Was ist Chemie?

Die Chemie ist eine Naturwissenschaft. Sie befasst sich mit der Umwandlung von Stoffen. Das bedeutet dass in der Chemie nicht nur der Aufbau und die Eigenschaften sondern auch die Umwandlung von Substanzen untersucht wird. Besonders die Vorgänge welche in der Elektronenhülle von Atomen stattfinden werden gründlich beobachtet.


Ein zentrales Konzept der Chemie ist die chemische Bindung, mit der zwei oder mehr Atome fest miteinander verbunden sind. Diese können durch chemische Reaktionen gebildet und gebrochen werden. Das was Chemiker/innen überall auf der Welt untersuchen, ist wie sich ein Stoff, oder eine Substanz in eine Andere verwandeln kann. Traditionell wird die Chemie in Teilgebiete unterteilt. Die wichtigsten davon sind die Organische Chemie, die kohlenstoffhaltige Verbindungen untersucht, die Anorganische Chemie, die die Elemente des Periodensystems und deren Verbindungen behandelt, sowie die Physikalische Chemie, die sich mit den grundlegenden Phänomenen, die der Chemie zu Grunde liegen, beschäftigt.

Die Chemie entstand in ihrer heutigen Form als exakte Naturwissenschaft im 17. und 18. Jahrhundert allmählich aus der Anwendung rationalen Schlussfolgerns, basierend auf Beobachtungen und Experimenten der Alchemie. Einige der ersten großen Chemiker waren Robert Boyle, Humphry Davy, Jöns Jakob Berzelius, Joseph Louis Gay-Lussac, Joseph Louis Proust, Marie und Antoine Lavoisier und Justus von Liebig.

Die chemische Industrie zählt zu den wichtigsten Industriezweigen. Zu den wichtigsten Erzeugnissen zählen Grundchemikalien, Düngemittel, Kunststoffe, Lacke, Pharmazeutika oder Pestizide.

 

Allgemeines

Die Chemie befasst sich mit den Eigenschaften der Elemente und Verbindungen, mit den möglichen Umwandlungen eines Stoffes in einen anderen. Sie macht Vorhersagen über die Eigenschaften für bislang unbekannte Verbindungen, liefert Methoden zur Synthese neuer Verbindungen und Messmethoden, um die chemische Zusammensetzung unbekannter Proben zu entschlüsseln.

Obwohl alle Stoffe aus vergleichsweise wenigen „Bausteinsorten“, nämlich aus etwa 80 bis 100 der 118 bekannten Elemente aufgebaut sind, führen die unterschiedlichen Kombinationen und Anordnungen der Elemente zu einigen Millionen sehr unterschiedlichen Verbindungen, die wiederum so unterschiedliche Materieformen wie Wasser, Sand, Pflanzen- und Tiergewebe oder Kunststoffe aufbauen. Die Art der Zusammensetzung bestimmt schließlich die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Stoffe und macht damit die Chemie zu einer umfangreichen Wissenschaft.

Fortschritte in den verschiedenen Teilgebieten der Chemie sind oftmals die unabdingbare Voraussetzung für neue Erkenntnisse in anderen Disziplinen, besonders in den Bereichen Biologie und Medizin, aber auch im Bereich der Physik und der Ingenieurwissenschaften. Außerdem erlauben sie es häufig, die Produktionskosten für viele Industrieprodukte zu senken. Beispielsweise führen verbesserte Katalysatoren zu schnelleren Reaktionen und dadurch zur Einsparung von Zeit und Energie in der Industrie. Neu entdeckte Reaktionen oder Substanzen können alte ersetzen und somit ebenfalls von Interesse in der Wissenschaft und Industrie sein.

Die Ingenieurwissenschaften suchen häufig je nach Anwendung nach maßgeschneiderten Materialien (leichte Materialien für den Flugzeugbau, beständige und belastbare Baustoffe, hochreine Halbleiter…). Deren Synthese ist eine der Aufgaben der Chemie. In der Physik werden zum Beispiel zur Durchführung von Experimenten oft hochreine Stoffe benötigt, deren Herstellung spezielle Synthesemethoden erfordern.

 

Chemie im Alltag

Im Alltag wird der Begriff „Chemie“ oft in einem eingeschränkten Sinn als Abkürzung für „Produkt der chemischen Industrie“ verwendet, zum Beispiel bei der Chemischen Reinigung: Diese reinigt Textilien mit (synthetischen) Lösungsmitteln. Der Reinigungsvorgang selbst ist in der Regel ein Lösen der Verunreinigung (beispielsweise eines Fettflecks) im Lösungsmittel und damit kein chemischer Prozess (Stoffumwandlung) im eigentlichen Sinne, sondern ein physikalischer Vorgang (Lösen). Im Gegensatz dazu ist das manchmal als „Putzen ohne Chemie“ gepriesene Auflösen von Kalkflecken mit Essig oder Zitronensaft sehr wohl ein chemischer Vorgang, da dabei festes Calciumcarbonat (Kalk) durch die Säuren zu löslichen Calciumsalzen und Hydrogencarbonat bzw. Kohlenstoffdioxid umgesetzt wird.

Manche untersuchen dabei Verwandlungen die in der Natur vorkommen. Dabei versuchen sie von der Natur zu lernen, zu erkennen was passiert und warum das passiert. Andere versuchen Wege zu finden eine bekannte Substanz in eine neue noch unbekannte Substanz zu verwandeln. Diese neuen Substanzen werden dann daraufhin untersucht ob sie wünschenswerte Eigenschaften haben. Solche Eigenschaften könne sein, dass sie besonders gut gegen eine bestimmte Krankheit helfen, wie Salicylsäureester (Aspirin). Oder vielleicht ist die Substanz ein ganz neues Material das leicht ist und trotzdem sehr strapazierfähig.

Der Laie mag das mit dem verwandeln der Substanzen ineinander sehr mysteriös, gerade zu magisch, vorkommen, das ist es aber nicht. Chemie ist unsere alltägliche Begleiterin, beim Backen und putzen wie auch beim Hände waschen. All das sind chemische Prozesse, die Jede von uns kennt und macht. Im Grunde sind wir also alle kleine Chemikerinnen.

Es gibt eine Reihe Prinzipien mit denen man Chemie beschreiben kann. Um diese wirklich grundlegend zu verstehen braucht man zwar ein Hochschulstudium, aber dieses Verständnis ist auch nur dann nötig wenn man Chemikerin sein will. Der Rest von uns kann mit einigen wenigen Grundlagen viele verschiedene Phänomene in unserer Umwelt erklären. Diese Grundlagen werden nach und nach alle auf diesem Blog zu finden sein.