Rezension: Mendelejews Traum
Geschrieben am | 10. 11. 08
A perfect world mit CC-Lizenz von James Jordan
Natürlich ist seine Entdeckung nicht in einem Vakuum entstanden sondern war vielmehr die logische Konsequenz der Entwicklung der Chemie in den letzten Jahrzehnten und Jahrhunderten. So beginnt das Buch “Mendelejews Traum” auch damit die Geschichte der Chemie von ihren Anfängen bei den Naturphilosophen Griechenlands, über dei Alchemisten, bis zur Wissenschaft nachzuzeichnen. Teilweise verschmitzt und einfühlsam wird so ein Gefühl für den immensen Anstrengungen vermittelt die frühe ChemikerInnen machten um Einblicke in die Welt zu erhalten.
Im Zweiten Teil des Buches wird Mendelejews Leben dargestellt, seine Herkunft und die Muße die er, trotz Krankheit, hatte um zu forschen. Auch sein immerwährender Konflikt mit dem deutschen Chemiker Lothar Meyer, der ebenfalls behauptete das Periodensystem entdeckt zu haben. In seinem Werk “Die Grundlagen der Chemie”, das in etlichen Revisionen erschien, lies er keinen Zweifel daran, dass er der Entdecker des Periodensystems sei.
Die bis dahin bekannten Elemente zu ordnen, war sicher eine große Leistung, jedoch ist das bemerkenswerteste am Periodischen System der Elemente wie es Mendelejew damals veröffentlichte, dass es Leerstellen für bis dahin unbekannte Elemente hatte und deren Eigenschaften sehr genau vorhersagte. Mit dem Werkzeug des Periodensystems wie es Mendelejew entwickelte konnten diese Lücken auch alsbald geschloßen werden.
Nicht nur ist die Geschichte spannend, sie wird auch spannend erzählt. Somit kann ich das Buch nur empfehlen. Es eignet sich auch als Geschenk an wissenschaftsaffine Menschen in eurer Familie.
Schlagworte | Buch, Mendelejew, Rezension
Warum das Streichholz am Schuh nicht zündet
Geschrieben am | 6. 11. 08
Fire Anatomy III mit CC-Lizenz von maxedaperture
Liebe Dr. Emma,
gestern habe ich mit meinem Liebsten einen Western geschaut. Der mag die doch so gerne. Dabei fiel mir auf, dass die Cowboys ihre Streichhölzer am Schuh angezündet haben wenn sie sich eine Zigarette anzünden wollten. Ich habe das auch probiert, aber es hat nicht funktioniert. Warum?
Ganz liebe Grüße, verwirrter Cowboy.
Lieber verwirrter Cowboy,
um deine Frage zu beantworten müßen wir ersteinmal klären warum ein Streichholz überhaupt zu brennen anfängt. Am Streichholzkopf ist eine Mischung aus verschiedenen Chemikalien angebracht, die miteinander reagieren und sehr viel Wärme frei setzen. Je nach Sorte des Streichholzes verschiedene. Im Sicherheitszündholz, das wir normalerweise im Supermarkt kaufen können, ist Schwefel (S) und Kaliumchlorat (KClO3). Diese Reagieren miteinander zu Kaliumchlorid (KCl), Schwefeldioxid (SO2) und genug Hitze um Holz zum brennen zu bringen. Allerdings reicht Reibung nicht aus um diese Mischung zu entzünden1. Dazu braucht es Phosphor (P). Der ist in der Reibfläche der Streichholzschachtel enthalten. Er reagiert ebenfalls mit dem Kaliumchlorat zu KCl und Kaliumphosphat (K3PO4). Dabei wird soviel Energie frei, dass die Schwefel/Kaliumchlorat-Mischung zündet und damit das Holz brennt.
Die Streichhölzer im Film sind Überallstreichhölzer. Sie enthalten alle Chemikalien direkt im Streichholzkopf. In diesem Fall sind Schwefel und Phosphor als Phosphorsesquioxid (P4S3) enthalten. Das Problem dabei kannst du dir denken, wenn Phosphor und Kaliumchlorat direkt zusammen auf dem Streichholz sind, es entzündet sich bei kleinster Reibung selbst. Das kann dann auch in der Schachtel passieren. Die folgen einer Entzündung der Streichholzpackung in der Hosentsche kannst du dir sicher vorstellen. Schön sind die bestimmt nicht.2 Deshalb bekommen wir heute nur noch Sicherheitszündhölzer zu kaufen.
Das erste Streichholz ist übrigens 1680 entwickelt worden, wobei es in seiner Form noch stark von den heutigen abwich.
Ich hoffe, dass deine Frage damit beantwortet ist.
Chemische Grüße, Paula Schramm.
Liebe LeserInnen, bitte fühlt euch frei mir alle Fragen die euch bewegen zu schicken.
- vergleiche auch Artikel zu Gleichgewicht [back]
- Aua [back]
Schlagworte | Briefe, Liebe Dr. Emma, Streichhölzer
Ein Leben im Gleichgewicht
Geschrieben am | 3. 11. 08
Falling On mit CC-Lizenz von Albert K.
Eigentlich ist es verwunderlich, das es ChemikerInnen gibt die Probleme haben ihre Work/Life-Balance, also das Gleichgewicht zwischen Arbeit und Privatleben, zu halten. ChemikerInnen beschäftigen sich nähmlich den ganzen Tag mit nichts anderem, als ihre Reaktionen ins Gleichgewicht zu bringen.
Umgangsprachliche wird Gleichgewicht oft mit einer prekären Situation assoziiert, etwas, dass schwer zu erreichen ist und leicht wieder verloren wird. Im chemischen Sinne wird Gleichgewicht aber etwas anders aufgefasst. Gleichgewicht ist ein Zustand den ein System, in unserem Fall eine Reaktion, von alleine erreicht. Dieser Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass in ihm weniger Energie gespeichert ist als im Ursprungszustand. Im Alltag benutzen wir dieses Prinzip zum Beispiel dazu um unsere Wohnungen zu beheizen. Wir verbrennen Gas, oder einen anderen Brennstoff der zu CO2 reagiert und die freiwerdende Energie erwärmt dann unsere Wohnung. Allerdings fängt der Brennstoff nicht von alleine an zu brennen1, sondern er muss angezündet werden. Das ist ein kleiner Anschubser damit die Reaktion ablaufen kann. Manche Reaktionen brauchen große Anschubser andere nur kleine.
Nimmt man als Analogie ein Gebirge, so beschreibt das Gebirge die Energie aller möglichen chemischen Zustände. Es ist nicht das exaltierte stehen auf dem Berg, sondern der sichere Aufenthalt im Tal erstrebenswert. Auf dem Berg oben ist ja nicht viel Platz, deshalb rutscht man leicht ins Tal hinab dort muss man weniger aufpassen (sprich Energie aufwenden um sich zu halten). Die Täler sind übrigens wunderbare Orte, mit saftigen Wiesen, schattigen Bäumen, vielleicht mit einem kleinen Bach in dem man Schiffchen fahren lassen kann. Um aber in das wunderbare Tal zu kommen, muss man erst über den Berg und je schwieriger der Aufstieg ist, desto weniger Leute wagen die Reise in das Tal.
Es gibt auch nicht so schöne Täler, welche aber einfacher zu erreichen sind, dort wohnen dann faule (metastabile) Menschen. Wenn es mehrere Möglichkeiten gibt, muss ich die Leute entsprechend ausstatten (mit Temperatur) und Geduld haben (lange Reaktionszeiten), damit sie in das ganz wunderbare Tal kommen. Wenn man statt Leuten jetzt Reaktanden in einer Reaktion nimmt, hat man ziehmlich genau beschrieben, was die Produktverteilung einer Reaktion bestimmt.
ChemikerInnen suchen also immer nach dem Gleichgewicht. Im Gegensatz dazu bekommen ChemikerInnen häufig vorgeworfen, dass sie die Menschheit aus dem Gleichgewicht bringen. Vielleicht sollten ChemikerInnen auch in der makroskopischen Welt öfter nach Gleichgewichten suchen.
- zum Glück [back]
Schlagworte | Work/Life-Balance
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 Annehmlichkeiten1 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 zu verändern. 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 « go back — keep looking »
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