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Chemie

Chemie (bundesdeutsches Hochdeutsch: [çeˈmiː]; österreichisches Hochdeutsch: [keˈmiː]) ist diejenige Naturwissenschaft, die sich mit dem Aufbau, den Eigenschaften und der Umwandlung von chemischen Stoffen beschäftigt. Ein Stoff besteht aus Atomen, Molekülen oder beidem. Er kann außerdem Ionen enthalten. Die chemischen Reaktionen sind Vorgänge in den Elektronenhüllen der Atome, Moleküle und Ionen.

Versuchsapparatur im Gasabzug eines Chemielabors

Zentrale Begriffe der Chemie sind chemische Reaktionen und chemische Bindungen. Durch chemische Reaktionen werden chemische Bindungen gebildet oder gespalten. Dabei verändert sich die Elektronenaufenthaltswahrscheinlichkeit in den Elektronenhüllen der beteiligten Stoffe und damit deren Eigenschaften. Die Herstellung von Stoffen (Synthese) mit von der Menschheit benötigten Eigenschaften ist heute das zentrale Anliegen der Chemie.

Traditionell wird die Chemie in Teilgebiete unterteilt. Die wichtigsten davon sind die organische Chemie, die kohlenstoffhaltige Verbindungen untersucht, die anorganische Chemie, die alle 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 in ihrer heutigen Form als exakte Naturwissenschaft entstand 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. Sie stellt Stoffe her, die zur Herstellung von Alltagsgegenständen (z. B. Grundchemikalien, Kunststoffe, Lacke), Lebensmitteln (auch als Hilfsmittel dazu wie Düngemittel und Pestizide) oder zur Verbesserung der Gesundheit (z. B. Pharmazeutika) benötigt werden.

Inhaltsverzeichnis

Gravur von Pieter Brueghel dem Älteren: Der Alchemist

Die Bezeichnung Chemie entstand ausaltgriechischχημείαchēmeía „[Kunst der Metall]Gießerei“ im Sinne von „Umwandlung“. Die heutige Schreibweise Chemie wurde vermutlich erstmals von Johann Joachim Lange im Jahre 1750–1753 eingeführt und ersetzte zu Beginn des 19. Jahrhunderts das seit dem 17. Jahrhundert bestehende Wort Chymie, das wahrscheinlich eine Vereinfachung und Umdeutung des seit dem 13. Jahrhundert belegten Ausdrucks Alchimie „Kunst des Goldherstellens“ war, welches wiederum selbst eine mehrdeutige Etymologie aufweist (zu den Konnotationen vergleiche die Etymologie des Wortes Alchemie: Das Wort wurzelt wohl in arabischal-kīmiyá, welches unter anderem „Stein der Weisen“ bedeuten kann, eventuell aus altgriechischχυμεία chymeía „Gießung“ oder aus koptisch/altägyptischkemi „schwarz[e Erden]“, vergleiche hierzu auch Kemet).

Bis zum Anfang des 19. Jahrhunderts galten die Begriffe „Scheidekunde“ und „Scheidekunst“ als Alternativen für das Wort Chemie.

Die „alchemistischen Figuren“ des Nikolaus Flamel
Hauptartikel: Geschichte der Chemie

Die Chemie in der Antike bestand im angesammelten praktischen Wissen über Stoffumwandlungsprozesse und den naturphilosophischen Anschauungen der Antike. Die Chemie im Mittelalter entwickelte sich aus der Alchemie, die in China, Europa und Indien schon seit Jahrtausenden praktiziert wurde.

Die Alchemisten beschäftigten sich sowohl mit der erhofften Veredlung der Metalle (Herstellung von Gold aus unedlen Metallen, siehe auch Transmutation) als auch mit der Suche nach Arzneimitteln. Insbesondere für die Herstellung von Gold suchten die Alchemisten nach einem Elixier (Philosophen-Stein, Stein der Weisen), das die unedlen („kranken“) Metalle in edle („gesunde“) Metalle umwandeln sollte. Im medizinischen Zweig der Alchemie wurde ebenfalls nach einem Elixier gesucht, dem Lebenselixier, einem Heilmittel für alle Krankheiten, das schließlich auch Unsterblichkeit verleihen sollte. Kein Alchimist hat allerdings je den Stein der Weisen oder das Lebenselixier entdeckt.

Bis zum Ende des 16. Jahrhunderts basierte die Vorstellungswelt der Alchemisten in der Regel nicht auf wissenschaftlichen Untersuchungen, sondern auf Erfahrungstatsachen und empirischen Rezepten. Alchemisten führten eine große Auswahl Experimente mit vielen Substanzen durch, um ihre Ziele zu erreichen. Sie notierten ihre Entdeckungen und verwendeten für ihre Aufzeichnungen die gleichen Symbole, wie sie auch in der Astrologie üblich waren. Die mysteriöse Art ihrer Tätigkeit und die dabei oftmals entstehenden farbigen Flammen, Rauch oder Explosionen führten dazu, dass sie als Magier und Hexer bekannt und teilweise verfolgt wurden. Für ihre Experimente entwickelten die Alchemisten manche Apparaturen, die auch heute noch in der chemischen Verfahrenstechnik verwendet werden.

Albertus Magnus; Fresko (1352), Treviso, Italien

Ein bekannter Alchimist war Albertus Magnus. Er befasste sich als Kleriker mit diesem Themenkomplex und fand bei seinen Experimenten ein neues chemisches Element, das Arsen. Erst mit den Arbeiten von Paracelsus und Robert Boyle (The Sceptical Chymist, 1661) wandelte sich die Alchemie von einer rein aristotelisch geprägten zu einer mehr empirischen und experimentellen Wissenschaft, die zur Basis der modernen Chemie wurde.

Chemielabor des 18. Jahrhunderts

Die Chemie in der Neuzeit erhielt als Wissenschaft entscheidende Impulse im 18. und 19. Jahrhundert: Sie wurde auf die Basis von Messvorgängen und Experimenten gestellt, v. a. durch Gebrauch der Waage, sowie auf die Beweisbarkeit von Hypothesen und Theorien über Stoffe und Stoffumwandlungen.

Die Arbeiten von Justus von Liebig über die Wirkungsweise von Dünger begründeten die Agrarchemie und lieferten wichtige Erkenntnisse über die anorganische Chemie. Die Suche nach einem synthetischen Ersatz für den Farbstoff Indigo zum Färben von Textilien waren der Auslöser für die bahnbrechenden Entwicklungen der organischen Chemie und der Pharmazie. Auf beiden Gebieten hatte man in Deutschland bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts eine absolute Vorrangstellung. Dieser Wissensvorsprung ermöglichte es beispielsweise, den zur Führung des Ersten Weltkrieges notwendigen Sprengstoff statt aus importierten Nitraten mithilfe der Katalyse aus dem Stickstoff der Luft zu gewinnen (siehe Haber-Bosch-Verfahren).

Die Autarkie­bestrebungen der Nationalsozialisten gaben der Chemie als Wissenschaft weitere Impulse. Um von den Importen von Erdöl unabhängig zu werden, wurden Verfahren zur Verflüssigung von Steinkohle weiterentwickelt (Fischer-Tropsch-Synthese). Ein weiteres Beispiel war die Entwicklung von synthetischem Kautschuk für die Herstellung von Fahrzeugreifen.

In der heutigen Zeit ist die Chemie ein wichtiger Bestandteil der Lebenskultur geworden. Chemische Produkte umgeben uns überall, ohne dass wir uns dessen bewusst sind. Allerdings haben Unfälle der chemischen Großindustrie wie beispielsweise die von Seveso und Bhopal der Chemie ein sehr negatives Image verschafft, so dass Slogans wie „Weg von der Chemie!“ sehr populär werden konnten.

Die Forschung entwickelte sich um die Wende zum 20. Jahrhundert so weit, dass vertiefende Studien des Atombaus nicht mehr zum Bereich der Chemie gehörten, sondern zur Atomphysik bzw. Kernphysik. Diese Forschungen lieferten dennoch wichtige Erkenntnisse über das Wesen der chemischen Stoffwandlung und der chemischen Bindung. Weitere wichtige Impulse gingen dabei auch von Entdeckungen in der Quantenphysik aus (Elektronen-Orbitalmodell).

Brom mit Dampf
links: Teilweise karamellisierter Würfelzucker, rechts: Verbrennung eines Zuckerwürfels mit Asche als Katalysator

Die Chemie befasst sich mit den Eigenschaften der Elemente und Verbindungen, mit den möglichen Umwandlungen eines Stoffes in einen anderen, 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 Kunststoff aufbauen. Die Art der Zusammensetzung bestimmt schließlich die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Stoffe und macht damit die Chemie zu einer umfangreichen Wissenschaft. Neben den Schulkenntnissen können besonders Interessierte und Studenten der Chemie ihre Kenntnisse durch die chemische Literatur vertiefen.

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.

  • Für die Medizin ist die Chemie bei der Suche nach neuen Medikamenten und bei der Herstellung von Arzneimitteln unentbehrlich.
  • 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.
Hochhaus des Chemiekonzerns BASF

Die chemische Industrie ist – gerade auch in Deutschland – ein sehr bedeutender Wirtschaftszweig: In Deutschland lag der Umsatz der 20 umsatzstärksten deutschen Chemieunternehmen 2017 bei über 250 Milliarden Euro, die Zahl der Beschäftigten lag nach der Wiedervereinigung Deutschlands bei über 700.000 und ist Stand 2017 auf über 900.000 angewachsen. Sie stellt einerseits Grundchemikalien wie beispielsweise Schwefelsäure oder Ammoniak her, oft in Mengen von Millionen von Tonnen jährlich, die sie dann zum Beispiel zur Produktion von Düngemitteln und Kunststoffen verwendet. Andererseits produziert die chemische Industrie viele komplexe Stoffe, unter anderem pharmazeutische Wirkstoffe (Arzneistoffe) und Pflanzenschutzmittel (Pestizide), maßgeschneidert für spezielle Anwendungen. Auch die Herstellung von Computern, Kraft- und Schmierstoffen für die Automobil­industrie und vielen anderen technischen Produkten ist ohne industriell hergestellte Chemikalien unmöglich.

Schulunterricht

Hauptartikel: Chemieunterricht und Chemiedidaktik
Chemieunterricht an der Wirtschaftlichen Frauenschule in Maidhof 1926

Es ist Aufgabe des Chemieunterrichts, einen Einblick in stoffliche Zusammensetzung, Stoffgruppen und stoffliche Vorgänge der Natur zu geben. Stoffumwandlungen in der belebten und unbelebten Natur beruhen ebenfalls auf chemischen Reaktionen und sollten als solche erkannt werden können. Ebenso sollte aus der Vermittlung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse Verständnis für die moderne Technik und eine positive Einstellung dazu aufgebaut werden, da gerade die Chemie durch Einführung neuer Produkte einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Lebensbedingungen des Menschen geleistet hat. Nicht zuletzt dient der Chemieunterricht auch dazu, die Schüler zu mündigen Verbrauchern zu erziehen. Er wird aus diesem Grund nach Lehrplänen (Curricula) und pädagogischen Konzepten gestaltet (Chemiedidaktik).

Beruf

Es ist möglich als Chemielaborant in Betrieb und Berufsschule im so genannten Dualen System ausgebildet zu werden. Ein weiterer Ausbildungsberuf für die Arbeit im Chemielabor ist der Chemisch Technische Assistent (CTA). Der Chemikant (auch Chemie- und Pharmatechnologe oder früher Chemiefacharbeiter) ist ein Ausbildungsberuf für Mitarbeiter in der chemischen Industrie.

Viele Universitäten bieten einen Studiengang Chemie an. Ein Großteil der Chemiker schließt im Anschluss an das Studium eine Promotion an.

Die öffentliche Wahrnehmung der Chemie hat sich im Laufe der Zeit gewandelt. Herrschte in den Industriestaaten des 19. Jahrhunderts noch Begeisterung für die technologischen Möglichkeiten, die die moderne Chemie eröffnete, trübte sich dieses Bild unter dem Eindruck des Ersten Weltkriegs mit seinem umfangreichen Einsatz an Explosivstoffen und chemischen Waffen. Im weiteren Verlauf des 20. Jahrhunderts fügten der Contergan-Skandal, die Katastrophe von Bhopal und Umweltprobleme dem öffentlichen Bild von der Chemie weiteren Schaden zu. Teilweise ging die chemische Industrie mit Schmutzkampagnen gegen kritische Wissenschaftler vor, etwa gegen Rachel Carson nach Veröffentlichung ihres Buches Silent Spring 1962 oder gegen Frank Sherwood Rowland und Mario J. Molina nach Veröffentlichung ihrer Studie zum Ozonloch 1974.

Logo des Jahrs der Chemie

Die Chemie hat in der deutschen Öffentlichkeit ein relativ schlechtes Ansehen. Die auf Laien abgehoben wirkende, teils unverständliche Formelsprache für chemische Verbindungen sowie Reaktionsgleichungen und die Berichterstattung mit Fokus auf Chemiekatastrophen und Umweltskandalen hat womöglich zu einer negativen Konnotation geführt. Insbesondere in Europa ist heute unter anderem aufgrund der strikten Gesetzgebung (Chemikaliengesetz, Gefahrstoffverordnung) eine weitgehend sichere Handhabung von Chemikalien gewährleistet. Um das Ansehen der Chemie zu verbessern, wurde das Jahr 2003 von verschiedenen Trägerorganisationen zum „Jahr der Chemie“ erklärt. 2011 wurde von der UN (in Zusammenarbeit mit der UNESCO und der IUPAC) zum „Internationalen Jahr der Chemie“ erklärt.

Irrationale Ablehnung von Chemie wird in jüngerer Vergangenheit unter dem Schlagwort Chemophobie diskutiert. Diese richtet sich allerdings in erster Linie gegen chemische Stoffe, weniger gegen die Chemie als Wissenschaft oder die forschenden Chemiker selbst. Für das Vereinigte Königreich war eine Untersuchung der Royal Society of Chemistry 2015 zu dem überraschenden Ergebnis gekommen, dass die Chemie in der Öffentlichkeit einen weitaus weniger schlechten Ruf genießt, als dies von Chemikern selbst gemeinhin angenommen wird. Wesentlich hierfür ist eine assoziative Trennung zwischen Chemikern und der Chemie einerseits und chemischen Stoffen andererseits. Schädliche Auswirkungen der chemischen Industrie werden nicht den Chemikern zugeschrieben, sondern den Entscheidungsträgern in den Unternehmen. Während den Forschern eher noble Motive zugestanden und sie nur wenig mit den Endprodukten ihrer Arbeit in Verbindung gebracht werden, wird die Profitorientierung der Unternehmen, die potentiell schädlichen Entscheidungen zugrundeliegt, kritisch gesehen. Der Chemie als Wissenschaft standen die meisten Befragten neutral bis positiv, wenn auch distanziert gegenüber. 59 % gingen davon aus, dass der Nutzen der Chemie größer ist als mögliche schädliche Effekte, und 72 % erkannten die Bedeutung chemischer Forschung und Entwicklung zum Wirtschaftswachstum an.

Traditionell wird die Chemie in die organische und anorganische Chemie unterteilt, etwa um 1890 kam die physikalische Chemie hinzu.

Seit der Harnstoffsynthese 1828 von Friedrich Wöhler, bei der die organische Substanz Harnstoff aus der anorganischen Verbindung Ammoniumcyanat hergestellt wurde, verwischen sich die Grenzen zwischen Stoffen aus der unbelebten (den „anorganischen“ Stoffen) und der belebten Natur (den organischen Stoffen). So stellen Lebewesen auch eine Vielzahl anorganischer Stoffe her, während im Labor fast alle organischen Stoffe hergestellt werden können.

Die traditionelle, aber auch willkürliche Unterscheidung zwischen anorganischer und organischer Chemie wurde aber dennoch beibehalten. Ein Grund besteht darin, dass die organische Chemie stark vom Molekül bestimmt wird, die anorganische Chemie jedoch oft von Ionen, Kristallen, Komplexverbindungen und Kolloiden. Ein weiterer ist, dass sich die Reaktionsmechanismen und Stoffstrukturen in der Anorganik und Organik vielfach unterscheiden.

Eine weitere Möglichkeit ist es, die Chemie nach der Zielrichtung in die untersuchende, 'zerlegende' Analytische Chemie und in die aufbauende, produktorientierte Präparative- oder Synthetische Chemie aufzuspalten. In der Lehrpraxis der Universitäten ist die Analytische Chemie oft als Unterrichtsfach vertreten, während die Präparative Chemie im Rahmen der organischen oder anorganischen Chemie behandelt wird.

Es gibt noch weitere Fachgebiete (etwa die Forensische Chemie als Teilgebiet der angewandten Chemie).

Allgemeine Chemie

Periodensystem der Elemente
Hauptartikel: Allgemeine Chemie

Unter Allgemeiner Chemie werden die Grundlagen der Chemie verstanden, die in fast allen chemischen Teilgebieten von Bedeutung sind. Sie stellt somit das begriffliche Fundament der gesamten Chemie dar: den Aufbau des Atoms, das Periodensystem der Elemente (PSE), die Chemische Bindung, die Grundlagen der Stöchiometrie, Säuren, Basen und Salze und chemische Reaktionen.

Im Gegensatz zu anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen gibt es in der Chemie den Terminus Technicus „Allgemeine Chemie“ (eine „Allgemeine Physik“ gibt es nicht). Insofern steht die Allgemeine Chemie am Anfang jeder näheren Beschäftigung mit der Chemie.

Anorganische Chemie

Zeolithe (mikroporöse Stoffe)
Hauptartikel: Anorganische Chemie

Diese auch Anorganik genannte Richtung umfasst, einfach ausgedrückt, die Chemie aller Elemente und Verbindungen, die nicht ausschließlich Kohlenstoffketten enthalten, denn diese sind Gegenstände der organischen Chemie. Die anorganische Chemie beschäftigt sich beispielsweise mit den Mineralsäuren, Metallen, und anderen kohlenstofffreien Verbindungen, aber auch mit Kohlendioxid, den Säuren Cyanwasserstoff (Blausäure) und Kohlensäure sowie mit deren Salzen. Verbindungen, die sich nicht genau einteilen lassen fallen in den Bereich der Organometallchemie. Die Bioanorganische Chemie überschneidet sich hingegen thematisch mehr mit der Biochemie.

In der klassischen Anorganik geht es um kleine Moleküle oder überhaupt um Salze bzw. Metalle, daher reicht eine Summenformel meist aus. In der Komplexchemie, wo es dennoch Isomere gibt, werden verständlicherweise wie in der organischen Chemie systematische Namen und Strukturformeln benötigt. Oft orientieren sich diese dabei sogar an denen von ähnlich aufgebauten Substanzen in der organischen Chemie (siehe beispielsweise Silane). Die moderne anorganische Chemie befasst sich damit der Strukturbildung (Strukturchemie) von Molekülen und Festkörpern (Festkörperchemie), um zum Beispiel neue Werkstoffe mit speziellen physikalischen und chemischen zu erschaffen oder dem komplexen Verhalten von Teilchen in Lösungen (Kolloidchemie).

Historische Definition: Die Anorganische Chemie befasst sich mit den chemischen Elementen und Reaktionen der Stoffe, die nicht von organischem Leben (mithilfe der hypothetischen Lebenskraft) erzeugt werden.

Organische Chemie

Kalottenmodelle einiger Kohlenwasserstoffe
Hauptartikel: Organische Chemie

Die organische Chemie (auch Organik) ist die Chemie des Elementes Kohlenstoff und nur wenigen anderen Elementen, besitzt dennoch die größte Vielfalt an chemischen Verbindungen. Durch die Vielzahl an Strukturelementen enthält schon alleine die Chemie der Kohlenwasserstoffe eine gewaltige Zahl an unterschiedlichen Substanzen, die sich nur in unterschiedlichen Bindungsarten, Anordnungen (Isomerie) oder überhaupt nur an der Struktur (Stereochemie) unterscheiden. Hinzu kommt noch, dass häufig auch Fremdatome im Kohlenwasserstoffgerüst eingebaut sind. Um diese Unzahl an Verbindungen einwandfrei zu identifizieren, genügen keine Summenformeln mehr. Aus diesem Grund gibt es die IUPAC-Nomenklatur, die jeder Substanz (auch jeder anorganischen) einen eindeutigen, systematischen Namen zuweisen, obwohl gerade bei organischen Stoffen oft Trivialnamen (gewohnte Bezeichnungen; z. B.: Essigsäure) vorhanden sind. Die organische Chemie teilt daher ihre Verbindungen in funktionelle Gruppen mit ähnlichen chemischen Eigenschaften ein und wird anhand von vergleichbaren Reaktionsmechanismen gelehrt.

Historische Definition: Früher dachte man, dass organische Substanzen, wie schon das Wort „organisch“ sagt, nur von Lebewesen hergestellt werden können. Man schrieb dies einer so genannten „vis vitalis“, also einer „Lebenskraft“ zu, die in diesen Substanzen verborgen sei. Diese Theorie war lange Zeit unangefochten, bis es Friedrich Wöhler 1828 gelang, erstmals eine anorganische Substanz im Labor in eine organische umzuwandeln. Wöhlers berühmte Harnstoffsynthese aus Ammoniumcyanat durch Erhitzen auf 60 °C.

Die Strukturaufklärung und Synthese von natürlichen Stoffen ist Bestandteil der Naturstoffchemie. Heutzutage ist der Erdölverarbeitende Sektor (Petrochemie) wirtschaftlich von Bedeutung, da er Ausgangsstoffe für zahlreiche großtechnische Synthese liefert.

Physikalische Chemie

Hauptartikel: Physikalische Chemie

Bei der physikalischen Chemie handelt es sich um den Grenzbereich zwischen Physik und Chemie. Während in der präparativen Chemie (Organik, Anorganik) die Fragestellung zum Beispiel ist: „Wie kann ich einen Stoff erzeugen?“, beantwortet die physikalische Chemie stärker quantitative Fragen, zum Beispiel „Unter welchen Bedingungen findet eine Reaktion statt?“ (Thermodynamik), „Wie schnell ist die Reaktion?“ (Kinetik). Sie liefert auch die Grundlage für analytische Verfahren (Spektroskopie) oder technische Anwendungen (Elektrochemie, Magnetochemie und Nanochemie). In Überschneidung mit der Meteorologie auch Atmosphärenchemie.

Die an Bedeutung gewinnende theoretische Chemie, Quantenchemie oder Molekularphysik versucht, Eigenschaften von Stoffen, chemischer Reaktionen und Reaktionsmechanismen anhand von physikalischen Modellen, wie zum Beispiel der Quantenmechanik oder Quantenelektrodynamik und numerischen Berechnungen zu ergründen.

Die Physikalische Chemie wurde um 1890 vor allem von Svante Arrhenius, Jacobus Henricus van ’t Hoff und Wilhelm Ostwald begründet. Letzterer war auch erster Herausgeber der 1887 gemeinsam mit van ’t Hoff gegründeten Zeitschrift für physikalische Chemie und hatte in Leipzig den ersten deutschen Lehrstuhl für Physikalische Chemie inne.

Das erste eigenständige Institut für Physikalische Chemie wurde 1895 von Walther Nernst, der sich bei Ostwald habilitiert hatte, in Göttingen gegründet. Weitere spezifisch der Physikalischen Chemie gewidmete Institute folgten dann in rascher Folge in Leipzig (1897), Dresden (1900), Karlsruhe (1903), Breslau, Berlin (1905) und andernorts.

Chemiker und Physiker, die vorwiegend im Bereich der Physikalischen Chemie tätig sind, werden auch als Physikochemiker bezeichnet.

Biochemie

Hauptartikel: Biochemie

Die Biochemie ist die Grenzdisziplin zur Biologie und befasst sich mit der Aufklärung von Stoffwechsel-Vorgängen, Vererbungslehre auf molekularer Ebene (Genetik) und der Strukturaufklärung und der Synthese (Molekulardesign) von großen Biomolekülen. Die Anwendung der Biochemie im technischen Bereich wird als Biotechnologie bezeichnet. Sie überschneidet sich mit den angrenzenden Disziplinen Pharmazeutische Chemie und Medizinische Chemie.

Theoretische Chemie

Hauptartikel: Theoretische Chemie

Theoretische Chemie ist die Anwendung nichtexperimenteller (üblicherweise mathematischer oder computersimulationstechnischer) Methoden zur Erklärung oder Vorhersage chemischer Phänomene. Man kann die Theoretische Chemie grob in zwei Richtungen unterteilen: Einige Methoden basieren auf Quantenmechanik (Quantenchemie), andere auf der statistischen Thermodynamik (Statistische Mechanik). Wichtige Beiträge zur theoretischen Chemie bzw. physikalischen Chemie leisteten Linus Carl Pauling, John Anthony Pople, Walter Kohn und John C. Slater.

Präparative Chemie

Dieses Teilgebiet der Chemie ist gewissermaßen das Gegenteil der analytischen Chemie und befasst sich mit Synthesen von chemischen Verbindungen. Die anderen Teilbereiche sind im Wesentlichen präparativ ausgerichtet, da es eine Hauptaufgabe der Chemie ist, Verbindungen entweder im kleinen Maßstab oder in großen Mengen, wie im Rahmen der technischen Chemie, zu synthetisieren. Insofern ist die präparative Chemie ein wesentlicher Bestandteil der Chemikerausbildung. Sie spielt ebenfalls eine bedeutende Rolle in sich mit der Chemie überschneidenden Gebieten, wie der pharmazeutischen Chemie bzw. pharmazeutischen Technologie.

Analytische Chemie

Hauptartikel: Analytische Chemie

Die Analytische Chemie beschäftigt sich mit der qualitativen Analyse (welche Stoffe sind enthalten?) und der quantitativen Analyse (wie viel von der Substanz ist enthalten?) von Stoffen. Während die klassische analytische Chemie noch stark auf aufwendige Trennungsgänge, um verschiedene Substanzen zu isolieren und Nachweisreaktionen im Reagenzglas aufbaute, so werden heutzutage diese Fragestellungen in der instrumentellen Analytik mit hohem apparativen Aufwand bearbeitet.

Man unterteilt auch hier in Anorganische analytische Chemie und Organische analytische Chemie. Hier haben sich zahlreiche Spezialgebiete herausgestellt, beispielsweise die klinische Chemie in Überschneidung mit der Medizin (vergleiche Labormedizin) und Toxikologie oder die Lebensmittelchemie. Für manche Verfahren in der Mikrochemie und Spurenanalytik werden nur noch kleinste Substanzmengen benötigt.

Technische Chemie

Hauptartikel: Technische Chemie

Die Technische Chemie beschäftigt sich mit der Umsetzung von chemischen Reaktionen im Labormaßstab auf großmaßstäbliche Industrieproduktion. Chemische Reaktionen aus dem Labor lassen sich nicht ohne weiteres auf die großindustrielle Produktion übertragen. Die technische Chemie beschäftigt sich daher mit der Frage, wie aus einigen Gramm Produkt im Labor viele Tonnen desselben Produktes in einer Fabrik entstehen.

Etwas abstrakter ausgedrückt: Die technische Chemie sucht nach den optimalen Bedingungen für die Durchführung technisch relevanter Reaktionen; dies geschieht empirisch oder mehr und mehr durch eine mathematische Optimierung auf der Grundlage einer modellhaften Beschreibung des Reaktionsablaufs und des Reaktors.

Vorbereitung → Reaktion → Aufbereitung

Nahezu jede Produktion in der chemischen Industrie lässt sich in diese drei Schritte gliedern. Zunächst müssen dabei die Edukte vorbereitet werden. Sie werden eventuell erhitzt, zerkleinert oder komprimiert. Im zweiten Schritt findet die eigentliche Reaktion statt. Im letzten Schritt wird schließlich das Reaktionsgemisch aufbereitet. Mit der Vorbereitung und der Aufbereitung beschäftigt sich die chemische Verfahrenstechnik. Mit der Reaktion im technischen Maßstab beschäftigt sich die Chemische Reaktionstechnik.

Kosmochemie

Hauptartikel: Kosmochemie

Die Kosmochemie befasst sich mit chemischen Vorgängen im Weltraum. Ihr Gegenstand sind chemische Substanzen und Reaktionen, die im interstellaren Raum, auf interstellaren Staubkörnern und auf Himmelskörpern wie z. B. Planeten, Kometen, Planetoiden und Monden ablaufen können.

Teilbereiche der Chemie

Allgemeine Chemie · Anorganische Chemie · Biochemie · Organische Chemie · Physikalische Chemie · Technische Chemie · Theoretische Chemie


Agrochemie · Analytische Chemie · Atmosphärenchemie · Bauchemie · Bioanorganische Chemie · Biogeochemie · Bioorganische Chemie · Biophysikalische Chemie · Chemoinformatik · Chemometrik · Elektrochemie · Femtochemie · Festkörperchemie · Geochemie · Kernchemie · Klinische Chemie · Kohlechemie · Kolloidchemie · Kombinatorische Chemie · Kosmochemie · Lebensmittelchemie · Magnetochemie · Medizinische Chemie · Meereschemie · Metallorganische Chemie · Naturstoffchemie · Oberflächenchemie · Oleochemie · Petrochemie · Pharmazeutische Chemie · Photochemie · Physikalische Organische Chemie · Polymerchemie · Quantenchemie · Radiochemie · Supramolekulare Chemie · Stereochemie · Strahlenchemie · Strukturchemie · Textilchemie · Thermochemie · Umweltchemie

Portal: Chemie – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Chemie

Lexika

Sachbücher

  • Gerhard Quinkert: Spuren der Chemie im Weltbild unserer Zeit. In: J. Mittelstraß, G. Stock (Hrsg.): Chemie und Geisteswissenschaften: Versuch einer Annäherung. Akademie Verlag, Berlin 1992.
  • Charles E. Mortimer: Chemie – Das Basiswissen der Chemie. Thieme, Stuttgart 2003, ISBN 3-13-484308-0.
  • Joachim Kranz, Manfred Kuballa: Chemie im Alltag. Cornelsen Scriptor, Berlin 2003, ISBN 3-589-21692-1.
  • Michael Wächter: Kleine Entdeckungsgeschichte(n) der Chemie im Kontext von Zeitgeschichte und Naturwissenschaften, Verlag Königshausen und Neumann, Würzburg 2018, ISBN 978-3-8260-6510-1

Datensammlungen

  • Karl-Heinz Lautenschläger, Wolfgang Weber: Taschenbuch der Chemie, Verlag Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer GmbH & Co., Ausgabe 22., vollständig überarbeitete Auflage, 2018, ISBN 978-3-8085-5763-1
  • Wächter, Michael: Tabellenbuch der Chemie. Daten zur Analytik, Laborpraxis und Theorie, Wiley-VCH, Weinheim 2012, 1. Aufl., ISBN 978-3-527-32960-1
  • Aylward, Gordon H., Findlay Tristan J. V.: Datensammlung Chemie in SI-Einheiten, 3. erw. und neu bearb. Aufl., Verlag Chemie, Weinheim 1999, ISBN 978-3-527-29468-8

Allgemeinverständliche Chemie-Zeitschriften

Chemische Fachzeitschriften (Auswahl)

Organisationen

Weblinks

Commons: Chemie – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Wikibooks: Chemie – Lern- und Lehrmaterialien
Wikisource: Chemie – Quellen und Volltexte
Wiktionary: Chemie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
  • bei curlie.org (ehemals DMOZ)

Einzelnachweise

  1. Hans Schimank: „Der Chemiker im Wandel der Zeiten“, Verlag Chemie, Weinheim 1972, S. 214.
  2. Kluge Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache, 24. Auflage, ISBN 3-11-017473-1
  3. Duden, abgerufen am 3. Februar 2014.
  4. Duden, abgerufen am 3. Februar 2014.
  5. Crusius (1788): Einleitung zur allgemeinen Scheidekunst, S. 313.
  6. Abgerufen am 8. November 2018.
  7. Matthew R. Hartings, Declan Fahy: Communicating chemistry for public engagement. In: Nature Chemistry, 2011, Band 3, S. 674–677. doi:10.1038/nchem.1094
  8. Guido Kickelbick: Chemie für Ingenieure. Pearson Deutschland 2008, ISBN 978-3-8273-7267-3, S. 19.
  9. Deutsche UNESCO-Kommission e. V.: .
  10. Royal Society of Chemistry: Public attitudes to chemistry. Research report TNS BMBR, 2015. Online auf der , abgerufen am 26. Juni 2021, S. 19–24.
  11. Royal Society of Chemistry: Public attitudes to chemistry. Research report TNS BMBR, 2015. Online auf der , abgerufen am 26. Juni 2021, S. 54.
  12. Hochschule Fresenius: .
Normdaten (Sachbegriff): GND:(, ) | LCCN: | NDL:

Chemie
chemie, naturwissenschaft, aufbau, eigenschaften, umwandlung, stoffen, sprache, beobachten, bearbeiten, bundesdeutsches, hochdeutsch, çeˈmiː, österreichisches, hochdeutsch, keˈmiː, diejenige, naturwissenschaft, sich, aufbau, eigenschaften, umwandlung, chemisch. Chemie Naturwissenschaft von Aufbau Eigenschaften und Umwandlung von Stoffen Sprache Beobachten Bearbeiten Chemie bundesdeutsches Hochdeutsch ceˈmiː osterreichisches Hochdeutsch keˈmiː ist diejenige Naturwissenschaft die sich mit dem Aufbau den Eigenschaften und der Umwandlung von chemischen Stoffen beschaftigt Ein Stoff besteht aus Atomen Molekulen oder beidem Er kann ausserdem Ionen enthalten Die chemischen Reaktionen sind Vorgange in den Elektronenhullen der Atome Molekule und Ionen Thermitreaktion Versuchsapparatur im Gasabzug eines Chemielabors Zentrale Begriffe der Chemie sind chemische Reaktionen und chemische Bindungen Durch chemische Reaktionen werden chemische Bindungen gebildet oder gespalten Dabei verandert sich die Elektronenaufenthaltswahrscheinlichkeit in den Elektronenhullen der beteiligten Stoffe und damit deren Eigenschaften Die Herstellung von Stoffen Synthese mit von der Menschheit benotigten Eigenschaften ist heute das zentrale Anliegen der Chemie Traditionell wird die Chemie in Teilgebiete unterteilt Die wichtigsten davon sind die organische Chemie die kohlenstoffhaltige Verbindungen untersucht die anorganische Chemie die alle Elemente des Periodensystems und deren Verbindungen behandelt sowie die physikalische Chemie die sich mit den grundlegenden Phanomenen die der Chemie zu Grunde liegen beschaftigt Die Chemie in ihrer heutigen Form als exakte Naturwissenschaft entstand im 17 und 18 Jahrhundert allmahlich aus der Anwendung rationalen Schlussfolgerns basierend auf Beobachtungen und Experimenten der Alchemie Einige der ersten grossen Chemiker waren Robert Boyle Humphry Davy Jons Jakob Berzelius Joseph Louis Gay Lussac Joseph Louis Proust Marie und Antoine Lavoisier und Justus von Liebig Die chemische Industrie zahlt zu den wichtigsten Industriezweigen Sie stellt Stoffe her die zur Herstellung von Alltagsgegenstanden z B Grundchemikalien Kunststoffe Lacke Lebensmitteln auch als Hilfsmittel dazu wie Dungemittel und Pestizide oder zur Verbesserung der Gesundheit z B Pharmazeutika benotigt werden Inhaltsverzeichnis 1 Wortherkunft 2 Geschichte 3 Allgemeines 4 Wirtschaftliche Bedeutung der Chemie 5 Ausbildung 5 1 Schulunterricht 5 2 Beruf 6 Ansehen 7 Beruhmte Chemiker 8 Fachrichtungen 8 1 Allgemeine Chemie 8 2 Anorganische Chemie 8 3 Organische Chemie 8 4 Physikalische Chemie 8 5 Biochemie 8 6 Theoretische Chemie 8 7 Praparative Chemie 8 8 Analytische Chemie 8 9 Technische Chemie 8 10 Kosmochemie 9 Quellen und weiterfuhrende Informationen 10 Literatur 10 1 Lexika 10 2 Sachbucher 10 3 Datensammlungen 10 4 Allgemeinverstandliche Chemie Zeitschriften 10 5 Chemische Fachzeitschriften Auswahl 10 6 Organisationen 10 7 Weblinks 10 8 EinzelnachweiseWortherkunft Gravur von Pieter Brueghel dem Alteren Der Alchemist Die Bezeichnung Chemie entstand aus altgriechisch xhmeia chemeia Kunst der Metall Giesserei im Sinne von Umwandlung Die heutige Schreibweise Chemie wurde vermutlich erstmals von Johann Joachim Lange im Jahre 1750 1753 1 eingefuhrt und ersetzte zu Beginn des 19 Jahrhunderts das seit dem 17 Jahrhundert bestehende Wort Chymie das wahrscheinlich eine Vereinfachung und Umdeutung des seit dem 13 Jahrhundert belegten Ausdrucks Alchimie Kunst des Goldherstellens war welches wiederum selbst eine mehrdeutige Etymologie aufweist zu den Konnotationen vergleiche die Etymologie des Wortes Alchemie 2 Das Wort wurzelt wohl in arabisch al kimiya welches unter anderem Stein der Weisen bedeuten kann eventuell aus altgriechisch xymeia chymeia Giessung oder aus koptisch altagyptisch kemi schwarz e Erden vergleiche hierzu auch Kemet Bis zum Anfang des 19 Jahrhunderts galten die Begriffe Scheidekunde und Scheidekunst als Alternativen fur das Wort Chemie 3 4 5 Geschichte Die alchemistischen Figuren des Nikolaus Flamel Hauptartikel Geschichte der Chemie Die Chemie in der Antike bestand im angesammelten praktischen Wissen uber Stoffumwandlungsprozesse und den naturphilosophischen Anschauungen der Antike Die Chemie im Mittelalter entwickelte sich aus der Alchemie die in China Europa und Indien schon seit Jahrtausenden praktiziert wurde Die Alchemisten beschaftigten sich sowohl mit der erhofften Veredlung der Metalle Herstellung von Gold aus unedlen Metallen siehe auch Transmutation als auch mit der Suche nach Arzneimitteln Insbesondere fur die Herstellung von Gold suchten die Alchemisten nach einem Elixier Philosophen Stein Stein der Weisen das die unedlen kranken Metalle in edle gesunde Metalle umwandeln sollte Im medizinischen Zweig der Alchemie wurde ebenfalls nach einem Elixier gesucht dem Lebenselixier einem Heilmittel fur alle Krankheiten das schliesslich auch Unsterblichkeit verleihen sollte Kein Alchimist hat allerdings je den Stein der Weisen oder das Lebenselixier entdeckt Bis zum Ende des 16 Jahrhunderts basierte die Vorstellungswelt der Alchemisten in der Regel nicht auf wissenschaftlichen Untersuchungen sondern auf Erfahrungstatsachen und empirischen Rezepten Alchemisten fuhrten eine grosse Auswahl Experimente mit vielen Substanzen durch um ihre Ziele zu erreichen Sie notierten ihre Entdeckungen und verwendeten fur ihre Aufzeichnungen die gleichen Symbole wie sie auch in der Astrologie ublich waren Die mysteriose Art ihrer Tatigkeit und die dabei oftmals entstehenden farbigen Flammen Rauch oder Explosionen fuhrten dazu dass sie als Magier und Hexer bekannt und teilweise verfolgt wurden Fur ihre Experimente entwickelten die Alchemisten manche Apparaturen die auch heute noch in der chemischen Verfahrenstechnik verwendet werden Albertus Magnus Fresko 1352 Treviso Italien Ein bekannter Alchimist war Albertus Magnus Er befasste sich als Kleriker mit diesem Themenkomplex und fand bei seinen Experimenten ein neues chemisches Element das Arsen Erst mit den Arbeiten von Paracelsus und Robert Boyle The Sceptical Chymist 1661 wandelte sich die Alchemie von einer rein aristotelisch gepragten zu einer mehr empirischen und experimentellen Wissenschaft die zur Basis der modernen Chemie wurde Chemielabor des 18 Jahrhunderts Die Chemie in der Neuzeit erhielt als Wissenschaft entscheidende Impulse im 18 und 19 Jahrhundert Sie wurde auf die Basis von Messvorgangen und Experimenten gestellt v a durch Gebrauch der Waage sowie auf die Beweisbarkeit von Hypothesen und Theorien uber Stoffe und Stoffumwandlungen Die Arbeiten von Justus von Liebig uber die Wirkungsweise von Dunger begrundeten die Agrarchemie und lieferten wichtige Erkenntnisse uber die anorganische Chemie Die Suche nach einem synthetischen Ersatz fur den Farbstoff Indigo zum Farben von Textilien waren der Ausloser fur die bahnbrechenden Entwicklungen der organischen Chemie und der Pharmazie Auf beiden Gebieten hatte man in Deutschland bis zum Beginn des 20 Jahrhunderts eine absolute Vorrangstellung Dieser Wissensvorsprung ermoglichte es beispielsweise den zur Fuhrung des Ersten Weltkrieges notwendigen Sprengstoff statt aus importierten Nitraten mithilfe der Katalyse aus dem Stickstoff der Luft zu gewinnen siehe Haber Bosch Verfahren Die Autarkie bestrebungen der Nationalsozialisten gaben der Chemie als Wissenschaft weitere Impulse Um von den Importen von Erdol unabhangig zu werden wurden Verfahren zur Verflussigung von Steinkohle weiterentwickelt Fischer Tropsch Synthese Ein weiteres Beispiel war die Entwicklung von synthetischem Kautschuk fur die Herstellung von Fahrzeugreifen In der heutigen Zeit ist die Chemie ein wichtiger Bestandteil der Lebenskultur geworden Chemische Produkte umgeben uns uberall ohne dass wir uns dessen bewusst sind Allerdings haben Unfalle der chemischen Grossindustrie wie beispielsweise die von Seveso und Bhopal der Chemie ein sehr negatives Image verschafft so dass Slogans wie Weg von der Chemie sehr popular werden konnten Die Forschung entwickelte sich um die Wende zum 20 Jahrhundert so weit dass vertiefende Studien des Atombaus nicht mehr zum Bereich der Chemie gehorten sondern zur Atomphysik bzw Kernphysik Diese Forschungen lieferten dennoch wichtige Erkenntnisse uber das Wesen der chemischen Stoffwandlung und der chemischen Bindung Weitere wichtige Impulse gingen dabei auch von Entdeckungen in der Quantenphysik aus Elektronen Orbitalmodell Allgemeines Brom mit Dampf links Teilweise karamellisierter Wurfelzucker rechts Verbrennung eines Zuckerwurfels mit Asche als Katalysator Die Chemie befasst sich mit den Eigenschaften der Elemente und Verbindungen mit den moglichen Umwandlungen eines Stoffes in einen anderen macht Vorhersagen uber die Eigenschaften fur bislang unbekannte Verbindungen liefert Methoden zur Synthese neuer Verbindungen und Messmethoden um die chemische Zusammensetzung unbekannter Proben zu entschlusseln Obwohl alle Stoffe aus vergleichsweise wenigen Bausteinsorten namlich aus etwa 80 bis 100 der 118 bekannten Elemente aufgebaut sind fuhren 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 Kunststoff aufbauen Die Art der Zusammensetzung bestimmt schliesslich die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Stoffe und macht damit die Chemie zu einer umfangreichen Wissenschaft Neben den Schulkenntnissen konnen besonders Interessierte und Studenten der Chemie ihre Kenntnisse durch die chemische Literatur vertiefen Fortschritte in den verschiedenen Teilgebieten der Chemie sind oftmals die unabdingbare Voraussetzung fur 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 haufig die Produktionskosten fur viele Industrieprodukte zu senken Beispielsweise fuhren verbesserte Katalysatoren zu schnelleren Reaktionen und dadurch zur Einsparung von Zeit und Energie in der Industrie Neu entdeckte Reaktionen oder Substanzen konnen alte ersetzen und somit ebenfalls von Interesse in der Wissenschaft und Industrie sein Fur die Medizin ist die Chemie bei der Suche nach neuen Medikamenten und bei der Herstellung von Arzneimitteln unentbehrlich Die Ingenieurwissenschaften suchen haufig je nach Anwendung nach massgeschneiderten Materialien leichte Materialien fur den Flugzeugbau bestandige und belastbare Baustoffe hochreine Halbleiter Deren Synthese ist eine der Aufgaben der Chemie In der Physik werden zum Beispiel zur Durchfuhrung von Experimenten oft hochreine Stoffe benotigt deren Herstellung spezielle Synthesemethoden erfordern Wirtschaftliche Bedeutung der Chemie Hochhaus des Chemiekonzerns BASF Die chemische Industrie ist gerade auch in Deutschland ein sehr bedeutender Wirtschaftszweig In Deutschland lag der Umsatz der 20 umsatzstarksten deutschen Chemieunternehmen 2017 bei uber 250 Milliarden Euro 6 die Zahl der Beschaftigten lag nach der Wiedervereinigung Deutschlands bei uber 700 000 und ist Stand 2017 auf uber 900 000 angewachsen 6 Sie stellt einerseits Grundchemikalien wie beispielsweise Schwefelsaure oder Ammoniak her oft in Mengen von Millionen von Tonnen jahrlich die sie dann zum Beispiel zur Produktion von Dungemitteln und Kunststoffen verwendet Andererseits produziert die chemische Industrie viele komplexe Stoffe unter anderem pharmazeutische Wirkstoffe Arzneistoffe und Pflanzenschutzmittel Pestizide massgeschneidert fur spezielle Anwendungen Auch die Herstellung von Computern Kraft und Schmierstoffen fur die Automobil industrie und vielen anderen technischen Produkten ist ohne industriell hergestellte Chemikalien unmoglich AusbildungSchulunterricht Hauptartikel Chemieunterricht und Chemiedidaktik Chemieunterricht an der Wirtschaftlichen Frauenschule in Maidhof 1926 Es ist Aufgabe des Chemieunterrichts einen Einblick in stoffliche Zusammensetzung Stoffgruppen und stoffliche Vorgange der Natur zu geben Stoffumwandlungen in der belebten und unbelebten Natur beruhen ebenfalls auf chemischen Reaktionen und sollten als solche erkannt werden konnen Ebenso sollte aus der Vermittlung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse Verstandnis fur die moderne Technik und eine positive Einstellung dazu aufgebaut werden da gerade die Chemie durch Einfuhrung neuer Produkte einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Lebensbedingungen des Menschen geleistet hat Nicht zuletzt dient der Chemieunterricht auch dazu die Schuler zu mundigen Verbrauchern zu erziehen Er wird aus diesem Grund nach Lehrplanen Curricula und padagogischen Konzepten gestaltet Chemiedidaktik Beruf Es ist moglich als Chemielaborant in Betrieb und Berufsschule im so genannten Dualen System ausgebildet zu werden Ein weiterer Ausbildungsberuf fur die Arbeit im Chemielabor ist der Chemisch Technische Assistent CTA Der Chemikant auch Chemie und Pharmatechnologe oder fruher Chemiefacharbeiter ist ein Ausbildungsberuf fur Mitarbeiter in der chemischen Industrie Viele Universitaten bieten einen Studiengang Chemie an Ein Grossteil der Chemiker schliesst im Anschluss an das Studium eine Promotion an AnsehenDie offentliche Wahrnehmung der Chemie hat sich im Laufe der Zeit gewandelt Herrschte in den Industriestaaten des 19 Jahrhunderts noch Begeisterung fur die technologischen Moglichkeiten die die moderne Chemie eroffnete trubte sich dieses Bild unter dem Eindruck des Ersten Weltkriegs mit seinem umfangreichen Einsatz an Explosivstoffen und chemischen Waffen Im weiteren Verlauf des 20 Jahrhunderts fugten der Contergan Skandal die Katastrophe von Bhopal und Umweltprobleme dem offentlichen Bild von der Chemie weiteren Schaden zu Teilweise ging die chemische Industrie mit Schmutzkampagnen gegen kritische Wissenschaftler vor etwa gegen Rachel Carson nach Veroffentlichung ihres Buches Silent Spring 1962 oder gegen Frank Sherwood Rowland und Mario J Molina nach Veroffentlichung ihrer Studie zum Ozonloch 1974 7 Logo des Jahrs der Chemie Die Chemie hat in der deutschen Offentlichkeit ein relativ schlechtes Ansehen Die auf Laien abgehoben wirkende teils unverstandliche Formelsprache fur chemische Verbindungen sowie Reaktionsgleichungen und die Berichterstattung mit Fokus auf Chemiekatastrophen und Umweltskandalen hat womoglich zu einer negativen Konnotation gefuhrt Insbesondere in Europa ist heute unter anderem aufgrund der strikten Gesetzgebung Chemikaliengesetz Gefahrstoffverordnung eine weitgehend sichere Handhabung von Chemikalien gewahrleistet 8 Um das Ansehen der Chemie zu verbessern wurde das Jahr 2003 von verschiedenen Tragerorganisationen zum Jahr der Chemie erklart 2011 wurde von der UN in Zusammenarbeit mit der UNESCO und der IUPAC zum Internationalen Jahr der Chemie erklart 9 Irrationale Ablehnung von Chemie wird in jungerer Vergangenheit unter dem Schlagwort Chemophobie diskutiert Diese richtet sich allerdings in erster Linie gegen chemische Stoffe weniger gegen die Chemie als Wissenschaft oder die forschenden Chemiker selbst Fur das Vereinigte Konigreich war eine Untersuchung der Royal Society of Chemistry 2015 zu dem uberraschenden Ergebnis gekommen dass die Chemie in der Offentlichkeit einen weitaus weniger schlechten Ruf geniesst als dies von Chemikern selbst gemeinhin angenommen wird 10 Wesentlich hierfur ist eine assoziative Trennung zwischen Chemikern und der Chemie einerseits und chemischen Stoffen andererseits Schadliche Auswirkungen der chemischen Industrie werden nicht den Chemikern zugeschrieben sondern den Entscheidungstragern in den Unternehmen Wahrend den Forschern eher noble Motive zugestanden und sie nur wenig mit den Endprodukten ihrer Arbeit in Verbindung gebracht werden wird die Profitorientierung der Unternehmen die potentiell schadlichen Entscheidungen zugrundeliegt kritisch gesehen 11 Der Chemie als Wissenschaft standen die meisten Befragten neutral bis positiv wenn auch distanziert gegenuber 59 gingen davon aus dass der Nutzen der Chemie grosser ist als mogliche schadliche Effekte und 72 erkannten die Bedeutung chemischer Forschung und Entwicklung zum Wirtschaftswachstum an 10 Beruhmte ChemikerBedeutende Chemiker chronologisch nach Geburtsdatum geordnet Bedeutende Chemiker alphabetisch Bedeutende Chemiker Kategorien nach den Fachgebieten geordnet dort alphabetisch Liste der Nobelpreistrager fur ChemieFachrichtungenSiehe auch Kategorie Teilgebiet der Chemie Traditionell wird die Chemie in die organische und anorganische Chemie unterteilt etwa um 1890 kam die physikalische Chemie hinzu Seit der Harnstoffsynthese 1828 von Friedrich Wohler bei der die organische Substanz Harnstoff aus der anorganischen Verbindung Ammoniumcyanat hergestellt wurde verwischen sich die Grenzen zwischen Stoffen aus der unbelebten den anorganischen Stoffen und der belebten Natur den organischen Stoffen So stellen Lebewesen auch eine Vielzahl anorganischer Stoffe her wahrend im Labor fast alle organischen Stoffe hergestellt werden konnen Die traditionelle aber auch willkurliche Unterscheidung zwischen anorganischer und organischer Chemie wurde aber dennoch beibehalten Ein Grund besteht darin dass die organische Chemie stark vom Molekul bestimmt wird die anorganische Chemie jedoch oft von Ionen Kristallen Komplexverbindungen und Kolloiden Ein weiterer ist dass sich die Reaktionsmechanismen und Stoffstrukturen in der Anorganik und Organik vielfach unterscheiden Eine weitere Moglichkeit ist es die Chemie nach der Zielrichtung in die untersuchende zerlegende Analytische Chemie und in die aufbauende produktorientierte Praparative oder Synthetische Chemie aufzuspalten In der Lehrpraxis der Universitaten ist die Analytische Chemie oft als Unterrichtsfach vertreten wahrend die Praparative Chemie im Rahmen der organischen oder anorganischen Chemie behandelt wird Es gibt noch weitere Fachgebiete etwa die Forensische Chemie als Teilgebiet der angewandten Chemie 12 Allgemeine Chemie Periodensystem der Elemente Hauptartikel Allgemeine Chemie Unter Allgemeiner Chemie werden die Grundlagen der Chemie verstanden die in fast allen chemischen Teilgebieten von Bedeutung sind Sie stellt somit das begriffliche Fundament der gesamten Chemie dar den Aufbau des Atoms das Periodensystem der Elemente PSE die Chemische Bindung die Grundlagen der Stochiometrie Sauren Basen und Salze und chemische Reaktionen Im Gegensatz zu anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen gibt es in der Chemie den Terminus Technicus Allgemeine Chemie eine Allgemeine Physik gibt es nicht Insofern steht die Allgemeine Chemie am Anfang jeder naheren Beschaftigung mit der Chemie Anorganische Chemie Zeolithe mikroporose Stoffe Hauptartikel Anorganische Chemie Diese auch Anorganik genannte Richtung umfasst einfach ausgedruckt die Chemie aller Elemente und Verbindungen die nicht ausschliesslich Kohlenstoffketten enthalten denn diese sind Gegenstande der organischen Chemie Die anorganische Chemie beschaftigt sich beispielsweise mit den Mineralsauren Metallen und anderen kohlenstofffreien Verbindungen aber auch mit Kohlendioxid den Sauren Cyanwasserstoff Blausaure und Kohlensaure sowie mit deren Salzen Verbindungen die sich nicht genau einteilen lassen fallen in den Bereich der Organometallchemie Die Bioanorganische Chemie uberschneidet sich hingegen thematisch mehr mit der Biochemie In der klassischen Anorganik geht es um kleine Molekule oder uberhaupt um Salze bzw Metalle daher reicht eine Summenformel meist aus In der Komplexchemie wo es dennoch Isomere gibt werden verstandlicherweise wie in der organischen Chemie systematische Namen und Strukturformeln benotigt Oft orientieren sich diese dabei sogar an denen von ahnlich aufgebauten Substanzen in der organischen Chemie siehe beispielsweise Silane Die moderne anorganische Chemie befasst sich damit der Strukturbildung Strukturchemie von Molekulen und Festkorpern Festkorperchemie um zum Beispiel neue Werkstoffe mit speziellen physikalischen und chemischen zu erschaffen oder dem komplexen Verhalten von Teilchen in Losungen Kolloidchemie Historische Definition Die Anorganische Chemie befasst sich mit den chemischen Elementen und Reaktionen der Stoffe die nicht von organischem Leben mithilfe der hypothetischen Lebenskraft erzeugt werden Organische Chemie Kalottenmodelle einiger Kohlenwasserstoffe Hauptartikel Organische Chemie Die organische Chemie auch Organik ist die Chemie des Elementes Kohlenstoff und nur wenigen anderen Elementen besitzt dennoch die grosste Vielfalt an chemischen Verbindungen Durch die Vielzahl an Strukturelementen enthalt schon alleine die Chemie der Kohlenwasserstoffe eine gewaltige Zahl an unterschiedlichen Substanzen die sich nur in unterschiedlichen Bindungsarten Anordnungen Isomerie oder uberhaupt nur an der Struktur Stereochemie unterscheiden Hinzu kommt noch dass haufig auch Fremdatome im Kohlenwasserstoffgerust eingebaut sind Um diese Unzahl an Verbindungen einwandfrei zu identifizieren genugen keine Summenformeln mehr Aus diesem Grund gibt es die IUPAC Nomenklatur die jeder Substanz auch jeder anorganischen einen eindeutigen systematischen Namen zuweisen obwohl gerade bei organischen Stoffen oft Trivialnamen gewohnte Bezeichnungen z B Essigsaure vorhanden sind Die organische Chemie teilt daher ihre Verbindungen in funktionelle Gruppen mit ahnlichen chemischen Eigenschaften ein und wird anhand von vergleichbaren Reaktionsmechanismen gelehrt Historische Definition Fruher dachte man dass organische Substanzen wie schon das Wort organisch sagt nur von Lebewesen hergestellt werden konnen Man schrieb dies einer so genannten vis vitalis also einer Lebenskraft zu die in diesen Substanzen verborgen sei Diese Theorie war lange Zeit unangefochten bis es Friedrich Wohler 1828 gelang erstmals eine anorganische Substanz im Labor in eine organische umzuwandeln Wohlers beruhmte Harnstoffsynthese aus Ammoniumcyanat durch Erhitzen auf 60 C Die Strukturaufklarung und Synthese von naturlichen Stoffen ist Bestandteil der Naturstoffchemie Heutzutage ist der Erdolverarbeitende Sektor Petrochemie wirtschaftlich von Bedeutung da er Ausgangsstoffe fur zahlreiche grosstechnische Synthese liefert Physikalische Chemie Walther Nernst Hauptartikel Physikalische Chemie Bei der physikalischen Chemie handelt es sich um den Grenzbereich zwischen Physik und Chemie Wahrend in der praparativen Chemie Organik Anorganik die Fragestellung zum Beispiel ist Wie kann ich einen Stoff erzeugen beantwortet die physikalische Chemie starker quantitative Fragen zum Beispiel Unter welchen Bedingungen findet eine Reaktion statt Thermodynamik Wie schnell ist die Reaktion Kinetik Sie liefert auch die Grundlage fur analytische Verfahren Spektroskopie oder technische Anwendungen Elektrochemie Magnetochemie und Nanochemie In Uberschneidung mit der Meteorologie auch Atmospharenchemie Die an Bedeutung gewinnende theoretische Chemie Quantenchemie oder Molekularphysik versucht Eigenschaften von Stoffen chemischer Reaktionen und Reaktionsmechanismen anhand von physikalischen Modellen wie zum Beispiel der Quantenmechanik oder Quantenelektrodynamik und numerischen Berechnungen zu ergrunden Die Physikalische Chemie wurde um 1890 vor allem von Svante Arrhenius Jacobus Henricus van t Hoff und Wilhelm Ostwald begrundet Letzterer war auch erster Herausgeber der 1887 gemeinsam mit van t Hoff gegrundeten Zeitschrift fur physikalische Chemie und hatte in Leipzig den ersten deutschen Lehrstuhl fur Physikalische Chemie inne Das erste eigenstandige Institut fur Physikalische Chemie wurde 1895 von Walther Nernst der sich bei Ostwald habilitiert hatte in Gottingen gegrundet Weitere spezifisch der Physikalischen Chemie gewidmete Institute folgten dann in rascher Folge in Leipzig 1897 Dresden 1900 Karlsruhe 1903 Breslau Berlin 1905 und andernorts Chemiker und Physiker die vorwiegend im Bereich der Physikalischen Chemie tatig sind werden auch als Physikochemiker bezeichnet Biochemie Hauptartikel Biochemie Die Biochemie ist die Grenzdisziplin zur Biologie und befasst sich mit der Aufklarung von Stoffwechsel Vorgangen Vererbungslehre auf molekularer Ebene Genetik und der Strukturaufklarung und der Synthese Molekulardesign von grossen Biomolekulen Die Anwendung der Biochemie im technischen Bereich wird als Biotechnologie bezeichnet Sie uberschneidet sich mit den angrenzenden Disziplinen Pharmazeutische Chemie und Medizinische Chemie Theoretische Chemie Linus Pauling Hauptartikel Theoretische Chemie Theoretische Chemie ist die Anwendung nichtexperimenteller ublicherweise mathematischer oder computersimulationstechnischer Methoden zur Erklarung oder Vorhersage chemischer Phanomene Man kann die Theoretische Chemie grob in zwei Richtungen unterteilen Einige Methoden basieren auf Quantenmechanik Quantenchemie andere auf der statistischen Thermodynamik Statistische Mechanik Wichtige Beitrage zur theoretischen Chemie bzw physikalischen Chemie leisteten Linus Carl Pauling John Anthony Pople Walter Kohn und John C Slater Praparative Chemie Dieses Teilgebiet der Chemie ist gewissermassen das Gegenteil der analytischen Chemie und befasst sich mit Synthesen von chemischen Verbindungen Die anderen Teilbereiche sind im Wesentlichen praparativ ausgerichtet da es eine Hauptaufgabe der Chemie ist Verbindungen entweder im kleinen Massstab oder in grossen Mengen wie im Rahmen der technischen Chemie zu synthetisieren Insofern ist die praparative Chemie ein wesentlicher Bestandteil der Chemikerausbildung Sie spielt ebenfalls eine bedeutende Rolle in sich mit der Chemie uberschneidenden Gebieten wie der pharmazeutischen Chemie bzw pharmazeutischen Technologie Analytische Chemie Hauptartikel Analytische Chemie Die Analytische Chemie beschaftigt sich mit der qualitativen Analyse welche Stoffe sind enthalten und der quantitativen Analyse wie viel von der Substanz ist enthalten von Stoffen Wahrend die klassische analytische Chemie noch stark auf aufwendige Trennungsgange um verschiedene Substanzen zu isolieren und Nachweisreaktionen im Reagenzglas aufbaute so werden heutzutage diese Fragestellungen in der instrumentellen Analytik mit hohem apparativen Aufwand bearbeitet Man unterteilt auch hier in Anorganische analytische Chemie und Organische analytische Chemie Hier haben sich zahlreiche Spezialgebiete herausgestellt beispielsweise die klinische Chemie in Uberschneidung mit der Medizin vergleiche Labormedizin und Toxikologie oder die Lebensmittelchemie Fur manche Verfahren in der Mikrochemie und Spurenanalytik werden nur noch kleinste Substanzmengen benotigt Technische Chemie Fritz Haber 1918 Hauptartikel Technische Chemie Die Technische Chemie beschaftigt sich mit der Umsetzung von chemischen Reaktionen im Labormassstab auf grossmassstabliche Industrieproduktion Chemische Reaktionen aus dem Labor lassen sich nicht ohne weiteres auf die grossindustrielle Produktion ubertragen Die technische Chemie beschaftigt sich daher mit der Frage wie aus einigen Gramm Produkt im Labor viele Tonnen desselben Produktes in einer Fabrik entstehen Etwas abstrakter ausgedruckt Die technische Chemie sucht nach den optimalen Bedingungen fur die Durchfuhrung technisch relevanter Reaktionen dies geschieht empirisch oder mehr und mehr durch eine mathematische Optimierung auf der Grundlage einer modellhaften Beschreibung des Reaktionsablaufs und des Reaktors Vorbereitung Reaktion Aufbereitung Nahezu jede Produktion in der chemischen Industrie lasst sich in diese drei Schritte gliedern Zunachst mussen dabei die Edukte vorbereitet werden Sie werden eventuell erhitzt zerkleinert oder komprimiert Im zweiten Schritt findet die eigentliche Reaktion statt Im letzten Schritt wird schliesslich das Reaktionsgemisch aufbereitet Mit der Vorbereitung und der Aufbereitung beschaftigt sich die chemische Verfahrenstechnik Mit der Reaktion im technischen Massstab beschaftigt sich die Chemische Reaktionstechnik Kosmochemie Hauptartikel Kosmochemie Die Kosmochemie befasst sich mit chemischen Vorgangen im Weltraum Ihr Gegenstand sind chemische Substanzen und Reaktionen die im interstellaren Raum auf interstellaren Staubkornern und auf Himmelskorpern wie z B Planeten Kometen Planetoiden und Monden ablaufen konnen Teilbereiche der Chemie Allgemeine Chemie Anorganische Chemie Biochemie Organische Chemie Physikalische Chemie Technische Chemie Theoretische Chemie Agrochemie Analytische Chemie Atmospharenchemie Bauchemie Bioanorganische Chemie Biogeochemie Bioorganische Chemie Biophysikalische Chemie Chemoinformatik Chemometrik Elektrochemie Femtochemie Festkorperchemie Geochemie Kernchemie Klinische Chemie Kohlechemie Kolloidchemie Kombinatorische Chemie Kosmochemie Lebensmittelchemie Magnetochemie Medizinische Chemie Meereschemie Metallorganische Chemie Naturstoffchemie Oberflachenchemie Oleochemie Petrochemie Pharmazeutische Chemie Photochemie Physikalische Organische Chemie Polymerchemie Quantenchemie Radiochemie Supramolekulare Chemie Stereochemie Strahlenchemie Strukturchemie Textilchemie Thermochemie UmweltchemieQuellen und weiterfuhrende Informationen Portal Chemie Ubersicht zu Wikipedia Inhalten zum Thema ChemieLiteraturLexika Rompp Lexikon ChemieSachbucher Gerhard Quinkert Spuren der Chemie im Weltbild unserer Zeit In J Mittelstrass G Stock Hrsg Chemie und Geisteswissenschaften Versuch einer Annaherung Akademie Verlag Berlin 1992 Charles E Mortimer Chemie Das Basiswissen der Chemie Thieme Stuttgart 2003 ISBN 3 13 484308 0 Joachim Kranz Manfred Kuballa Chemie im Alltag Cornelsen Scriptor Berlin 2003 ISBN 3 589 21692 1 Michael Wachter Kleine Entdeckungsgeschichte n der Chemie im Kontext von Zeitgeschichte und Naturwissenschaften Verlag Konigshausen und Neumann Wurzburg 2018 ISBN 978 3 8260 6510 1Datensammlungen Karl Heinz Lautenschlager Wolfgang Weber Taschenbuch der Chemie Verlag Europa Lehrmittel Nourney Vollmer GmbH amp Co Ausgabe 22 vollstandig uberarbeitete Auflage 2018 ISBN 978 3 8085 5763 1 Wachter Michael Tabellenbuch der Chemie Daten zur Analytik Laborpraxis und Theorie Wiley VCH Weinheim 2012 1 Aufl ISBN 978 3 527 32960 1 Aylward Gordon H Findlay Tristan J V Datensammlung Chemie in SI Einheiten 3 erw und neu bearb Aufl Verlag Chemie Weinheim 1999 ISBN 978 3 527 29468 8Allgemeinverstandliche Chemie Zeitschriften Chemie in unserer Zeit ISSN 0009 2851Chemische Fachzeitschriften Auswahl Accounts of Chemical Research engl ISSN 0001 4842 Angewandte Chemie ISSN 0044 8249 Chemical Reviews engl ISSN 0009 2665 Journal of Chemical Education engl ISSN 0021 9584 Journal of the American Chemical Society engl ISSN 0002 7863Organisationen American Chemical Society Deutsche Bunsen Gesellschaft fur Physikalische Chemie Gesellschaft Deutscher Chemiker International Union of Pure and Applied Chemistry IUPAC Royal Society of Chemistry Societe Chimique de FranceWeblinks Commons Chemie Album mit Bildern Videos und Audiodateien Wikibooks Chemie Lern und Lehrmaterialien Wikiquote Chemie Zitate Wikisource Chemie Quellen und Volltexte Wiktionary Chemie Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Linkkatalog zum Thema Chemie bei curlie org ehemals DMOZ gsbl de Gemeinsamer Stoffdatenpool Bund LanderEinzelnachweise Hans Schimank Der Chemiker im Wandel der Zeiten Verlag Chemie Weinheim 1972 S 214 Kluge Etymologisches Worterbuch der deutschen Sprache 24 Auflage ISBN 3 11 017473 1 Scheidekunde Duden abgerufen am 3 Februar 2014 Scheidekunst Duden abgerufen am 3 Februar 2014 Crusius 1788 Einleitung zur allgemeinen Scheidekunst S 313 a b Die umsatzstarksten deutschen Chemieunternehmen Verband der Chemischen Industrie e V VCI Abgerufen am 8 November 2018 Matthew R Hartings Declan Fahy Communicating chemistry for public engagement In Nature Chemistry 2011 Band 3 S 674 677 doi 10 1038 nchem 1094 Guido Kickelbick Chemie fur Ingenieure Pearson Deutschland 2008 ISBN 978 3 8273 7267 3 S 19 Deutsche UNESCO Kommission e V Internationales Jahr der Chemie 2011 a b Royal Society of Chemistry Public attitudes to chemistry Research report TNS BMBR 2015 Online auf der Website der RSC abgerufen am 26 Juni 2021 S 19 24 Royal Society of Chemistry Public attitudes to chemistry Research report TNS BMBR 2015 Online auf der Website der RSC abgerufen am 26 Juni 2021 S 54 Hochschule Fresenius Angewandte Chemie B Sc Schwerpunkt Forensik Normdaten Sachbegriff GND 4009816 3 OGND AKS LCCN sh85022986 NDL 00564393Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Chemie amp oldid 214614440, wikipedia, wiki, deutsches

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