Chemische Prozesse erschaffen ein wahres Multitalent

Chemische Prozesse – und zwar eine Vielzahl von ihnen – liegen der Produktion von Stretchfolie zugrunde. Kunststofffolien wie die Stretchfolie sind in der Regel deutlich dünner als 1 Millimeter und bestehen aus unterschiedlichen Kunststoffen. Sie zeichnen sich durch ihre hohe Reißfestigkeit und große Reißdehnung aus. In Abhängigkeit vom verwendeten Kunststoff können Kräfte von 20 bis 300 Newton (zum Vergleich: eine Tafel Schokolade erfährt auf der Erde in etwa die Gewichtskraft 100 Newton) ausgehalten werden. Die Reißdehnung kann mehrere Hundert Prozent erreichen. Eine handelsübliche Stretchfolie findet häufig im Lebensmittelbereich oder zum Schutz empfindlicher Güter beim Transport Verwendung. Solche aus Polyethylen oder PVC bieten zum Beispiel die Eigenschaft auf glatten Oberflächen wie Metall aufgrund von VAN-DER-WAALS-Bindungen ohne Klebstoff zu haften.

Von Extrusion, Gießen, Blasformen und Kalandrieren

Hinter diesen vier Begriffen verbergen sich vier bekannte Herstellungsverfahren von Kunststofffolien. Je nach Verwendungszweck des Kunststoffs kommen sie zur Anwendung. Als Basismaterial dienen meist Polyoefine (gesättigte Kohlenwasserstoffe) wie Polyethylen, ein thermoplastischer Kunststoff, die petrochemisch produziert werden. Beim sogenannten Steamcracken werden Langkettenkohlenwasserstoffe wie Ethan durch Zugabe von Wasserdampf in kurzkettige Kohlenwasserstoffe zerlegt. Neben Polyethylen (PE) gehören zu dieser Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe (in einem bestimmten Temperaturbereich verformbare Kunststoffe) auch Polypropylen (PP) und Polybutylen (PB). Polyoefine sind heutzutage eine Alternative zu den lange Zeit verwendeten PVC-Stoffen.

Von Polymerisation und Permeation zu den Polyoefinen

Zunächst müssen allerdings chemische Prozesse wie die Polymerisation die Kettenbildung monomerischer Alkene wie Ethylen vorantreiben. Diese Stoffe lassen sich aber oft erst unter hohen Temperaturen und einem Katalysator wie einer Aluminiumverbindung anregen, die Grundlage einer Stretchfolie zu bilden. Unter hohem Druck entsteht Weich-Polyethylen (PE-LD), unter niedrigem Druck resultiert Hart-Polyethylen (PE-HD). Chemische Prozesse sind aber nicht der einzige Weg, um Polyethylen herzustellen. Daneben besteht die Möglichkeit, PE auch über Bioethanol zu gewinnen. Durch das Permeationsverfahren können Kunststofffolien auch als Mehrschichtverbunde auftreten.

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Aufgaben und Ausbildung

Chemielaboranten führen Analysen und Qualitätskontrollen, Synthesen und messtechnische Aufgaben vollkommen selbstständig durch. Dabei werden die in Laboratorien vorkommenden praktischen Arbeitsabläufe geplant, die einzelnen Arbeiten protokolliert und die Arbeitsergebnisse ausgewertet. Das heißt, der Beruf des Chemikers bringt es mit sich, dass man mit sehr viel Verantwortung zu tun hat und dementsprechend auch die Vorschriften und Regelungen einhalten muss, die einem auferlegt werden. Diese Regelungen können bezüglich der Arbeitssicherheit, des Gesundheitsschutzes und des Umweltschutzes Anwendung finden. In aller Regel besitzen die Chemielaboranten eine breit angelegte naturwissenschaftliche Ausbildung, die es unter anderem ermöglicht, in vielen unterschiedlichen Bereichen zu arbeiten, egal ob team- oder projektbezogen. Die Ausbildung zum Chemielaboranten ist in Deutschland nach dem Berufsbildungsgesetz geregelt. Es findet an den Lehrorten Betrieb und Berufsschule im sogenannten Dualen System statt. Neben dem Chemielaboranten gibt es aber auch den sogenannten Chemisch-Technischen Assistenten, der auch kurz als CTA bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um einen Ausbildungsberuf, der hauptsächlich in der Forschung, der Entwicklung, der Lebensmittelanalytik und der Umweltanalytik zum Einsatz kommt. Die Ausbildung findet an den öffentlichen und privaten Schulen statt. Im Regelfall dauert sie zwei bis drei Jahre.

Chemikanten

Zu guter Letzt kann der Beruf des Chemikers auch einfach der Chemikant sein. Dieser wird unter anderem auch Chemie- und Pharmatechnologe beziehungsweise Chemieverfahrenstechniker genannt. Dies ist eine Berufsbezeichnung für ausgebildete Mitarbeiter und für einen Ausbildungsberuf in der chemischen Industrie. Chemikanten sind üblicherweise für die Vorbereitung, die Durchführung und Kontrolle von Produktionsprozessen verantwortlich, welche bei der Herstellung von chemischen Produkten zum Einsatz kommen. Chemikanten sind meist in den Betrieben der chemischen Industrie beschäftigt. Der Arbeitsplatz kann sowohl der chemische Produktionsbetrieb, wie beispielsweise in Hallen oder Freianlagen, oder aber auch in der Entwicklung sein, also beispielsweise in Kontrolllaboratorien. In größeren Unternehmen der Chemie werden die Chemikanten auf die jeweilige Produktion spezialisiert. Das heißt, die Wartungsarbeiten, Reparaturen, Laborarbeiten und so weiter werden von Schlossern, Mechatronikern oder Chemielaboranten übernommen. Dadurch wird die Arbeit natürlich nicht weniger interessant, sondern eher die Ausbildung weiter spezialisiert und die Arbeits- und Produktionsabläufe auf diese Art und Weise optimiert. Der Beruf des Chemikers wird des Weiteren sehr häufig in Schichtarbeit ausgeführt. Chemikanten steuern und überwachen den Verfahrensprozess, besonders wenn es um die Herstellung von chemischen Grundstoffen oder von chemischen Halb- oder Fertigfabrikaten geht. Die Überwachung erfolgt hinsichtlich der notwendigen Maschinen und Anlagen, die für die Produktion dieser Chemikalien notwendig sind. Des Weiteren füllen sie die einzelnen Rohstoffe in Behälter ein und fahren die Produktionsanlagen an. Mit diesen Produktionsanlagen werden unter anderem auch verfahrenstechnische Aufgaben wie beispielsweise Heizen, Kühlen, Separieren oder Destillieren durchgeführt. In deren Folge werden die Messwerte in aller Regel kontrolliert und die fertigen Produkte abgefüllt. Des Weiteren entnehmen die Chemikanten Proben zur Überprüfung der Produktqualität und führen dementsprechend auch sogenannte Protokollbücher. Die Überwachung, Wartung und Reparatur der Produktionsanlagen fällt ebenfalls in das Bild des Berufes des Chemikers. – Bild: Tryfonov – Fotolia

Allgemeine Informationen

Als Chemiestudium bezeichnet man im Allgemeinen die Ausbildung zum Diplom-Chemiker oder einem Lehramtskandidaten an einer Universität oder Hochschule. Mittlerweile gibt es des Weiteren auch die sogenannten Bachelor- und Masterstudiengänge in der Chemie, welche als weitere Ausbildungsmöglichkeit gelten. Das reine Chemiestudium entwickelte sich erst unter den Lehrern Justus Liebig und Karl Wilhelm Gottlob Kastner um circa 1844. Das Chemiestudium stellt natürlich seit jeher hohe Anforderungen an seine Studenten. Sowohl die mathematischen-physikalischen Fähigkeiten müssen passen, als auch die Fähigkeit, viel Faktenwissen in kurzer Zeit aufnehmen zu können. Der zukünftige Student sollte zudem keine besonderen Empfindlichkeiten gegenüber gängigen Laborchemikalien aufweisen und auch mehrere Stunden im Stehen arbeiten können. Beim Studiengang Biochemie kann es unter anderem auch sein, dass das Grund- und Hauptstudium zoologische Übungen einbringt, was in der Regel die Sektion und Tötung von Versuchstieren beinhaltet. Die Sektion findet dabei fast immer Anwendung, während die Tötung mittlerweile weit in den Hintergrund gestellt wurde. Der Student sollte in jedem Fall dagegen keine Vorbehalte mitbringen. Der Studiengang Chemie wird meistens von zahlreichen Studenten gemieden, da der Zeitaufwand enorm ist. Vor allem durch die verschiedenen Laborpraktika sollte man viel Zeit mitbringen, wenn man Chemie studieren möchte. Ein Arbeitstag umfasst in aller Regel die Zeit von 8 bis 18 Uhr. Die Bearbeitung von Übungsaufgaben beziehungsweise andere Aufgaben, die während des Studiums auftreten können, werden da selbstverständlich noch nicht mit eingerechnet. Regelmäßig durchgeführte Klausuren fördern den Lernaufwand noch ein wenig mehr, sodass der Zeitaufwand weiter in die Höhe getrieben wird.

Dauer, Zulassung und Inhalte

Die Gesamtdauer des Studiums wird sehr hoch eingeschätzt – viel länger als die Dauer anderer Studiengänge. Bundesweite Zulassungsbeschränkungen für das Chemiestudium bestehen in aller Regel nicht. Wer Chemie studieren wollte, wurde auch nicht durch einen Numerus Clausus aufgehalten, egal ob es sich dabei um das Diplom, das Staatsexamen oder den Bachelor gehandelt hat. Allein in Bochum wird ab dem Jahre 2013 eine Zulassungsbeschränkung beantragt, die bis dato aber noch nicht bewilligt wurde. Die Beantragung erfolgte aufgrund der hohen Einschreiberquote in dem Studienfach Chemie. Lediglich die Lebensmittelchemie ist an einigen Hochschulen zulassungsbeschränkt. Hier wird jedoch ein Großteil der Bewerber zugelassen, da der Andrang einfach zu niedrig ist und Bewerber dringend benötigt werden. Andere Studienrichtungen, wie beispielsweise Biochemie oder Wirtschaftschemie haben häufig lokale, von der Hochschule festgelegte, Zulassungsbeschränkungen. Informationen dazu sollte man an der jeweiligen Hochschule erfragen. Die Inhalte des Grundstudiums belaufen sich für denjenigen, der Chemie studieren möchte, auf die Fächer allgemeine Chemie, physikalische Chemie, anorganische Chemie, organische Chemie, analytische Chemie und auch Mathematik. Das Hauptstudium umfasst dann in aller Regel die physikalische Chemie, die anorganische Chemie, die organische und die analytische Chemie. Wahlweise werden folgende Fachrichtungen zusätzlich vermittelt: Umweltchemie, Mineralogie, Katalyse, Radiochemie, technische Chemie und andere. Es werden jährlich sehr umfangreiche Statistiken über die aktuellen Chemiestudenten geführt und die, die es letztendlich tatsächlich auch schaffen. Auch der berufliche Verbleib der Chemiestudenten wird dabei gern dokumentiert. Durch die Umstellung auf die Bachelor- und Masterstudiengänge ist die Auswertung jedoch wesentlich schwieriger geworden, da einige Studenten sowohl Diplom- als auch Masterstudiengang gewählt haben. – Rudyanto Wijaya – Fotolia

Erklärung

Die Biochemie beschäftigt sich unter anderem mit der Untersuchung der biomolekularen Strukturen. Das heißt, wie sind die Biomoleküle aufgebaut? Wie ist der molekulare Aufbau des Organismus der Lebewesen? Wie werden die molekularen Bausteine bereitgestellt und wie ist die Wechselwirkung untereinander? Des Weiteren wird natürlich auch der Stoffwechsel eingehend untersucht. Fragen, die hierbei auftreten können, sind unter anderem: Welche Stoffe werden von den Lebewesen auf welche Art und Weise umgesetzt? Welche bioenergetischen Voraussetzungen sind für diese Umsetzungen notwendig? Welche Biokatalysatoren sind an diesen Vorgängen beteiligt? Und zu guter Letzt zählt selbstverständlich auch die Untersuchung des Informationsaustausches innerhalb eines Organismus und zwischen den einzelnen Organismen zu den Aufgabengebieten. Das heißt, wie werden die einzelnen Informationen gespeichert, abgerufen und weitergeleitet? Wie werden die verschiedenen Systeme innerhalb einer Zelle, zwischen verschiedenen Zellen und zwischen Organismen koordiniert? Die Aufgabenbereiche sind also durchaus komplex, wenn auch nicht breit gefächert und lassen jede Menge Platz für Spielraum. Im Zuge dieser Aufgaben konzentrieren sich die Betrachtungen lediglich auf einzelne Stoffgruppen, wie beispielsweise den Nukleinsäuren, den Proteinen und Lipiden und Kohlenhydraten. Diese werden im Allgemeinen auch als Biomoleküle bezeichnet. Der überwiegend eher wichtige Teil der Biochemie spielt sich also in den Lebewesen und somit eher im wässrigen Milieu ab.

Anwendung und Abgrenzung

In der Biochemie werden verschiedene Methoden aus den verschiedensten Gebieten angewandt. Die klassische Biochemie bedient sich dabei vor allem der analytischen Chemie, der organischen Chemie, der physikalischen Chemie und der Physik selber. Wichtige Techniken, die dabei eine Rolle spielen und auch angewandt werden, sind dabei die Zentrifugation, die Chromatografie, die Elektrophorese, die Spektroskopie, die Isotopentechniken, die Kristallisation. Auch andere Techniken, die in den letzten Jahrzehnten dazu kamen, wie auch molekularbiologische Methoden und Methoden aus der Informatik und anderen Fächern. In der modernen Chemie ist es unter anderem auch üblich, dass stets die quantitative Auswertung der Ergebnisse mit mathematischen Methoden und die Bildung diverser formaler Theorien mit Hilfe der Mathematik einbezogen werden. Die Biochemie hat sich Anfang des 19. Jahrhunderts entwickelt. Sie stammt aus der Biologie, der Chemie und der medizinischen Physiologie und war von Anfang an eng mit der Genetik und der Zellbiologie verbunden. Nach wie vor ist es üblich, dass diese Wissenschaften Hand in Hand miteinander arbeiten und deren Grenzen sich sehr stark überlappen. Dabei werden die Bereiche Biochemie, Zellbiologie und Genetik heutzutage unter dem eher modernen Begriff „Molekularbiologie“ zusammengefasst. Forschungsinstitute der Biochemie im deutschen Sprachraum sind unter anderem das Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried, das Zentrum für Biochemie der medizinischen Fakultät, Universität Köln, das Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie in Halle (Saale) und das Biozentrum der Universität Basel. Je nach Untersuchungsgebiet kann sich die Biochemie dabei in die folgenden Untergebiete gliedern: medizinische Biochemie, ökologische Biochemie, Pflanzenbiochemie, Proteinchemie, Immunbiochemie, Neurobiochemie, Enzymologie und Naturstoffbiochemie. Selbstverständlich ist es entsprechend schwierig, den akademischen Grad eines Biochemikers zu erwerben. So gibt es unter anderem das Studium zum Biochemiker als auch die Möglichkeit, seinen Facharzt in Biochemie zu absolvieren. Die dazu gehörige Bioenergie, gilt im übrigen als boomender Bereich. Thomas Lloyd bietet Anlagemöglichkeiten und weitere Informationen.

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Bedeutung und Abgrenzung

Die physikalische Chemie versucht mit Hilfe theoretischer und experimenteller Methoden, die Eigenschaften von Stoffen und deren Umwandlung zu beschreiben. Dies hat letztendlich das Ziel, für alle relevanten Vorgänge allgemeingültige mathematische Formeln mit klar definierten Einheiten und exakten Zahlenwerten aufzustellen. Selbstverständlich besteht eine sehr große Nähe zur Physik, insbesondere zur Molekularphysik. Je nach Schwerpunkt kann man jedoch zwischen chemischer Physik und physikalischer Chemie unterscheiden. Die physikalische Chemie liefert die Grundlagen für die technische Chemie und auch die Verfahrenstechnik. Chemiker, die vorwiegend in diesem Bereich tätig sind, werden auch als Physiokochemiker bezeichnet. In jedem Chemiestudium gehört die physikalische Chemie zum absoluten Pflichtprogramm. Die physikalische Chemie ist in die verschiedensten Teilgebiete untergliedert. Unterschiedliche Phänomene werden in den einzelnen Teilgebieten untersucht. Die wichtigsten sind dabei die theoretische Chemie, die Thermodynamik, die Kinetik, die Spektroskopie und die Elektrochemie. Die theoretische Chemie versucht mit Hilfe von Mathematik und Computersimulationen und Rechnungen, die Eigenschaften von einzelnen Molekülen vorauszusagen. Die Thermodynamik oder auch Wärmelehre genannt, befasst sich mit der Beschreibung chemischer Reaktionen aus energetischer Sicht. Die makroskopischen Größen eines Stoffes werden dabei untersucht (Energie und Entropie). Dies geschieht in Abhängigkeit von Volumen, Druck und Temperatur. Die Thermodynamik befasst sich also ausschließlich damit, wie weit chemische Reaktionen reagieren können, gibt jedoch keinerlei Hinweise auf die Reaktionsgeschwindigkeit oder die einzelnen Reaktionsmechanismen. Die Kinetik beschäftigt sich in aller Regel mit dem zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen oder auch von Transportvorgängen.

Experimente, Erkenntnisse und Anwendung

Die Spektroskopie ist sozusagen ein Sammelbegriff für eine Klasse von experimentellen Verfahren, welche hauptsächlich untersuchen, wie eine Probe Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung aufgenommen und abgegeben werden kann. Die Elektrochemie befasst sich mit den Eigenschaften geladener Teilchen, insbesondere natürlich Ionen. Auch die Auswirkungen von elektrischem Strom verschiedene Stoffe werden untersucht. Die wichtigsten Untersuchungsgebiete stellen dabei wässrige Lösungen von Ionen (sogenannte Elektrolyte) und die Vorgänge an der Grenzfläche zwischen Elektrolyten und Elektroden dar. Die physikalische Chemie beschäftigt sich also mit den verschiedensten Vorgängen, die unter anderem auch sehr großes Anwendungspotenzial besitzen und von entscheidender Bedeutung für die Lebensqualität des Menschen sein können. So arbeitet praktisch in jedem Auto eine Lambdasonde, die ständig eine Abgasanalyse durchführt und dementsprechend auch die Kraftstoffeinspritzung anpasst, um möglichst wenig unverbrannten Kraftstoff auszustoßen und damit natürlich auch die Effizienz zu erhöhen. Auch für die Entwicklung neuartiger Akkus spielt die physikalische Chemie eine wichtige Rolle. Für Laptops und Mobilfunktelefone ist dieses elektronische Wissen unabdingbar. Im Bereich der Wirkstoffentwicklung für die pharmazeutische Industrie kommen nunmehr immer mehr Methoden der theoretischen Chemie zum Einsatz. Die physikalische Chemie ist des Weiteren eine Schlüsseldisziplin, wenn es um die Nanotechnologie geht. Des Weiteren erlauben die Methoden der Oberflächenchemie Einblicke in den Ablauf der Ammoniaksynthese. Ohne diese wäre die Kunstdüngerherstellung unter anderem nicht möglich und die weltweite Nahrungsmittelproduktion würde sich als schwieriger erweisen als ursprünglich gedacht. – Image: Andreas F. – Fotolia

Grundsätzliches

Die Einordnung der Chemie in die einzelnen Teilgebiete erfolgte bereits circa 1589. Das heißt, zu dieser Zeit entstand auch die organische Chemie. Den eigentlichen Namen erhielt die organische Chemie jedoch erst im 18. Jahrhundert durch die Einteilung in unorganische, unorganisierte, organische und organisierte Körper. Als organische Körper werden hierbei jene chemischen Verbindungen bezeichnet, die in der Tier- und Pflanzenwelt zu finden sind. Mit sehr wenigen Ausnahmen umfasst die organische Chemie also alle Verbindungen, die der Kohlenstoff mit sich selber und anderen Elementen eingeht. Dazu gehören auch alle Bausteine des derzeit bekannten Lebens. Mittlerweile sind laut Stand von 2009 (!) circa 19 Millionen organische Verbindungen bekannt. Die Ausnahmen zählen dann letztendlich zur anorganischen Chemie, wie beispielsweise die Kohlensäure und auch Carbonate. Die Blausäure dagegen gehört zu einem Grenzgebiet und wird traditionell eher der anorganischen Chemie zugeordnet. Es gehört aber sowohl zur organischen, als auch zur anorganischen Chemie. Die Sonderstellung des Kohlenstoffs beruht in aller Regel darauf, dass das Kohlenstoffatom vier Bindungselektronen hat. Das heißt, es können unpolare Bindungen mit ein bis vier weiteren Kohlenstoffatomen eingegangen werden. Lineare und verzweigte Kohlenstoffketten sind somit ohne weitere Probleme möglich. Letzten Endes können hier durch Verbindung mit Wasserstoff oder anderen Elementen enorm große Moleküle entstehen. Auf diese Art und Weise wird dann auch die enorme Vielfalt der organischen Moleküle erklärt.
Die Eigenschaften der organischen Substanzen werden normalerweise sehr stark von ihrer jeweiligen Molekülstruktur bestimmt. Selbst die Eigenschaften von einfachen organischen Salzen werden so deutlich von der Molekülform des organischen Teils geprägt. Des Weiteren gibt es auch besonders viele Isomere, die eine gleiche Gesamtzusammensetzung bieten, dafür aber auch eine unterschiedliche Struktur. Elemente in der anorganischen Chemie bestehen dagegen lediglich aus wenigen Atomen, bei denen die allgemeinen Eigenschaften von Festkörpern, Kristallen und/oder Ionen zum Tragen kommen. Auch Polymere sind üblich, die gar keinen Kohlenstoff enthalten.

Bedeutung und Anwendung

Die wichtigsten Moleküle des Lebens, wozu unter anderem die Aminosäuren, die Proteine, die Kohlenhydrate und die DNA zählen, sind organisch. Das heißt, ein Großteil der Biochemie und der Molekularbiologie sind nichts anderes als organische Chemie. Darüber hinaus ergibt sich also auch eine enorme Bedeutung der organischen Chemie sowohl für Biologie als auch für die Medizin. So beispielsweise bei der Entwicklung der Arzneistoffe, Diagnostika, Pflanzenschutzmitteln, Konservierungsmitteln und auch für die Lebensmittelindustrie. Technisch wichtige Bereiche der Chemie sind unter anderem die Chemie der Kunststoffe, der Reinigungsmittel und Klebstoffe, der Lösungsmittel und Harze sowie der Pigmente und Lacke. Es ergibt sich unter anderen zwei Möglichkeiten der Einteilung der einzelnen Substanzen der organischen Chemie. So entstehen die Stoffgruppen Kohlenwasserstoffe, Sauerstoff- und Hydroxyverbindungen, Stickstoffverbindungen, Schwefelverbindungen, Phosphorverbindungen und metallorganische Verbindungen. Des Weiteren ist natürlich auch die Einteilung nach dem Kohlenstoffgerüst möglich. So gäbe es alipathische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Heterocyclen und biochemische Verbindungen. Auch lassen sich die Reaktionen in die verschiedensten Grundtypen einteilen. So gibt es unter anderem die radikalische Substitution, die nukleophile Substitution, die Eliminierung, die Umlagerung, die Oxidation und die Reduktion. Darüber hinaus gibt es noch Hunderte andere Reaktionen der organischen Chemie, die unter dem Namen ihres Entdeckers bekannt geworden sind. – Bild: Uladzimir Bakunovich – Fotolia

Reaktionen anorganischer Stoffe

Die anorganische Chemie befasst sich grundlegend mit den chemischen Elementen und Verbindungen, sowie auch den Reaktionen der Stoffe. Diese werden üblicherweise nicht von organischen Leben durch Lebenskraft erzeugt. Zu den anorganischen Stoffen werden in aller Regel die Elemente und Verbindungen gezählt, die keinen Kohlenstoff enthalten. Selbstverständlich gibt es auch hier einige Ausnahmen von Kohlenstoffverbindungen, die ebenso wie typische anorganische Stoffe aufgebaut sind oder aber auch historisch der Anorganik zugeordnet werden können. Hierzu gehören beispielsweise die wasserstofffreien Chalkogenide des Kohlenstoffs, wozu Kohlenstoffmonooxid, Kohlenstoffdioxid oder Schwefelkohlenstoff gehört. Auch die Kohlensäure und Carbonate gehören zu diesen Stoffen beziehungsweise Elementen. Die Blausäure dagegen gilt als Grenzfall und wird sowohl in Organik als auch Anorganik behandelt. Traditionell gesehen wird man sie jedoch zur anorganischen Chemie zählen.

Elementgruppen

Die anorganischen Elemente kann man des Weiteren auch in mehrere Stoffgruppen aufteilen. So gibt es beispielsweise die Metalle und Halbmetalle. Zu den Metallen gehört dabei ein Großteil des Periodensystems. Beispiele sind in diesem Fall Eisen und Natrium. Halbmetalle haben sowohl metallische als auch nichtmetallische Eigenschaften. Sie stehen deshalb auch in den Periodensystemen zwischen den Metallen und Halbmetallen. Beispiel hierfür ist unter anderem Silicium. Auch intermetallische Verbindungen, welche auch gerne als Legierungen bezeichnet werden, sind letztendlich nichts weiter als Verbindungen der Metalle untereinander. Sie werden aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften hergestellt und stellen eine besondere Bedeutung dar. Bekannte Legierungen wären unter anderem Bronze, Messing und auch Stahl. Des Weiteren gibt es die Salze, welche zu der anorganischen Chemie gehören. Salze sind ionisch aufgebaut und bestehen aus positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen. Kationen sind in diesem Fall normalerweise Metallionen, Anionen die sogenannten Nichtmetallionen. Zu den bekannten Salzen gehört beispielsweise das Natriumchlorid. Es gibt auch noch Nichtmetallverbindungen, welche keinen Kohlenstoff enthalten. Diese werden von Nichtmetallen untereinander gebildet und die wohl bekannteste Verbindung dabei ist Wasser. Von diesen Kohlenstoffverbindungen zählen nur sehr wenige, die keinen Wasserstoff enthalten zu der anorganischen Chemie. Die anderen gehören demzufolge zur organischen Chemie.

Komplexe und Cluster

Des Weiteren gibt es natürlich auch die sogenannten Komplexe und die Cluster. Komplexe sind Verbindungen, die aus einem Metallzentrum und mehreren Liganden bestehen, die dieses Metallzentrum umgeben. Komplexe werden üblicherweise von Übergangsmetallen gebildet und sind farbig. Cluster dagegen sind Verbindungen von Metallen und Nichtmetallen. Anorganische Verbindungen, so kann man sagen, sind in aller Regel periodisch oder aus einer geringen Anzahl mit Atomen aufgebaut. In der anorganischen Chemie bildet eine Vielzahl von Reaktionen eine wichtige Rolle. Die wichtigsten sind die sogenannte Rodex-Reaktion und die Säure-Base-Reaktion. Diese werden auch üblicherweise Gleichgewichtsreaktionen genannt, allerdings kann man nicht sagen, dass dies der Praxis entspricht, denn das Gleichgewicht liegt häufig lediglich auf einer Seite der Reaktion. Daher sind die Reaktionen in der Anorganik relativ schnell und erreichen eine etwas höhere Ausbeute. – Image: paolo toscani – Fotolia

Eigenschaften der Stoffe

Das Ganze rührte aus rationalen Schlussfolgerungen, Beobachtungen, Experimenten und der Alchemie. Die ersten großen Chemiker der Geschichte nannten sich Robert Boyle, Humphry Davy und Justus von Liebig. Chemische Reaktionen heißen letztendlich nichts anderes, als dass Bindungen zwischen einzelnen Atomen getrennt und neu gebildet werden. Man kann also sagen, dass eine totale Stoffveränderung in diesen Situationen stattfindet. Dabei besitzt die Chemie natürlich auch relevante Eigenschaften der Atome, die hauptsächlich in der Struktur der Elektronen begründet werden, das heißt der Elektronenhülle. Daher werden die grundlegenden Aufgaben der Chemie auch als „Physik der äußeren Elektronenhülle“ betrachtet. Alle anderen Eingriffe, die die Art der Stoffe unverändert lassen, also beispielsweise das Schmelzen oder Erstarren dieser, gehören zur Naturwissenschaft der Physik.

Kernphysik

Die Kernphysik befasst sich dagegen mit der Veränderung des Atomkerns. Eigenschaften der Elemente und deren Verbindung sind also die hauptsächliche Betrachtungsweise, die in der Chemie als Aufgabe angesehen wird. Auch die möglichen Umwandlungen eines Stoffes in einen anderen, beziehungsweise Vorhersagungen über die Eigenschaften bisher ungekannter Verbindungen gehört zum Aufgabenbereich. Die chemische Verbindung unbekannter Proben soll auf diese Art und Weise näher betrachtet und vor allem auch entschlüsselt werden. Alle Stoffe bestehen aus relativ wenigen Bausteinen, welche im Bereich von 80 bis 100 liegen. Unterschiedliche Kombinationen und Verbindungen dieser Stoffe führen jedoch zu Anordnungen der Elemente, die in die Millionen gehen können. Die Art der Zusammensetzung bestimmt letztendlich die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Stoffes und macht auf diese Art und Weise die Chemie zu einer sehr umfangreichen Wissenschaft. Fortschritte auf den einzelnen Teilgebieten der Chemie sind unabdingbar und Voraussetzung für ganz neue Erkenntnisse, die man zuvor nicht in Betracht gezogen hat. Auch stellen diese neuen Erkenntnisse wesentliche Verbesserungen in anderen Disziplinen, wie beispielsweise der Biologie oder Medizin dar, denn hier kommt die Chemie ebenfalls sehr häufig zur Anwendung.

Technologien

Auch hilft die Chemie dabei Produktionskosten zu senken, besonders, wenn es sich um Industrieprodukte handelt. Verbesserte Katalysatoren können beispielsweise zu einer schnelleren Reaktion führen und sind in Wissenschaft und Industrie somit von besonderem Interesse und können mittlerweile aufgrund der aufstrebenden Technologien nicht mehr weggedacht werden. Egal, ob bei der Suche nach neuen Medikamenten in der Chemie oder bei der Herstellung von Arzneimitteln, die Chemie ist auf zahlreichen Gebieten unentbehrlich und tut ihre Dienste. Die Suche nach maßgeschneiderten Materialien, beispielsweise in der Industrie, kann ebenfalls zum Aufgabengebiet der Chemie gehören. Das Gebiet ist also durchaus breit gefächert und kann nicht ausschließlich auf eine Ebene festgelegt werden. Daher gibt es in größeren Konzernen häufig auch unterschiedliche Abteilungen, die sich mit den einzelnen Themengebieten befassen. Wirtschaftlich gesehen ist die Chemie ein wichtiger Aspekt und ein bedeutender Wirtschaftszweig. Daher liegt in Deutschland beispielsweise der Umsatz eines Chemiekonzerns bei circa 100 Milliarden Euro. Mittlerweile ist auch die Herstellung von Elektroartikeln ohne die Chemie kaum noch möglich. – Fotoquelle: Alexander Raths – Fotolia