Vier Elemente

Es gibt die Vier-Elementen-Lehre. Diese besagt das alles Sein aus den vier Grundelementen Feuer, Wasser, Luft und Erde besteht. In der chinesischen Kultur gibt es hingegen die Fünf-Elementen-Lehre. Hierbei sind die fünf Grundelemente Metall, Holz, Erde, Wasser und Feuer gemeint.

 

Element Feuer

Chemisch gesehen ist Feuer eine Oxidationsreaktion mit Flammenerscheinung. Dies ist eine exotherme Reaktion, das heißt, mit Feuererscheinung verlaufende Reaktionen geben mehr Energie in Form von Wärme an die Umgebung ab als zum Entzünden benötigt wird. Bei der Verbrennung von organischen Materialien werden beispielsweise Kohlenwasserstoffe mit dem Oxidationsmittel Sauerstoff aus der Luft bei einer vollständigen Verbrennung zu Kohlenstoffdioxid und Wasser umgesetzt. Auch partielle Verbrennungen sind möglich, wobei Kohlenstoffmonoxid und andere, nur teilweise oxidierte Stoffe entstehen und nicht oxidierte Stoffe wie Ruß zurückbleiben können.

Das Licht des Feuers ist eine physikalische Erscheinung. Elektronen der erhitzten Teilchen erlangen kurzzeitig ein höheres Energieniveau und fallen nach kurzer Zeit unter Abgabe (Emission) von Energie in Form eines Lichtquants (Photons) auf ihre ursprünglichen Energieniveaus zurück. Nicht jede solche Emission ist für das menschliche Auge sichtbar, es entsteht auch infrarote Strahlung (siehe Flammenfärbung).

 

Element Wasser

Eines der Vier Elemente ist Wasser. Vollkommen reines Wasser besitzt eine molare Masse von 18,0153 g/mol. Die Eigenschaften des Wassers sind besonders von der dreidimensionalen Verkettung der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt, ohne die eine Substanz mit einer so geringen molaren Masse wie Wasser ganz andere Eigenschaften hätte. Das gilt besonders für den hohen Schmelz- und Siedepunkt sowie für die Dichte, die unter Normaldruck bei 3,98 °C mit 0,999975 kg/dm3 am höchsten ist (siehe Dichte und Dichteanomalie). In der Zeit von 1901 bis 1964 war die Definition des Liters an das Volumen von 1 kg Wasser bei der Temperatur seiner höchsten Dichte unter Normaldruck gebunden. Die physikalischen Eigenschaften des Wassers sind auch stark von der Temperatur und dem Druck abhängig. So nehmen Oberflächenspannung und Viskosität mit zunehmender Temperatur ab. Ebenso ist die Kompressibilität temperaturabhängig.

 

Element Luft

Luft besteht aus Sauerstoff und Stickstoff, ist also ein Stoffgemisch. Solche Gemische nennt der Chemiker Gemenge. Die Stoffe im Gemenge sind bloß vermischt und nicht chemisch verbunden. Genauere Untersuchungen haben ergeben, dass Luft zu 21% aus Sauerstoff, zu 78% aus Stickstoff und zu 1% aus anderen Gasen besteht. Dieses Prozent macht hauptsächlich das Edelgas Argon aus, aber auch andere Gase wie das relativ seltene, aber für die Pflanzen wichtige Kohlenstoffdioxid CO²  (0,036%). Die Angaben zur Luftzusammensetzung beziehen sich auf trockene Luft. In der Natur enthält die Luft noch Wasserdampf (Luftfeuchtigkeit). Der Wasserdampfgehalt schwankt sehr stark, je nach Temperatur und Wettergeschehen kann die Schwankung einige Prozent betragen.

 

Element Erde

Versteht man den Begriff ‚Erde‘ als Bezeichnung für unseren Planet, kann man dessen Aufbau ganz einfach darstellen: Im Zentrum befindet sich der feste Erdkern, welcher hauptsächlich aus Eisen und Nickel besteht. Daran schließt sich der flüssige Teil des Erdkerns (hauptsächlich Eisen) an. Darüber liegt die Schicht des sogenannten Mantels aus zähplastischem Gestein (Silikate und Oxide), und zuoberst eine relativ dünne, harte Kruste. Diese besteht ebenfalls aus Silikaten und Oxiden, ist aber mit weiteren Elementen angereichert, die nicht im Mantelgestein vorkommen.

Laut H. S. Washington lässt sich die relative Zusammsetzung der Erde in etwa so wiedergeben:

  • Eisen    39,80%
  • Sauerstoff    27,70%
  • Silicium    14,50%
  • Magnesium    8,70%
  • Nickel    3,20%
  • Calcium    2,50%
  • Aluminium    1,80%
  • Schwefel    0,64%
  • Natrium    0,39%
  • Cobalt    0,23%
  • Chrom    0,20%
  • Kalium    0,14%
  • Phosphor    0,11%
  • Mangan    0,07%
  • Kohlenstoff    0,04%
  • Titan    0,02%