionsbereich und Wertebereich (Wertevorrat) von f ist die Menge der reellen Zahlen $ℝ$ . Der Graph von f ist eine Gerade, die durch den Koordinatenursprung verläuft

Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ist ein Spezialfall eines galvanischen Elements, bei dem chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Während sich bei Batterien und Akkumulatoren die an den chemischen Reaktionen beteiligten Materialien allmählich verbrauchen, werden bei der Brennstoffzelle die Ausgangsstoffe und Produkte der Reaktion kontinuierlich zu- und abgeführt. Betrieben wird sie häufig mit Wasserstoff und Sauerstoff. Anstelle von Wasserstoff können aber auch andere Brennstoffe genutzt werden. Ein einzelnes Element einer Wasserstoff-Brennstoffzelle liefert eine Gleichspannung von knapp einem Volt. Praktische Ausführungen arbeiten mit Hintereinanderschaltungen vieler solcher Elemente.
Das grundlegende Prinzip wurde bereits 1839 entdeckt. Intensive Forschungen zur technischen Nutzung begannen aber erst ab etwa 1960. Gegenwärtig ist die Entwicklung leistungsfähiger Brennstoffzellen ein Schwerpunkt der technischen Forschung.

Daniell, John

* 12.03.1790 in London
† 13.03.1845 in London

JOHN FREDERIC DANIELL entwickelte solche Geräte wie das Barometer, Hygrometer und Pyrometer. Große Anerkennung erfuhren seine Arbeiten zur Elektrolyse von Salzlösungen.

Druck

Der Druck gibt an, mit welcher Kraft ein Körper auf eine Fläche von einem Quadratmeter wirkt.

Im Alltag wird der Begriff Druck u.a. im Zusammenhang mit dem Reifendruck, dem Druck in Wasserleitungen oder dem Luftdruck verwendet. Dabei benutzt man den Begriff Druck häufig, um Wirkungen von Kräften zu beschreiben. Die Größen Kraft und Druck müssen aber deutlich voneinander unterschieden werden. Während die Kraft angibt, wie stark ein Körper auf einen anderen einwirkt, beschreibt der Druck die Wirkung einer Kraft auf eine bestimmte Fläche. Allgemein gilt:

Elektrode

Eine Elektrode ist ein elektrischer Leiter der im direkten Kontakt mit einem Elektrolyten steht. An der Elektrode erfolgt der Übergang von elektrischen Ladungsträgern (Elektronen oder Ionen) vom Feststoff in Elektrolytlösungen, Schmelzen, aber auch in Gase oder ins Vakuum.
Elektrochemiker bezeichnen als Elektroden häufig auch das gesamte System aus elektrischem Leiter (z. B. Platindraht) und Elektrolytlösung (z. B. Säurelösung).

Elektrolyte

Elektrolyte sind chemische Stoffe, die im festen, flüssigen oder gelösten Zustand in Ionen dissoziieren und so einen Stromtransport durch Ionenverschiebungen ermöglichen.

Energie

Energie ist die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen.

Formelzeichen: E
Einheit: ein Joule (1 J)

Die Energie ist eine Zustandsgröße und in abgeschlossenen Systemen eine Erhaltungsgröße.

Energie bei chemischen Reaktionen

Bei einer chemischen Reaktion laufen Stoff- und Energieumwandlungen gleichzeitig ab. Dabei kann Energie aufgenommen (endotherm) oder abgegeben (exotherm) werden. Damit Stoffe miteinander reagieren können, müssen diese vorher durch Zufuhr von Aktivierungsenergie aktiviert werden.

Energieerhaltungssatz

In einem abgeschlossenen System ist die Summe aller Energien konstant. Die Gesamtenergie bleibt erhalten. Es gilt:

$\begin{array}{l} E = E_{1} + E_{2} + ... + E_{n} \\ oder \\ Δ E = 0 \\ E Gesamtenergie \\ E_{1}, E_{2}, ... Energien in den verschiedenen \\ Energieformen \end{array}$

Energieträger

Energieträger oder Energiequellen sind Systeme, die Energie in einer beliebigen Form besitzen oder gespeichert haben. Zu solchen Energieträgern oder Energiequellen gehören Kraftstoffe und Heizstoffe ebenso wie die Nahrung, fließendes und angestautes Wasser oder Batterien, Solarzellen und Sonnenkollektoren, aber auch die Sonne selbst.

Energieumwandlung

Bei physikalischen, technischen, chemischen oder biologischen Vorgängen kann Energie von einer Energieform in andere Energieformen umgewandelt werden.

Energieumwandlungen sind häufig auch mit Energieübertragung und Energieentwertung verbunden.

Funktionen, y = mx + n

Eine Funktion f mit einer Gleichung der Form
$y = f (x) = m x + n (m, n \in ℝ)$
oder einer Gleichung, die durch äquivalentes Umformen in diese Form überführt werden kann, heißt lineare Funktion.
Für lineare Funktionen ist der Definitionsbereich im Allgemeinen die Menge der reellen Zahlen (so nicht das mathematische oder das entsprechenden Anwendungsproblem einen Einschränkung verlangt), was dann auch für den Wertebereich $(m, n \neq 0)$ gilt. Die Zahlen m und n sind Parameter.

Enzyme als Biokatalysatoren

Enzyme sind hochmolekulare Eiweißkörper, die als Biokatalysatoren bei sehr vielen Stoffwechselreaktionen in tierischen sowie pflanzlichen Organismen beteiligt sind. Die an der Reaktion beteiligten Substanzen (Substrate) werden dort angelagert, in der Reaktion umgesetzt und nach Ablauf der Reaktion als Produkt abgelöst. Ein Enzym kann aber nur eine der für das Substrat möglichen Reaktionen katalysieren (Wirkungsspezifität). Außerdem sind Enzyme substratspezifisch, d. h. an jedes Enzym passen nur die Substanzen, die eine bestimmte, zum Enzym passende Struktur besitzen (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Es gibt aber auch Enzyme, die ähnlich gebaute Substanzen umsetzen. In diesem Fall spricht man von Gruppenspezifität.