Phasen und Klassifizierung der Materie

Materiezustände

Materie wird als alles definiert, was Raum einnimmt und Masse besitzt, und sie umgibt uns überall. Feststoffe und Flüssigkeiten sind offensichtlicher Materie: Wir können sehen, dass sie Platz beanspruchen, und ihr Gewicht verrät uns, dass sie Masse haben. Gase sind ebenfalls Materie; nähmen Gase keinen Raum ein, würde ein Ballon zusammengefallen bleiben, anstatt sich beim Befüllen mit Gas aufzublähen.

Fester Zustand

Bei Metallen wie Gold oder Plutonium ist dieses Gitter typischerweise kristallin, was Eigenschaften wie Starrheit, Dichte und elektrische Leitfähigkeit ermöglicht. Die Energieniveaus sind niedrig genug, dass die atomaren Bindungen intakt bleiben und die Fernordnung erhalten bleibt.

Flüssiger Zustand

Die Gitterstruktur bricht in eine Nahordnung zusammen: Teilchen ordnen sich kontinuierlich neu an, während sie in Kontakt bleiben. Flüssigkeiten fließen, übertragen Druck effizient und weisen Oberflächenspannung auf. Dieser Zustand entsteht, wenn die thermische Energie die Starrheit des festen Gitters, aber nicht die Kohäsion zwischen den Teilchen überwindet.

Gasförmiger Zustand

Interatomare Kräfte sind im Vergleich zur kinetischen Energie vernachlässigbar. Gase dehnen sich aus, um den verfügbaren Raum auszufüllen, sind hochkomprimierbar und haben eine geringe Dichte. Dieser Zustand tritt ein, wenn die thermische Energie die Kohäsionskräfte vollständig überwindet, sodass sich die Teilchen unabhängig voneinander verhalten können.

Plasmazustand

Im Gegensatz zu gewöhnlichen Gasen ist Plasma elektrisch leitfähig, sendet intensive Strahlung aus und reagiert stark auf elektromagnetische Felder. Kollektives Verhalten dominiert über die Bewegung einzelner Teilchen. In diesem Zustand hört die herkömmliche chemische Struktur auf zu existieren — Materie wird primär durch elektromagnetische und nukleare Wechselwirkungen bestimmt.

Plasma stellt den energiereichsten klassischen Zustand der Materie dar, der häufig in Sternen, Blitzen und hochenergetischen astrophysikalischen oder Laborphänomenen zu finden ist.

Masse & Gewicht

Die untersuchte Materie kann als komplexes Gefüge verschiedenster Substanzen existieren. Solche Proben können in Form von chemischen Verbindungen, homogenen Lösungen oder heterogenen Aggregaten vorliegen und erscheinen oft als eine Sammlung unterschiedlicher Proben. Ob man eine einzelne Substanz oder ein vielschichtiges Gemisch beobachtet, die Eigenschaften des Untersuchungsobjekts werden sowohl durch seine chemische Zusammensetzung als auch durch den physikalischen Zustand seiner Bestandteile bestimmt.

Bestimmte Substanzen weisen Merkmale auf, die gleichzeitig mit mehreren Materiezuständen assoziiert werden. Dieses Phänomen wird häufig bei körnigen Materialien beobachtet, bei denen die Schüttgutprobe aus einer Myriade einzelner Partikel besteht. Sand zum Beispiel kann in einer Weise „gegossen“ werden, die an eine Flüssigkeit erinnert, besteht jedoch aus einzelnen Körnern, die entschieden fest bleiben. Darüber hinaus kann Materie Eigenschaften verschiedener Zustände aufweisen, wenn sie als Gemisch vorliegt. Ein bemerkenswertes Beispiel findet sich in Wolken; obwohl sie sich wie ein Gas zu verhalten scheinen, sind sie in Wirklichkeit Aerosole — Gemische aus Luft im gasförmigen Zustand und winzigen Wasserpartikeln, bei denen es sich entweder um flüssige Tröpfchen oder feste Eiskristalle handeln kann.

Die Masse eines Körpers stellt ein Maß für die in ihm enthaltene Menge an Materie dar. Eine grundlegende Methode zur Bestimmung der Masse eines Objekts besteht darin, die Größe der Kraft zu ermitteln, die erforderlich ist, um eine bestimmte Beschleunigung zu bewirken; beispielsweise ist eine weitaus größere Kraft erforderlich, um ein Automobil zu beschleunigen als ein Fahrrad, was auf die weitaus größere Masse des Autos zurückzuführen ist. In der gängigen Praxis wird die Masse jedoch häufiger mit einer Waage bestimmt, einem Instrument, mit dem die unbekannte Masse eines Objekts mit einer standardisierten Referenzmasse verglichen wird.

Obwohl das Gewicht grundlegend mit der Masse verbunden ist, muss zwingend zwischen diesen beiden Konzepten unterschieden werden. Das Gewicht bezeichnet die auf einen Körper ausgeübte Gravitationskraft, eine Größe, die in direktem Verhältnis zur Masse dieses Körpers steht. Folglich schwankt das Gewicht eines Objekts entsprechend der lokalen Intensität der Schwerkraft, während seine Masse eine unveränderliche Eigenschaft bleibt. Betrachten wir zum Beispiel eine Astronautin: Ihre Masse bleibt durch ihre Ankunft auf der Mondoberfläche unverändert, doch ihr Gewicht reduziert sich auf ein Sechstel ihres terrestrischen Wertes, da die Anziehungskraft des Mondes nur ein Bruchteil der Erdschwerkraft beträgt. Obwohl sie ein Gefühl der „Schwerelosigkeit“ erfahren mag, wenn äußere Kräfte vernachlässigbar sind, ist sie im physikalischen Sinne niemals „masselos“, da die Menge an Materie, die sie umfasst, konstant bleibt.

Das Gesetz von der Erhaltung der Materie

Fasst viele wissenschaftliche Beobachtungen über Materie zusammen: Es besagt, dass keine nachweisbare Änderung der Gesamtmenge der vorhandenen Materie eintritt, wenn Materie von einer Art in eine andere umgewandelt wird (eine chemische Änderung) oder zwischen festen, flüssigen oder gasförmigen Zuständen wechselt (eine physikalische Änderung). Das Brauen von Bier und der Betrieb von Batterien liefern Beispiele für die Erhaltung der Materie.

In einen isolierten Behälter geben wir mehrere Bestandteile; für unseren Zweck nehmen wir an, dass der endgültige Inhalt Weizen, Wasser, Zucker, Ei, Salz und Olivenöl umfasst. Dieses Gefäß wird dann einem vibrierenden Mischer ausgesetzt, um eine gleichmäßige Zusammensetzung zu erreichen. Anschließend wird der Behälter in einen Ofen gestellt und bei 200°C (400°F) für eine Dauer von dreißig bis fünfunddreißig Minuten gebacken.

Das Gefäß selbst ist mit einem separaten Sekundärabschnitt ausgestattet, der über einen Rückschlagventilmechanismus und eine Kammer aus thermisch widerstandsfähigem Gummi verfügt. Vor Beginn des Backvorgangs wird der Behälter gewogen und das Gesamtbruttogewicht akribisch aufgezeichnet.

Experiment zur Erhaltung der Materie

Dieses Experiment veranschaulicht, dass die ursprüngliche, unveränderte Materie und die spätere „Suppe“ des Produkts nach dem Backen im Gewicht gleich bleiben. Folglich ist auch ihre Masse als gleich erwiesen, da die Messungen am selben Ort und unter identischen Umweltbedingungen durchgeführt wurden.

Obwohl dieses Erhaltungsgesetz für jede Umwandlung von Materie gilt, sind überzeugende Demonstrationen im Alltag bemerkenswert selten. Diese Knappheit rührt daher, dass es außerhalb der strengen Bedingungen in einem Labor selten gelingt, die Gesamtheit der während einer bestimmten Umwandlung entstehenden Substanzen aufzufangen. Betrachten wir zum Beispiel die biologischen Prozesse der Nahrungsaufnahme und Verdauung: Obwohl die gesamte Materie der ursprünglichen Nahrung streng erhalten bleibt, wird ein erheblicher Teil in die körpereigene Struktur assimiliert, während der Rest in Form verschiedener Abfallstoffe ausgeschieden wird. Folglich bleibt die empirische Überprüfung dieses Gesetzes durch direkte Messung in solch komplexen Systemen eine gewaltige Herausforderung.

Darüber hinaus haben wir, wie vielleicht bemerkt wurde, bestimmte hochentwickelte Apparaturen konstruiert — insbesondere die Kammer mit dynamischen Volumenkapazitäten und die anderen in unserer Versuchsbeschreibung detaillierten Verfeinerungen —, um unsere Beobachtungen transparent zu machen. Diese Innovationen dienen dazu zu demonstrieren, dass die Realität physikalischer Systeme eine vielschichtige Angelegenheit ist, die häufig von der Komplexität der Welt im Großen abhängt, welche als offenes System fungiert.

Man muss auch die überragende Bedeutung eines strengen wissenschaftlichen Ansatzes anerkennen: In jeder Phase des wissenschaftlichen Strebens ist es unerlässlich, sowohl die theoretische, idealisierte isolierte Umgebung als auch die offenen Systeme der natürlichen Welt zu berücksichtigen.

Atome und Moleküle

Ein Atom stellt das kleinste Teilchen eines Elements dar, welches die inhärenten Eigenschaften dieser Substanz bewahrt und fähig ist, eine chemische Verbindung einzugehen. Betrachten wir zur Veranschaulichung das Element Gold. Stellen wir uns den Vorgang vor, einen Goldklumpen zu halbieren und die daraus resultierenden Teile wiederholt so lange zu teilen, bis ein Goldfragment übrig bleibt, das so winzig ist, dass es sich jeder weiteren Teilung entzieht, ungeachtet der Feinheit des verwendeten Instruments. Dieser letzte, unteilbare Teil bildet ein Atom – ein Begriff, der sich vom griechischen atomos ableitet und ‚unteilbar‘ bedeutet. Dieses Atom wäre kein Gold mehr, wenn es noch weiter geteilt würde.

Das ursprüngliche Postulat, dass Materie aus Atomen besteht, wird den griechischen Philosophen Leukipp und Demokrit zugeschrieben, die ihre Lehren im fünften Jahrhundert v. Chr. formulierten. Nichtsdestoweniger dauerte es bis zum Anbruch des neunzehnten Jahrhunderts, bis John Dalton (1766–1844), ein britischer Schulmeister mit einer tiefen Hingabe an die wissenschaftliche Forschung, diese Hypothese durch präzise quantitative Messungen untermauerte.

Seit jener Epoche haben wiederholte Experimente zahlreiche Facetten dieser Hypothese bestätigt, und sie ist in der Folge zu einer tragenden Theorie im Bereich der Chemie aufgestiegen. Bestimmte andere Lehrsätze von Daltons Atomtheorie sind bis heute in Gebrauch, wenngleich sie geringfügigen Korrekturen unterliegen; eine umfassende Darlegung dieser Prinzipien erfolgt in der nachfolgenden Abhandlung über Atome und Moleküle.

Makroskopische Fotografie: Goldnugget (Au).

Mikroskopische Aufnahme der Goldstruktur im festen Zustand.

Ein Atom besitzt eine so winzige Größe, dass seine Dimensionen für den menschlichen Geist überaus schwer fassbar bleiben. Zu den kleinsten Objekten, die mit bloßem Auge erkennbar sind, gehört ein einzelner Faden eines Spinnennetzes; solche Stränge messen im Durchmesser etwa cm (0,0001 cm). Obgleich der Querschnitt eines einzelnen Fadens ohne die Hilfe eines Mikroskops nahezu unmöglich wahrzunehmen ist, bleibt er im Vergleich zum atomaren Maßstab kolossal. Ein einzelnes Kohlenstoffatom in besagtem Netz besitzt einen Durchmesser von etwa cm (0,000000015 cm); folglich wären etwa 7.000 Kohlenstoffatome erforderlich, um den Durchmesser eines einzelnen Fadens zu überspannen. Um dem Schüler eine klarere Perspektive zu bieten: Würde ein Kohlenstoffatom auf die Größe einer kleinen Münze vergrößert, so überstiege der Querschnitt des Spinnenfadens die Ausmaße eines Fußballfeldes, was etwa 150 Millionen solcher „Münzen“ erforderte, um dessen Oberfläche zu bedecken.

Reife Baumwollkapsel

Die strukturelle Ebene

Die zelluläre Ebene der Baumwollgewebeorganisation

Molekularstruktur der faserigen organischen Gewebe der Baumwollblüte

Schema eines einzelnen organischen Moleküls innerhalb des Baumwollgewebes

Ein Atom ist von so geringem Gewicht, dass seine Masse gleichfalls nur schwerlich vorstellbar ist. Eine Milliarde Bleiatome (1.000.000.000 Atome) wiegen etwa Gramm – eine Masse, die viel zu gering ist, um selbst auf den weltweit empfindlichsten Waagen gewogen zu werden. Es bedürfte über 300.000.000.000.000 Bleiatome (300 Billionen oder ), um eine Wägung zu ermöglichen, und selbst dann wögen diese lediglich 0,0000001 Gramm.

In der Natur findet man nur selten Ansammlungen einzelner Atome. Nur eine ausgewählte Anzahl von Elementen, wie etwa die Edelgase Helium, Neon und Argon, bestehen aus einzelnen Atomen, die sich unabhängig voneinander bewegen. Andere Elemente, wie die Gase Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Chlor, setzen sich aus diskreten Einheiten zusammen, die aus Atompaaren bestehen.

Es ist ungewöhnlich, Ansammlungen einzelner Atome vorzufinden. Lediglich einige wenige Elemente, wie die Gase Helium, Neon und Argon, bestehen aus einer Ansammlung einzelner Atome, die sich unabhängig voneinander bewegen. Andere Elemente, wie die Gase Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Chlor, sind aus Einheiten aufgebaut, die aus Atompaaren bestehen.

Eine Erscheinungsform des Elements Phosphor besteht aus Einheiten, die aus vier Phosphoratomen zusammengesetzt sind. Das Element Schwefel existiert in verschiedenen Formen, von denen eine aus Einheiten besteht, die aus acht Schwefelatomen zusammengesetzt sind. Diese Einheiten werden Moleküle genannt. Ein Molekül besteht aus zwei oder mehr Atomen, die durch starke Kräfte, die sogenannten chemischen Bindungen, miteinander verbunden sind.

Die Atome in einem Molekül bewegen sich als eine Einheit, ganz ähnlich wie die Getränkedosen in einem Sechserpack oder ein Schlüsselbund an einem gemeinsamen Schlüsselring. Ein Molekül kann aus zwei oder mehr identischen Atomen bestehen, wie dies bei den Molekülen der Elemente Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel der Fall ist; oder es kann aus zwei oder mehr verschiedenen Atomen bestehen, wie etwa bei den Wassermolekülen.

Jedes Wassermolekül ist eine Einheit, die zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom enthält. Jedes Glucosemolekül ist eine Einheit, die sechs Kohlenstoffatome, zwölf Wasserstoffatome und sechs Sauerstoffatome enthält. Wie die Atome sind auch Moleküle unglaublich klein und leicht. Würde man ein gewöhnliches Glas Wasser auf die Größe der Erde vergrößern, so hätten die darin enthaltenen Wassermoleküle etwa die Größe von Golfbällen.

Wasserstoff

Sauerstoff

Phosphor

Schwefel

Wasser

Kohlenstoffdioxid

Glucose

Die Klassifizierung der Materie

Um die anfängliche Sachlage zu vereinfachen, werden wir hier eine schlichte, jedoch wohlverständliche Definition der Stoffklassifizierung sowie ein Verfahren zu deren Unterscheidung darlegen.

Dies stellt freilich nur eine vereinfachte Einführung in die Techniken der chemischen Klassifizierung dar; gleichwohl muss man an einem gewissen Punkte anheben, und dieser Ort ist hierfür wohl geeignet!

Materie lässt sich in mehrere deutliche Kategorien unterteilen, von denen zwei die Gemische und die Reinstoffe sind. Ein Reinstoff besitzt eine konstante Zusammensetzung; folglich weisen sämtliche Proben eines Reinstoffes exakt denselben Aufbau und dieselben Eigenschaften auf.

Beispielsweise besteht jede Probe von Saccharose (Rohrzucker) aus 42,1 % Kohlenstoff, 6,5 % Wasserstoff und 51,4 % Sauerstoff nach Masse. Jedes Exemplar von Saccharose zeigt zudem dieselben physikalischen Eigenschaften — wie etwa Schmelzpunkt, Farbe und Süße — ungeachtet der Quelle, aus welcher es isoliert wurde.

Reinstoffe können weiter in zwei deutliche Klassen unterteilt werden: Elemente und Verbindungen.

Jene Reinstoffe, welche nicht durch chemische Veränderung in einfachere Stoffe zerlegt werden können, bezeichnet man als Elemente. Bekannte Beispiele unter den mehr als hundert bekannten Elementen umfassen Eisen, Silber, Gold, Aluminium, Schwefel, Sauerstoff und Kupfer.

Von diesen Elementen kommen etwa neunzig natürlicherweise auf der Erde vor, während etwa zwei Dutzend künstlich in Laboratorien erschaffen wurden.

Reinstoffe, die durch chemische Veränderungen zerlegt werden können, nennt man Verbindungen. Diese Zerlegung kann entweder Elemente oder andere Verbindungen, oder beides, hervorbringen. Quecksilber(II)-oxid, ein oranger, kristalliner Feststoff, kann durch Hitze in die Elemente Quecksilber und Sauerstoff zerlegt werden.

Wird die Verbindung Saccharose unter Ausschluss von Luft erhitzt, so zerfällt sie in das Element Kohlenstoff und die Verbindung Wasser. (Das Anfangsstadium dieses Prozesses, wenn der Zucker braun wird, ist als Karamellisierung bekannt — dies ist es, was den charakteristischen süßen und nussigen Geschmack von kandierten Äpfeln, karamellisierten Zwiebeln und Karamell verleiht).

Silber(I)-chlorid ist ein weißer Feststoff, der durch Absorption von Licht in seine Elemente, Silber und Chlor, zerlegt werden kann. Diese Eigenschaft bildet die Grundlage für die Verwendung dieser Verbindung in photographischen Filmen und photochromen Brillengläsern (solche mit Gläsern, die bei Lichteinwirkung nachdunkeln).

Quecksilber(II)-oxid (HgO)

Die Verbindung zerfällt in silbrige Tröpfchen flüssigen Quecksilbers und unsichtbares Sauerstoffgas.

Die Eigenschaften vereinigter Elemente weichen von jenen im freien oder ungebundenen Zustande ab. So ist beispielsweise der weiße, kristalline Zucker (Saccharose) eine Verbindung, welche aus der chemischen Vereinigung des Elements Kohlenstoff — das in einer seiner ungebundenen Formen ein schwarzer Feststoff ist — und den beiden Elementen Wasserstoff und Sauerstoff resultiert, welche im ungebundenen Zustande farblose Gase darstellen. Freies Natrium, ein Element, das als weicher, glänzender, metallischer Feststoff erscheint, und freies Chlor, ein Element, welches ein gelbgrünes Gas darstellt, vereinigen sich zur Bildung von Natriumchlorid (Speisesalz), einer Verbindung, die ein weißer, kristalliner Feststoff ist.

Ein Gemenge setzt sich aus zweierlei oder mehrerlei Arten von Materie zusammen, welche in wechselnden Mengen vorhanden sein können und sich durch physische Veränderungen, wie etwa die Verdampfung (worüber der Leser späterhin nähere Unterweisung erfahren wird), trennen lassen. Ein Gemenge, dessen Beschaffenheit von Punkt zu Punkt variiert, wird als heterogenes Gemenge bezeichnet. Das italienische Salatdressing (Vinaigrette) bietet ein anschauliches Beispiel für ein solch heterogenes Gemenge.

Seine Zusammensetzung kann variieren, da wir es aus wechselnden Mengen von Öl, Essig und Kräutern bereiten können. Es ist über das gesamte Gemenge hinweg nicht von gleichmäßiger Art — ein Tropfen mag vornehmlich aus Essig bestehen, während ein anderer Tropfen überwiegend Öl oder Kräuter enthalten kann, da sich Öl und Essig voneinander trennen und die Kräuter sich absetzen. Weitere Beispiele für heterogene Gemenge sind Schokoladenplätzchen (in denen wir die einzelnen Stücke von Schokolade, Nüssen und Teig unterscheiden können) sowie der Granit (in welchem der Beobachter Quarz, Glimmer, Feldspat und Weiteres zu erkennen vermag).

Ein homogenes Gemenge, auch Lösung genannt, weist eine gleichförmige Beschaffenheit auf und erscheint dem Auge durchweg als einheitlich. Ein Beispiel für eine solche Lösung ist ein Sportgetränk, welches aus Wasser, Zucker, Farbstoffen, Aromen und Elektrolyten besteht, die in gleichmäßiger Weise miteinander vermengt wurden.

Ein jeder Tropfen eines Sportgetränks schmeckt gleich, da jeder Tropfen dieselben Mengen an Wasser, Zucker und anderen Bestandteilen enthält. Es sei angemerkt, dass die Zusammensetzung eines Sportgetränks variieren kann — es könnte mit etwas mehr oder weniger Zucker, Aroma oder anderen Komponenten bereitet werden und dennoch ein Sportgetränk bleiben. Andere Beispiele für homogene Gemenge umfassen die Luft, den Ahornsirup, das Benzin sowie eine Lösung von Salz in Wasser.

Obgleich es nur etwas mehr als einhundert Elemente gibt, resultieren aus den verschiedenen Kombinationen dieser Elemente Zehnmillionen von chemischen Verbindungen. Jede Verbindung besitzt eine spezifische Zusammensetzung sowie bestimmte chemische und physische Eigenschaften, durch welche wir sie von allen anderen Verbindungen zu unterscheiden vermögen. Und freilich gibt es unzählige Möglichkeiten, Elemente und Verbindungen zur Bildung verschiedenster Gemenge zu vereinigen. Eine Zusammenfassung darüber, wie zwischen den verschiedenen Hauptklassen der Materie zu unterscheiden ist, wird in dem folgenden Schema dargeboten:

Elf Elemente machen annähernd neunundneunzig Hundertstel der Erdkruste und der Atmosphäre aus. Von dieser Gesamtmenge macht der Sauerstoff beinahe die Hälfte aus, während auf das Silizium etwa ein Viertel entfällt. Die Mehrzahl der Elemente auf Erden findet sich in chemischer Verbindung mit anderen; gleichwohl ist etwa ein Viertel der Elemente auch im freien Zustande anzutreffen.

Wasserzersetzung, Experiment vs. Realität

Wasser besteht aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff, die in einem Verhältnis von 2 zu 1 miteinander verbunden sind. Durch Zufuhr von Energie kann Wasser in Wasserstoff- und Sauerstoffgas zerlegt werden. Eine Möglichkeit hierzu bietet eine Batterie oder ein Netzteil.

Die Zersetzung von Wasser beinhaltet eine Umordnung der Atome in den Wassermolekülen zu anderen Molekülen, die jeweils aus zwei Wasserstoffatomen beziehungsweise zwei Sauerstoffatomen bestehen. Zwei Wassermoleküle bilden ein Sauerstoffmolekül und zwei Wasserstoffmoleküle.

Die Darstellung des Vorgangs, , wird in späteren Kapiteln eingehender untersucht.

Zersetzung von Wasser / Erzeugung von Wasserstoff

Die beiden erzeugten Gase weisen deutlich unterschiedliche Eigenschaften auf. Sauerstoff ist nicht brennbar, wird jedoch für die Verbrennung eines Brennstoffs benötigt, während Wasserstoff leicht entzündlich ist und eine starke Energiequelle darstellt. Wie ließe sich dieses Wissen in unserer Welt anwenden? Eine Anwendung betrifft die Forschung an kraftstoffeffizienteren Transportmitteln. Brennstoffzellenfahrzeuge (BZF) werden mit Wasserstoff statt mit Benzin betrieben.

Sie sind effizienter als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, arbeiten schadstofffrei und reduzieren die Treibhausgasemissionen, wodurch wir weniger abhängig von fossilen Brennstoffen werden. Brennstoffzellenfahrzeuge sind jedoch noch nicht wirtschaftlich rentabel, und die derzeitige Wasserstoffproduktion ist von Erdgas abhängig. Gelingt es uns, ein Verfahren zur wirtschaftlichen Zersetzung von Wasser zu entwickeln oder Wasserstoff auf eine andere umweltfreundliche Weise zu erzeugen, könnten Brennstoffzellenfahrzeuge der Weg der Zukunft sein.

Konzept der Energiegewinnung durch die chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff