42 oder warum Chemie die Welt erklärt
Geschrieben am | 30. 10. 08
42 mit CC-Lizenz von lizjones112
Chemie wird oft zugeschrieben zwar viele tolle Sachen entwickelt zu haben, aber über die puren Anehmlichkeiten1 hinaus wenig Bedeutung zu haben. Als Gegenbeispiel wird die Physik genannt die in ihrer Sternenguckerei die wirklich interessanten und philosophischen Fragen nach dem woher und wohin der Menschheit beantwortet. Ohne den PhyikerInnen in meiner LeserInnenschaft zu nahe treten zu wollen, das können wir ChemikerInnen besser.
“Warum gibt es überhaupt Leben?” ist eine dieser urphilosophischen Fragen die nur mit Chemie zu beantworten sind. Sobald einmal Leben entstanden war und die Prozesse ihren Lauf nahmen, konnte man diese mit Mechanismen der Evolution erklären. Warum aber Leben überhaupt erst entstand versuchen ChemikerInnen zu erklären.
Manche ChemikerInnen versuchen in aufwändigen Versuchen ähnliche Bedingungen wie in der methaphorischen Ursuppe zuschaffen und dann durch veschiedene Energieeinwirkungen diese zuverändern. Dannach schauen sie was dabei für Verbindungen entstanden sind. Als Ergebniss dieser Untersuchungen hat sich herausgestellt, dass Aminosäuren, Bausteine der Proteine, unter diesen Bedingungen entstehen können.
Andere ChemikerInnen untersuchen wie sich einfache Verbindungen von selbst zu größeren, komplexeren Gebilden zusammensetzen. Für solche Untersuchungen hat 1987 Jean-Marie Lehn den Nobelpreis bekommen. Er sagt, dass wenn man die Wechselwirkungen versteht die kleine einfache Moleküle dazu bringt sich zu größeren Gebilden zusammen zusetzten, dann kann man auch verstehen warum sich der genetische Code, die DNA, entwickelt hat.
Zugegebenermaßen ist die Chemie in dieser Frage noch nicht besonders weit gekommen, aber im Laufe der Beantwortung ergeben sich auch viele kleine tolle Entdeckungen die uns das Leben einfacher, gesünder und schöner machen.
Was gibt es denn noch an spannenden Fragen die die Chemie beantwortet? Antworten darauf bitte ich in den Kommentaren zu schreiben.
- so wie sauberes Wasser, Medikamente und Kunststoffe [back]
Schlagworte | 42, Antworten, Philosophie
Von den Atomen zu den Verbindungen
Geschrieben am | 27. 10. 08
Pink Flamingo mit CC-Lizenz von Shawnbot
Verbindungen die aus Atomen der gleichen Sorte bestehen werden mit dem Namen des Elements bezeichnet. So besteht der Sauerstoff in der Luft aus zwei Atomen. Verbindungen die aus mehreren Atomen verschiedener Sorten bestehen haben etwas kompliziertere Namen. Allerdings werden diese Namen systematisch vergeben. Der Vorteil davon ist, dass jedeR ChemikerIn wenn sie einen Namen hört, sich ungefähr vorstellen kann worum es sich handelt und in den großen Büchern der Internationalen Union für Reine und Angewandte Chemie (IUPAC) nachschauen kann. Die IUPAC ist nähmlich dafür verantwortlich diese systematische Benenung auszuarbeiten.
Generell gibt es mehrere Kategorien in die man Verbindungen einteilen kann. Sie können ionische oder Molekül-Verbindungen sein, oder metallisch. Sie können kristallin, oder amorph sein. Ausserdem können sie einen der drei Aggregatzustände fest, flüßig, oder gasförmig annehmen. Die letzten beiden Eigenschaften hängen mit der ersten Eigenschaft zusammen. Ionische Verbindungen sind meist kristallin und fest. Deshalb ist es auch etwas besonderes wenn einE ChemikerIn es schafft ionische Flüssigkeiten herzustellen.
Der Grund warum ionische, metallische und Molekül-Verbindungen unterschiedlich sind liegt in der Art der Wecheslwirkungen zwischen den Atomen. Im Beitrag zum Periodensystem habe ich schon einmal davon gesprochen, dass Atome Elektronenhunger haben. Kurz gesagt hängt der Hunger der Elektronen daran, dass sie alle eine volle äußere Elektronenschale haben wollen wie es die Edlegase in der Spalte ganz rechts im Periodensystem haben. Es gibt drei Wege das zu erreichen. Erstens indem ein Atom seine äußeren Elektronen abgibt, wodurch die untere volle Schale aufgedeckt wird. Das machen die Atome der ersten zwei Spalten gerne. Sie sind dann positiv geladen. Zweitens können Atome Elektronen aufnehmen um ihre Schale voll zu bekommen. Das machen die Elemente der vorletzten Spalte sehr gerne. Drittens können Atome sich Elektronen teilen. Wenn beiden noch ein Elektron fehlt können diese sich zusammen tun und statt jeweils ein Elektron zu haben sich zwei Elektronen teilen. In den ersten beiden Varianten entstehen Ionen. Ausserdem laufen die ersten beiden Prozesse immer gemeinsam ab. Dabei entstehen dann so sachen wie Natriumchlorid (NaCl), umgangssprachlich Kochsalz. Ein Beispiel für letztere Variante ist zum Beispiel Wasser (H2O) in dem sich jeweils ein Wasserstoff ein Elektronenpaar mit dem zentralen Sauerstoff teilt. Auch in Metallen teilen sich die Atome Elektronen, allerdings werden die Elektronen hier nicht in Paaren geteilt sondern kommunal über alle am Metall teilhabenden Atomkerne.
Genaugenommen werden wir nur von sehr wenigen einzelnen Atomen umgeben. Dass sind die Edelgase wie z.B. Neon, Argon oder Helium die sich in der Luft oder in “Neon”beleuchtung wiederfinden. Ionische, metallische und Molekül-Verbindungen umgeben uns alltäglich.
Schlagworte | Atome, Elektronegativität, Elemente, Moleküle
Chemie ist…
Geschrieben am | 23. 10. 08
HCØ mit CC-Lizenz von Michael Budde
Google sagt:
Chemie ist nicht nur wenn es stinkt und kracht
Chemie ist extrem ernüchternd
Chemie ist bunt und voller Farbe
Chemie ist eine Wissenschaft
Chemie ist wettbewerbsfähig
Chemie ist nicht gleich Chemie
Chemie ist zukunftsweisend
Chemie ist manchmal lustig
Chemie ist wenn es knallt und stinkt
Chemie ist gut
Chemie ist mein Hobby
Chemie ist jedoch weit mehr
Chemie ist nicht immer nötig
Chemie ist Natur zu herabgesetzten Preisen
Chemie ist eine Schlüßeltechnologie
Chemie ist präzise
Chemie ist schuld am Krebs
Chemie ist viel mehr als Kunststoffe und Waschmittel
Chemie ist die grundlegende Naturwissenschaft
Chemie ist die bedeutendste Querschnittswissenschaft
Chemie ist eine dynamische und moderne Wissenschaft
Chemie ist in unserem Leben allgegenwärtig
Chemie ist Teil unseres Lebens
Chemie ist noch viel mehr
Chemie ist ein intellektuelles Handwerk
Chemie ist mit jedem anderen Schulfach für das Gymnasium kombinierbar
Chemie ist für viele schon von Schule aus ein rotes Tuch
Chemie ist eine praxisorientierte Wissenschaft
Chemie ist überall
Chemie ist eine “lebendige” Wissenschaft
Chemie ist unverzichtbar
Chemie ist ein Teil der Naturwissenschaften
Chemie ist bunt
Und was ist Chemie für dich?
Schlagworte | Chemie ist, Erklärung, Google
Wer ist Dr. Emma
Geschrieben am | 20. 10. 08
Superbokehtheorie mit CC-Lizenz von eriwst
Es ist an der Zeit ein wenig darüber zu erzählen wer ich bin. Auf der Über Seite habe ich ja schon geschrieben was und warum hier geschrieben wird, nun bin also ich dran.
Ich bin Paula Schramm und von Beruf Diplom-Chemikerin. Ich arbeite am Institut für Anorganische Chemie an der Universität Stuttgart. Nebenbei arbeite ich für Dr. Emma in diesem virtuellen Labor. Dr. Emma ist so etwas wie Charlie in “Charlies Angels”, sie taucht hier nie auf. An der Uni verdiene ich mein Geld damit Studentinnen der Physik und der Biologie Chemie bei zu bringen. Einige von ihnen wollen das, Andere nicht.
Mein Chemiestudium hat mir sehr viel Freude gemacht, weswegen ich nun auch schon seit zwei Jahren promoviere (einen Dr. Titel anstreben). Dabei beschäftige ich mich mit einer Verbindung die 1,2,4-Diazaphosphol heißt. Der Name sagt ChemikerInnen etwas darüber wie die Verbindung aussieht, aber für nicht-ChemikerInnen könnte es genauso gut auch Petra heißen. Meistens schaue ich was sie tut, wenn ich sie mit anderen Verbindungen zusammengebe. Wenn etwas passiert ist versuche ich dann zu erklären warum das passiert ist. Je mehr ich weiß was, wann und warum passiert, desto genauer kann ich vorher sagen, was beim nächsten Experiment passiert. Irgendwann hoffe ich, dass ich Petra so gut kenne dass ich ihre Eigenschaften verändern kann, damit ich sie für schöne, praktische Anwendngen benutzen kann. So machen das die meisten ChemikerInnen und haben uns somit viel angenehme Dinge im Alltag beschert, so wie Kunststoffe und Medikamente.
Ich hoffe ihr habt nun eine besser Vorstellung davon, wer ich bin. Wenn ihr noch Fragen habt, zögert nicht sie zu stellen.
Schlagworte | Paula Schramm, Promotion, Studium
Atome: Du bist Materie
Geschrieben am | 16. 10. 08
Picture of Atoms mit CC-Lizenz von jurvetson
In unserem täglichen Leben haben wir meistens nur mit macroskopischen Dingen zu tun. Selten wird uns bewusst, dass wir aus kleinern Einheiten wie Organen und Zellen bestehen, geschweige denn, dass uns bewusst wird das alles um uns herum aus Atomen besteht, wir auch. Atome sind für die meisten Menschen nicht erfahrbar und direkt sowieso nicht. Das ist meines erachtens auch ein Grund dafür, warum Chemie als schwer verständlich und mysteriös empfunden wird. Um dem Abhilfe zu schaffen ist es an dieser Stelle sinnvoll zu erklären was Atome sind und zu versuchen ein Gefühl für Atome zu vermitteln.
Der Name Atom bedeutet unteilbar. Bereits in der Antike wurde eine kleinste, unteilbare Einheit postuliert, aus der sich Materie zusammensetzt. Etwas später wurde auch postuliert, dass es verschiedene dieser unteilbaren Einheiten gibt. Worin sie sich unterscheiden blieb allerdings lange im Bereich der Spekulation.
Heute wissen wir, dass Atome nicht die kleinsten unteilbaren Einheiten der Materie sind. Sie bestehen selber aus einem positiv geladenem Atomkern und diesen Kern umkreisenden negativ geladenen Elektronen. Da der Atomkern wiederum aus positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen besteht, kann die Ladung des Kerns variieren. Hat man reine Elemente vor sich liegen, gibt es gleich viel Elektronen und Protonen. Das Atom ist dann ungeladen.
Die Atome werden nach ihrer Protonenzahl in verschiedene Elemente aufgeteilt. So hat das Wasserstoffatom ein Proton, das Kohlenstoffatom sechs Protonen und das Silberatom 47 Protonen. In den meisten Periodensystemen steht oberhalb des Elementsystems die Anzahl der Protonen, auch Ordnungszahl genannt.
Wie schon erwähnt ist die Anzahl an Protonen und Elektronen in neutralen Atomen gleich. Die Unterschiede im Verhalten der Elemente rühren von der Anzahl der Elektronen her, die in verschiedenen Schalen angeordnet sind. Warum die Elektronen in den verschiedenen Schalen sind, lässt sich nur über Quantenmechanik erklären, was an dieser Stelle eindeutig zu weit gehen würde.
Schlagworte | Atome, Elemente, Substanzen
Das Duell: Sauer vs. Basisch
Geschrieben am | 13. 10. 08
Chemistry#1 mit CC-Lizenz von YuviPanda
Das Chemie im Alltag auftaucht habe ich ja bereits erwähnt. Heute möchte ich euch erzählen was es mit den Geschmacksrichtungen Sauer und Bitter auf sich hat und wie diese Eigenschaften mit den chemischen Begriffen sauer und basisch zusammenhängen.
Laut der Definition von Bronsted ist eine Säure ein Stoff der Protonen (H+) abgibt, welche in Wasser(H2O) zu H3O+ reagieren. Eine Base ist ein Stoff der Protonen aufnehmen kann. Dadurch entsteht aus Wasser OH-. Die Reaktionsgleichungen sehen so aus:
Die Säure ist hier HA.
Die Base ist hier B.
Uns im Alltag bekannte Säuren sind Essig und Zitronensäure. Das sind beides organische Säuren die aus Organismen gewonnen werden können. Wir kommen mit ihnen1 nur in mit Wasser verdünnter Form in Kontakt. Wenn wir sie zu uns nehmen schmecken wir einen typisch sauren Geschmack. Das kommt daher, dass unsere Zunge über spezielle Rezeptoren verfügt, die mit dem gebildeten H3O+ reagieren.
Uns im Alltag bekannte Basen sind Backpulver und Natronlauge. Natronlauge sollte man nicht probieren, da sie eine sehr starke Base ist und leicht Verätzungen verursacht. Backpulver schmeckt wenn wir es probieren bitter. Das liegt daran, dass wir auch für OH- Rezeptoren auf unserer Zunge haben.
Dazu noch eine kleine Bemerkung am Rande: Ihr wisst sicher, dass im Magen Säure ist die beim Verdauen hilft. Manchmal produziert der Magen aber zuviel Säure. Einige Personen trinken dannach einen Magenbitter um diese überschüßige Säure zu neutralisieren. Ob die so bezeichneten Getränke wirklich helfen sei dahin gestellt, aber im Prinzip beruht die Wirkung auf folgender Reaktion:
Reagiert eine Base mit einer Säure entstehen zwei Wasser. Diese Reaktion heißt Neutralisation.
So und das ist eigentlich auch schon alles was es spannendes über Säuren und Basen zu sagen gibt.
- außerhalb chemischer Labore [back]
Schlagworte | Säure
Das Periodensystem der Elemente
Geschrieben am | 9. 10. 08
Culture Tubes mit CC-Lizenz von Hey Paul
Periodensystem der Elemente aus der Wikicommons
Chemikerinnen benutzen das Periodensystem um abzuschätzen wie und ob eine Bestimmte Substanz herstellbar ist. Ist nähmlich eine Substanz bekannt, kann man über die Verwandschaft der Elemente im Periodensystem abschätzen welche Eigenschaften die Substanz hat, wenn einzelne Atome durch Andere einer anderen Sorte ersetzt werden. Das erspart uns eine ganze Menge Versuche die wir sonst umsonst machen würden.
Das Periodensystem ist ein wunderbares Werkzeug im Kasten der Chemie, ohne das es viele Annehmlichkeiten und Notwendigkeiten die uns umgeben nicht geben würde.
Schlagworte | Elemente, Periodensystem, PSE
Clara Immerwahr
Geschrieben am | 6. 10. 08
About Howard Nemerov mit CC-Lizenz von KansasPhoto
1901 heiratet Clara Immerwahr nach langen Jahren des Wiederstands Fritz Haber der ebenfalls Chemiker ist. Nach den Giftgasangriffen auf Ypern 1915 bringt sie sich mit Habers Dienstwaffe um.
Durch Erschießen ihrem Leben ein Ende gesetzt hat die Gattin des Geheimen Regierungsrates Dr. H. in Dahlem, der zur Zeit im Felde steht. Die Gründe zur Tat der unglücklichen Frau sind unbekannt.
steht in der Grunewald-Zeitung
Wie es dazu kam ist eine sehr spannende Geschichte, deren Gründe tief in den damaligen gesellschaftlichen Verhältnissen verwurzelt sind.
Clara wurde am 21 Juni1870 in Breslau geboren, wo ihr Vater als Industriechemiker arbeitete. Sie ging im Winter auf eine Mädchenschule und wurde im Sommer auf dem Gut ihres Vaters von Hauslehrern unterrichtet. Sie war eine eifrige Lernerinn und wollte nach ihrem Abschluss an der Höheren Mädchenschule studieren. Dies ging allerdings erst als sie ein Abitur hatte. Etwas das damals fast unmöglich war. Das Recht hat sie sich mit Hilfe anderer Frauen in ähnlichen Situationen und ihrer Eltern erstritten.
Zu der Zeit war es auch noch nicht üblich, dass Frauen studierten. Selbst eine Zulassung als Gasthörerin war schwer zu erstreiten. Zu Claras Glück erkannten einige Professoren welche Stunde geschlagen hatte und ermöglichten ihr nicht nur den Abschluss eines Studiums sondern auch eine Promotion, die sie kurz vor Weihnachten 1900 mit Auszeichnung bestand. Die Arbeit beschäftigte sich mit dem Thema Löslichkeit von schwerlöslichen Salzen.
Nachdem sie sich in ihrer Jugend in einer Tanzstunde in Fritz Haber verliebte warb nun er während ihres mühseligen Weges zur Promotion kontiuierlich um sie. 1901 willigte sie ein, jedoch ohne sich bewusst zu sein, dass sie von nun an die freundliche Professorenfrau spielen sollte. Für sie war die Ehe mit einem Wissenschaftler damals die einzig tragbare Möglichkeit weiter zu forschen. Bis zu der Geburt ihres Sohnes tat sie das im Labor ihres Mannes. Dieser zwang sie jedoch während der Schwangerschaft und dannach zuhause zu bleiben. Die ganze Familie litt unter gesundheitlichen Problemen.
Clara langweilte sich in eine tiefe Depression. Bis zum Krieg forscht Haber an der Ammoniaksynthese für die er 1918 den Nobelpreis zuerkannt bekommt. Als jedoch der Stellungskrieg und damit die Materialschlacht die für den Ersten Weltkrieg so typisch ist beginnt, nimmt er die Forschung an Chlor als Giftgas auf. Chlorgas reagiert mit Wasser zu einigen Ätzenden Stoffen. Wasser ist z.B. in der Lunge der Soldaten, welche dann an verätzten Lungen elendig starb. Wenn der Wind schlecht stand starben auch seine eigenen Soldaten. Gegen diesen unmenschlichen Einsatz von Forschungsergebnissen setzte sich Clara zur Wehr, sie protestierte öffentlich gegen ihren Mann. Als dieser nach einem besonders “erfolgreichen” Einsatz des Chlorgases befördert wurde und daheim eine Feier veranstaltete, beschloss Clara die letzte Konsequenz zu ziehen. Aus Protest gegen das Monster mit dem sie nun verheiratet war erschoss sie sich mit seiner Dienstwaffe.
Clara Immerwahr war eine ausgesprochene friedliche Frauenrechtlerin. Durch ihren Einsatz und den vieler anderer Frauen ist es heute möglich als Frau fast selbstverständlich Chemie zu studieren und darin zu promovieren. Ihr humanistisches Wesen wird heute mit der Clara Immerwahr Medaille geehrt, welche für den Einsatz gegen Rüstung und Krieg verliehen wird.
In dem Sachbuch “Der Fall Clara Immerwahr” wird die Biographie Immerwahrs aufgearbeitet, während “Immerwahr” ein historischer Roman ist, der die Biographie verarbeitet.
Schlagworte | Clara Immerwahr, Fritz Haber
Die Elemente
Geschrieben am | 2. 10. 08
unter CC-Lizenz von inocuo
Umgangssprachlich sprechen viele Menschen, besonders solche die etwas esoterisch bewandert sind, von den vier Elementen. Gemeint sind damit Feuer, Wasser, Erde und Luft. Tatsächlich sind dies aber keine wirklichen Elemente, im chemischen Sinn. In der Chemie werden reine Substanzen die aus nur einer Sorte Atome bestehen als Element bezeichnet. Das ist zum Beispiel Gold, oder Kohlenstoff, oder Iod. Schließen sich mehrere Atome verschiedener Sorten zusammen wird dieses, allgemein, als Verbindung bezeichnet. Wasser besteht, z. B., aus Wasserstoff und Sauerstoff.
Damit wir immer wissen wovon in einem chemischen Text die Rede ist, hat jedes Element ein Symbol, dass sich aus ein oder zwei Buchstaben zusammen setzt und sich von seinem lateinischen Namen ableitet. Der Kohlenstoff hat das Symbol C (Carbon), Iod das Symbol I und Gold das Symbol Au (Aurum).
Nicht jedes Element taucht rein, im chemischen heißt das gediegen, in unserer Umwelt auf. Statt dessen treten sie in Verbindung mit anderen Elementen auf. So bilden Natrium (Symbol Na) un Chlor (Symbol Cl) eine Verbindung die wir Umgangssprachlich als Kochsalz, oder Salz bezeichnen (Symbol NaCl). Möchte man hier die reinen Elemente erhalten, muss man ein aufwendiges, enregieintensives Verfahren anwenden.
Element bezeichnet also Atome die alle zur gleichen Sorte gehören. Wasser, Feuer, Erde und Luft werden aus historischen Gründen umgangssprachlich als Elemente bezeichnet, sind in der Tat aber Verbindungen oder Gemische von Verbindungen.
Schlagworte | Atome, Elemente, Stoffe
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