WAS IST Chemie?

Einführung und Grundlagen der Chemie Definition der Chemie Einführung Eigenschaften von Stoffen Chemische Grundlagen

Der Begriff der "Chemie" kann von unterschiedlichen Gruppen anders festgelegt werden.

Zum Beispiel:
 

	Schüler/in:	"Chemie ist, wo es stinkt und knallt."
	Öffentlichkeit:	"Chemie ist all das, was nicht natürlich ist."
	Chemiker/in:	"Chemie ist die Lehre von den Stoffen, deren Eigenschaften, Aufbau und Veränderungen."
	Historiker/in:	"Chyma ist griechisch für Metallguss"
	Physiker/in:	"Chemie ist die Naturwissenschaft, die sich mit den Ursachen und Wirkungen von Elektronenabgabe, -aufnahme, -verteilung zwischen Atomen und Molekülen befasst."

Damit sich alle auf einer Basis verständigen können, ist daher eine Definition für den Begriff Chemie notwendig. Diese Definition wurde oben bereits genannt:

Jetzt wissen wir, wofür der Begriff Chemie steht. Aber was fangen wir mit dieser Wissenschaft an? Geht sie uns überhaupt etwas an?

Einführung.

Chemie ist, wo es stinkt und knallt?

Uns allen ist - mehr oder weniger - bewusst, dass alles, was uns umgibt, mit Chemie zu tun hat: Sei es das Wachsen, Blühen und Gedeihen der Blumen im Frühling oder das Verwelken der Blätter im Herbst, sei es das Kochen, Backen und Braten oder auch der Gebrauch chemischer Produkte, die uns umgeben - vom Autoreifen bis zur Zahnpasta. Ja unser eigener Körper ist mit ein Produkt der Chemie. [Chemieplanet > Alltagschemie > Chemie im Alltag]

Dennoch ist kaum eine Naturwissenschaft so umstritten wie gerade die chemische. Zum einen hängt dies mit dem Unverständnis der Chemie seitens großer Teile der Bevölkerung zusammen. Dieses Unverständnis auszuräumen, dafür wurde diese Site Chemieplanet geschaffen. Aber schließlich ist die Chemie auch einer der jüngsten Naturwissenschaften:

Erst mit Beginn der vergangenen drei Jahrhunderte - gezählt im Jahr 2001 - war es überhaupt erst möglich, die einfachen gedanklichen Fundamente der Chemie zu bilden. Zuvor konnten die teilweise komplizierten chemischen Sachverhalte nur mythologisch oder philosophisch gedeutet werden. [Chemieplanet > Geschichte der Chemie]

Diese negative Anschauung hängt auch mit anderen Aspekten der Chemie zusammen, wie die Schlagworte "vergiftete Luft", "verschmutzte Flüsse", "absterbende Flora und Fauna", "Ozonloch", "Treibhauseffekt" deutlich machen. Von dem Einsatz chemischer Waffen einmal ganz abgesehen. Allzu häufig wird die Chemie mit diesen Aspekten verbunden. Auch dieses Thema wird nicht ausgelassen:
[Chemieplanet > Alltagschemie > Umwelt und Chemie]

Man darf jedoch auf der anderen Seite auch nicht vergessen, dass die Chemie auch in der Zukunft eine der wichtigsten Branchen der Weltwirtschaft bleiben wird. Deshalb ist es sinnvoll, sich mit der Chemie auseinanderzusetzen. Denn unser Leben wird von der Chemie beeinflusst. In welche Richtung, das bestimmen wir. Aber das können wir nur dann, wenn wir wirklich Bescheid wissen. Weder übermäßige Angst noch unbegründete Wissenschaftsgläubigkeit sind an dieser Stelle angebracht. Sondern ein Grundverständnis über chemische Abläufe.

Chemie ist die Lehre von den Stoffen

Die Naturwissenschaft Chemie ist, wie oben erklärt, folgendermaßen definiert: "Chemie ist die Lehre von den Stoffen, deren Eigenschaften, Aufbau und Veränderungen."

Bei dieser Definition stellt sich überhaupt erst die Frage, was ist überhaupt ein Stoff?

Der Chemiker versteht unter dem Begriff "Stoff" die vorliegende Materie. Bei aller Materie, die uns umgibt, unterscheidet er zwischen Reinstoff und Gemenge:

• Reinstoffe sind entweder Elemente oder Verbindungen, die keinerlei Beimengungen anderer Stoffe enthalten.
• Elemente sind Stoffe, die durch chemische Reaktionen nicht mehr in andere Stoffe zerlegt werden können, z.B. Gold oder Sauerstoff. Alle Stoffe sind aus Elementen aufgebaut.
• Verbindungen sind Kombinationen von zwei oder mehr Elementen, wobei die Verbindungen andere Eigenschaften haben als die Elemente, z.B. Wasser (aus Wasserstoff und Sauerstoff zusammengesetzt). Die kleinsten Einheiten von Verbindungen werden als Moleküle bezeichnet.
• Gemenge oder Gemisch setzen sich aus mehreren unterschiedlichen Stoffgruppen zusammen, wobei die Eigenschaften der einzelnen Gemengteilen erhalten bleiben. Die gemischten Substanzen können - im Gegensatz zu Verbindungen - in einem beliebigen Mischungsverhältnis stehen und meist allein durch physikalische Methoden wieder in ihre Bestandteile zerlegt werden. Beispiel Luft: Etwa 80 Prozent sind Stickstoff (nicht brennbar, erstickt Feuer) und etwa 20 Prozent Sauerstoff (fördert die Brandreaktion). Den einzelnen Teil eines Gemenges nennt man Phase, z.B. Sand in Wasser hat zwei Phasen (eine flüssige, eine feste).
• Lösungensind ein besonderes Gemenge. Die meisten chemischen Reaktionen spielen sich in Lösungen ab. Wird ein Stoff in eine Lösung gegeben, so kann er sich entweder gleichmäßig verteilen (also sich lösen), oder aber man enthält entweder ein Kollid, eine Suspension oder einen Niederschlag.
• Niederschlag ist, wenn ein unlöslicher Stoff bei einer Reaktion entsteht. Man sagt auch, dieser Stoff fällt aus; die Reaktion nennt man Ausfällen.
• Suspensionen sind kleine Feststoffteilchen in einer Lösung fein verteilt.
• Kolloidesind extrem kleine Teilchen in einem anderem Stoff, größer als Moleküle, kleiner als Teilchen einer Suspension. Hier kann unterschieden werden zwischen
• Emulsion (Flüssigkeitsteilchen in einer anderen Flüssigkeit, z.B. Fettkügelchen in Wasser. Ein Emulgator löst daher auch Fettteilchen in Wasser),
• Schaum (Gasblasen in einer Flüssigkeit),
• Nebel (winzige Flüssigkeitsteilchen in Gas) und
• Rauch (winzige Festkörperteilchen in Gas).

Dabei unterscheidet man zwischen

• qualitativen Eigenschaften (Eigenschaften der Stoffe, die nicht mit Zahlenwerten erfaßbar sind, z.B. Farbe, Geschmack, Geruch) und
• quantitativen Eigenschaften (Eigenschaften, die meßbar sind und in Zahlenwerten und Einheiten angegeben werden können, z.B. Dichte, Schmelztemperatur).

Hier beispielsweise die physikalischen Eigenschaften des elementaren Schwefels:
 

>	Farbe	bei Zimmertemperatur zitronengelb, über 113°C bernsteingelb, über 200°C dunkelbraun
>	Geruch und Geschmack	nahezu geruchslos, geschmackslos (Vorsicht bei Versuchen in dieser Richtung; Geschmacksproben gehören der Vergangenheit an!)
>	Festigkeit und Härte	hart, aber ziemlich spröde
>	Dichte	2 g/cm²
>	Schmelz- und Siedetemperaturen	bis 113°C fest bis etwa 200°C dünnflüssig, bis etwa 300°C zähflüssig, bis etwa 445°C wieder dünnflüssig (dies hängt mit den verschiedenen Zustandsformen des Schwefels zusammen, dazu mehr unter "Kristallform") über 445°C gasförmig
>	Aggregatzustand	Bei Zimmertemperatur ist der Schwefel fest. Der Schwefel hat eine Besonderheit: Beim Überführen vom gasförmigen in den festen Zustand wird der flüssige übergangen. Das Sublimat ist beim Schwefel ein feines, hellgelbes Pulver (genannt Schwefelblume). Man nennt diesen Vorgang, wie oben beschrieben, Resublimation.
>	Kristallform	Gelöster Schwefel bildet Kristalle aus, im wesentlichen mit der Gestalt von Doppelpyramiden rhombischer, d.h. rautenförmiger Grundfläche (rhombischer Schwefel). Er bildet sich auch beim Gießen von leicht geschmolzenen Schwefel in kaltes Wasser. Stärker geschmolzener Schwefel, d.h. aus einer Schmelze in kaltes Wasser gegossener Schwefel bildet nadelförmige Kristalle, die sich nach und nach in den rhombischen umwandeln. Wird stark erhitzter Schwefel (über 300°C) in kaltes Wasser gegossen, so bilden sich keine Kristalle, sondern es bildet sich eine braune, gummiartige Masse. Dieser Schwefel ist plastisch oder amorph. Die Fähigkeit eines Elements, in verschiedenen Modifikationen, Erscheinungsformen oder Zustandsformen, aufzutreten, wird auch Allotropie genannt. Bei Verbindungen, die auch in unterschiedlichen Modifikationen auftreten können, spricht man statt von Allotropie von Polymorphie. Die Kristallstruktur auf atomarer Ebene unterscheidet sich bei verschiedenen Modifikationen.
>	elektrische Leitfähigkeit	nicht leitfähig
>	Löslichkeit, z.B. in Wasser	nicht wasserlöslich

Mehr zu verschiedenen Stoffen und Stoffeigenschaften auf dem Chemieplaneten unter:
[Chemieplanet > Stoffe > Was sind Stoffe]

Einige chemische Grundlagen
 

Chemische Reaktionen

Die Chemie beschäftigt sich hauptsächlich mit chemischen Eigenschaften und Reaktionen von Stoffen.

Bei einer chemischen Reaktion wandeln sich zwei oder mehr Reakanten, auch Edukte genannt, in ein oder mehrere Produkte um, wobei die chemischen Eigenschaften der Produkte sich von denen der Edukte unterscheiden.

Beispiel: Schwefel und Metalle ergeben nach Erhitzen in einer chemischen Reaktion völlig neue Verbindungen, die Sulfide.

Hellrotes Kupfer und gelblicher Schwefel ergeben unter Wärmeentwicklung blauschwarzes Kupfersulfid.

Sulfide und Salzsäure wiederum ergibt ein sehr intensiv nach faulen Eiern riechendes giftiges Gas, das sich geräuschlos entzünden läßt und Schwefelwasserstoff genannt wird.

Hier sind Kupfer und Schwefel eine völlig neue Verbindung eingegangen. Diese Verbindung reagiert mit Salzsäure zu Schwefelwasserstoff.

Ein Gemisch aus Kupfer und Schwefel hingegen, in Salzsäure gegeben, ergibt ein farb- und geruchsloses Gas, das sich mit einem leichten Knall entzünden läßt (Knallgasprobe). Hier läuft eine ganz andere chemische Reaktion ab. Es entwickelt sich reiner Wasserstoff, der aus der Salzsäure stammt.

Knallgasproben weisen reinen Wasserstoff nach. Bei der Knallgasprobe verbinden sich Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft explosionsartig zu Wasser.

Salzsäure ist eine Reagenz, d.h. ein Stoff, den man zum Auslösen einer chemischen Reaktion benötigt. Hier zur Entwicklung von Schwefelwasserstoff, bzw. reinen Wasserstoff.

Jetzt wollen wir weiter in die Welt der Chemie einsteigen:

[Chemieplanet > Elemente > Was sind Atome]
[Chemieplanet > Stoffe > Was sind Stoffe]
[Chemieplanet > Reaktionen > Allgemeine Chemie]

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Weiterführende Links:
 

Reisegeschichte.de

Chemische Begriffe