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Chemie


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Die Chemie eine exakte Naturwissenschaft ist die Lehre vom Aufbau und der Materie sowie den dabei geltenden Gesetzmäßigkeiten .

Sie entstand in ihrer heutigen Form 17.- 18. Jahrhundert allmählich aus der Anwendung rationalen Denkens Beobachtungen und Experimente der Alchemie . Einige der ersten großen Chemiker waren Robert Boyle Jöns Jacob Berzelius Joseph Louis Gay-Lussac Marie und Antoine Lavoisier und Justus von Liebig .

Spiritusflamme

Inhaltsverzeichnis

Was ist Chemie?

Stoff und Stoffumsetzung

Chemie ist die Wissenschaft von den Stoffen ( Substanzen ) und den Stoffumsetzungen ( chemischen Reaktionen ) und wird in zwei Hauptgebiete die anorganische Chemie und die organische Chemie getrennt. Sie beschäftigt sich in der Analytik damit die uns umgebenden Gemische in Reinstoffe aufzutrennen und diese zu identifizieren. Eine Hauptaufgabe die Synthese ist die gezielte Herstellung von Stoffen von naturidentischen Stoffen (etwa Farben Aromen oder Heilmitteln ) und von Stoffen mit zweckmäßigen bzw. Eigenschaften (z.B. Kunststoffe Pestizide und Medikamente ).

Die beiden Hauptaufgaben der Chemie werden Analyse (Untersuchung der Zusammensetzung Auftrennung) und Synthese (Aufbau Herstellung von Stoffen) genannt. Die aus denen man mittels chemischer Reaktion alle umgebende Materialien gewinnen kann sind die Elemente alle anderen sind die chemischen Verbindungen . Eine Stoffumsetzung nennt man chemische Reaktion sie steht im Zentrum der Chemie.

Atom und Molekül

Die Elemente aus denen sich alle herstellen lassen bestehen nur aus einer Sorte Atomen die die Bausteine der Materie sind. den chemischen Verbindungen sind - entsprechend den aus denen sie zusammengesetzt sind - mehrere von Atomen vorhanden. Die kleinste Einheit einer ist das Molekül (oder das Ion ; dieses trägt eine elektrische Ladung ). Ein Molekül oder ein Ion ist die kleinste Einheit einer chemischen Verbindung die für diese typische Eigenschaften zeigt; das Molekül besteht aus Atomen die die 'Bausteine' sind denen der Chemiker alle Substanzen aufbaut.

Für die Eigenschaften eines Stoffes ist nur wichtig welche Atome und wie viele enthält sondern es kommt auch sehr darauf wie diese angeordnet sind. Daher ist die Strukturbestimmung das ist die Bestimmung der Lage Atome eines Stoffes im Raum eine der Aufgaben der Chemie (der Analytik). Ein Beispiel eine räumliche Struktur einer Substanz ist die Erbsubstanz DNA die aus zwei aneinander gebundenen wendeltreppenartigen besteht ( Doppelhelix ).

Entsprechend besteht die Herausforderung bei der Synthese oft darin eine bestimmte räumliche Struktur

Definition der Chemie Abgrenzung zur Atomphysik

Die Chemie ist die Wissenschaft von der Struktur der Materie : Ihre Aufgabe ist die Bestimmung der und Anzahl der Atome bzw. der Ionen Molekül oder im Festkörper sowie die Bestimmung ihrer genauen räumlichen Die weitere Aufgabe der Chemie ist die Darstellung von Stoffen mit gewünschten Eigenschaften und bedeutet heute meist die gezielte Herstellung eines Moleküls oder Festkörpers mit einer bestimmten Atomanordnung einer bestimmten räumlichen Struktur.

Auch die elektronische Struktur von Atomen Molekülen ist für den Chemiker bedeutend und das Verständnis des Aufbaus von Molekülen sind Kenntnisse des Atombaus (aus Protonen Neutronen Elektronen entsprechend den Gesetzen der Quantenmechanik ) von Bedeutung. Noch tiefergehende Studien des (z.B. den Aufbau aus Quarks ) gehören nicht zur Chemie sondern in Bereich der Atomphysik .

Bedeutung der Chemie

Geschichte der Chemie

Die Chemie entwickelte sich aus der welche in China Europa und Indien schon Jahrtausenden praktiziert wurde.

Alchemie war die Untersuchung von Materie aber die Ideen welche die Alchemisten basierten nicht auf Wissenschaftlichen Untersuchungen. Sie glaubten gab eine Substanz namens der Stein der Weisen welche Stoffe wie Blei in Gold konnte. Alchemisten führten eine große Auswahl Experimente vielen Substanzen durch um ihn zu entdecken. notierten ihre Entdeckungen aber verwendeten merkwürdige Symbole sie aufzuzeichnen.

Die mysteriöse Art wie sie arbeiteten die farbigen Flammen Explosionen Rauch oder Explosionen sie fabrizierten führte dazu dass sie als und Hexer bekannt wurden.

Keiner von ihnen hat je den der Weisen entdeckt und im 17. Jahrhundert wurde die alchemistische Arbeitsweise durch wissenschaftliche Methodik ersetzt. Einiges vom Wissen der wurde von den ersten Chemikern verwendet welche Arbeit auf Schlussfolgerungen von dem was sie und nicht auf der Idee Blei in zu verwandeln begründeten.

Heute betrifft die Chemie und die der Chemiker auf vielerlei Art unser Leben. Papier der Tinte und dem Leim in einem Buch bis zur Nahrung. ist heute nicht mehr aus dem Leben

Die Forschung ging um die Wende 20. Jahrhundert soweit dass vertiefende Studien des Atombaus mehr zum Bereich der Chemie gehören sondern Atomphysik bzw. Kernphysik .

Chemie im Alltag

Chemische Umwandlungen im Alltag finden zum beim Kochen Backen oder Braten statt wobei oft gerade die hier recht komplexen Stoffumwandlungen zum typischen Aroma der Speise beitragen. Weiters wird Nahrung chemisch zerlegt mit körpereigenen Abbauvorgängen in Bestandteile und auch umgewandelt (Biochemie). Eine gut beobachtbare chemische Reaktion die Verbrennung .

Im Alltag wird der Begriff 'Chemie' in einem eingeschränkten Sinn als Abkürzung für der chemischen Industrie' verwendet z.B. bei der Reinigung': Diese reinigt Textilien mit (synthetischen) Lösungsmitteln . Der Reinigungsvorgang selbst ist in der ein Lösen der Verunreinigung (z.B. eines Fettflecks) Lösungsmittel und damit kein chemischer Prozess (Stoffumwandlung) eigentlichen Sinne sondern ein physikalischer Vorgang (Lösen)! Gegensatz dazu ist das manchmal als 'Putzen Chemie' gepriesene Auflösen von Kalkflecken mit Essig oder Zitronensaft sehr wohl ein chemischer Vorgang da Carbonat durch die Säuren zu Hydrogencarbonat oder Kohlendioxid umgesetzt wird.

Chemie als Wissenschaft

Die Chemie befasst sich mit den der Elemente und Verbindungen sie macht Vorhersagen bislang unbekannte Elemente und Verbindungen liefert Methoden Synthese neuer Verbindungen und Messmethoden um die der Eigenschaften von Verbindungen zu testen.

Als recht umfangreiche Wissenschaft (einige Millionen sind bekannt) wird die Chemie von manchen unanschaulich empfunden. Viele Fachleute die sich mit näher befassen empfinden sie aber insofern als einfach und anschaulich da sämtlichen Stoffe der auf vergleichsweise wenige (etwa 100) Elemente zurückgeführt werden können. Die Atome der - die man sich stark vereinfacht als Kugeln vorstellen kann - können wie bei Baukasten zusammengesetzt werden und die Art der bestimmt die Eigenschaften des entstehenden Produkts.

Fortschritte in den verschiedenen Teilgebieten der sind oftmals die unabdingbare Voraussetzung für neue in anderen Disziplinen besonders in den Bereichen und Medizin aber auch im Bereich der Physik (z.B. Herstellung neuer Supraleiter ). An der Schnittstelle zwischen Chemie und hat sich als weites Fachgebiet die Biochemie die für das Verständnis der Lebensvorgänge die mit Stoffumsätzen verbunden sind unentbehrlich ist. Dieser wird manchmal mit dem Satz "Alles Leben ist Chemie" zum Ausdruck gebracht. Auch "Leben" natürlich noch viele weitere Aspekte hat gerade beim Menschen psychologische soziologische und religiöse Fragen) so trifft es doch gerade viele 'greifbaren' und messbaren Aspekte des Lebens dass es sich um chemische Vorgänge handelt.

Für die Medizin ist die Chemie bei der Suche nach neuen Medikamenten und bei der Herstellung von Arzneimitteln unentbehrlich.

Wirtschaftliche Bedeutung der Chemie

Die Chemische Industrie ist - gerade auch in Deutschland ein sehr bedeutender Wirtschaftszweig : In Deutschland liegt der Umsatz der Chemieindustrie über 100 Milliarden Euro die Zahl der Beschäftigten lag nach Wiedervereinigung Deutschlands über 700 000 und ist unter 500 000 gesunken. Sie stellt einmal Grundchemikalien wie z.B. Schwefelsäure oder Ammoniak her - oft im von Millionen Tonnen jährlich - die sie z.B. zur Produktion von Düngemitteln und Kunststoffen verwendet werden. Andererseits produziert sie viele insbesonders Medikamente maßgeschneidert für spezielle Zwecke. Auch die eines Computers von Kraft- und Schmierstoffen für die Automobilindustrie und vielen anderen Produkten ist ohne industriell hergestellte Chemikalien unmöglich.

Ansehen der Chemie

Die Chemie hat in der Öffentlichkeit auch aufgrund von Chemiekatastrophen und Umweltskandalen - ein relativ schlechtes Viele Fachleute empfinden dies angesichts des Nutzens der allgemeinen Bedeutung der Chemie und bezogen die heutige Situation in Europa nicht gerechtfertigt weil hier unter anderem eine ziemlich strikte Gesetzgebung (etwa das Chemikaliengesetz) vergleichsweise sichere Handhabung von Chemikalien gewährleistet ist. Um dem entgegenzuwirken wurde von verschiedenen Trägerorganisationen zum "Jahr der Chemie" Netseite ) erklärt.

Fachrichtungen

Die Chemie lässt sich einmal nach den untersuchten Stoffen einteilen wobei vor allem die traditionelle in Organische Chemie (Chemie der Kohlenstoffverbindungen) und Anorganische Chemie (Chemie der Elemente und der Verbindungen Kohlenstoffkette) bedeutend ist. Diese etwas willkürliche Einteilung auch heute noch beibehalten unter anderem deswegen die organische Chemie stark vom Molekül bestimmt wird die anorganische Chemie oft Ionen und Festkörpern . Ein Gebiet in dem sich die Fachbereiche stark überlappen ist die Organometallchemie .

Die in lebenden Organismen vorkommenden und umgesetzten Stoffe sind Thema Biochemie. Die für lebende Organismen schädlichen Substanzen in der Toxikologie behandelt.

Die Radiochemie auch Kernchemie genannt behandelt Eigenschaften und Umsetzungen radioaktiver Stoffe und stellt ebenfalls ein überlappendes Fachgebiet dar.

Eine weitere und unabhängige Einteilung der ist die nach der Zielrichtung in die untersuchende 'zerlegende' Analytische Chemie und in die aufbauende produktorientierte Präparative Synthetische Chemie. In der Lehrpraxis der Universitäten ist die Analytische Chemie meist als Unterrichtsfach vertreten während die Chemie im Rahmen der organischen oder anorganischen behandelt wird.

Weitere Fachrichtungen sind die Allgemeine Chemie sich mit den Grundlagen der Chemie befasst die Physikalische Chemie die chemische Fragestellungen und Systeme mit Methoden untersucht. Sehr wichtig ist auch die Chemie welche quantenmechanische Modelle benutzt um Eigenschaften Molekülen vorherzusagen ( Quantenchemie ).

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