Chemie: Definitionen und Sprüche

Chemie

Chemie ist die Wissenschaft von den Stoffen, ihren Eigenschaften und ihren Umwandlungen (Reaktionen).

Chemische Reaktion: Umwandlung einer oder mehrerer Substanzen (Edukte, Reaktanten) in andere (Produkte).

zur Evolution der Chemie: zur Herstellung von Chemikalien benötigt man Chemikalien, denn die Bestandteile der Materie können ja nur umgruppiert werden. Am Anfang muss also ein Satz von Substanzen gestanden haben, den man in relativ reiner Form in der Natur findet oder durch einfache Prozesse (Erhitzen) daraus erhalten kann. Beispiele: Wasser, Kochsalz, Essig, Kalk (Calciumcarbonat), gebrannter Kalk (Calciumoxid), Schwefel (z.B. aus Sizilien), Kohlenstoff (Holzkohle), diverse Mineralien, Alkohol (konzentriert durch Destillation). Im Prinzip müsste es ähnlich gelaufen sein wie bei anderen Evolutionsprozessen, z.B. Entwicklung oder Erlernen von Sprachen, indem sukzessive auf dem Vorhandenen aufgebaut wird.

Gebiete der Chemie

Die Einteilung kann nach den untersuchten Substanzklassen (anorganisch/organisch), den Zielsetzungen oder den verwendeten Methoden erfolgen.

Allgemeine Chemie: Allgemeine Grundkonzepte der Chemie (z.B. Säure-Base-Theorie, Redox-Eigenschaften, Grundzüge der Bindungstheorie, Konzentrationsmaße, Stöchiometrie, kolligative Eigenschaften).
Anorganische Chemie: Die Chemie der unbelebten Materie (alle kohlenstofffreien Substanzen sowie Carbonate, Carbide u. dgl.; Mineralien, Metalle und Nichtmetalle).
Organische Chemie: Die Chemie der Kohlenstoffverbindungen, d.h. der Biomoleküle und künstlicher Kohlenstoffverbindungen (z.B. Farbstoffe, Wirkstoffe für Arzneimittel und Pflanzenschutz sowie Hilfsstoffe); molekulare und supramolekulare Chemie.
Biochemie: Die Chemie der Lebensvorgänge, der Stoffkreisläufe in biologischen Zellen (hervorgegangen aus dem medizinischen Gebiet der physiologischen Chemie und der organischen Chemie).
Naturstoffchemie: Teilgebiet der organischen Chemie, das sich mit der Strukturaufklärung und der Synthese komplexer natürlich vorkommender Substanzen befasst.
Bioanorganische Chemie: befasst sich mit biologisch relevanten Metallkomplexen. (Eigentlich ist diese Bezeichnung ein Widerspruch in sich.)
Bioorganische Chemie: befasst sich mit denjenigen organischen Verbindungen, die in der lebenden Zelle von besonderer Bedeutung sind (Saccharide, Peptide, Lipide, Vitamine, Hormone, Neurotransmitter).
Physikalische Chemie: befasst sich mit der Anwendung physikalischer Methoden auf die Chemie (u.a. chemische Thermodynamik und Kinetik, Elektrochemie, Photochemie).
Theoretische Chemie: befasst sich mit grundlegenden theoretischen Konzepten der Chemie und Berechnungen ("computational chemistry").
Quantenchemie: Teilgebiet der theoretischen Chemie, das sich mit der Anwendung der Quantentheorie auf die Chemie befasst (u.a. Berechnung der Energien, Geometrien und Eigenschaften von Molekülen).
Analytische Chemie: befasst sich mit der Bestimmung der Zusammensetzung von Mischungen und deren Trennung in Reinsubstanzen (u.a. mit chromatographischen Verfahren) sowie der Strukturaufklärung von Reinsubstanzen (u.a. mit spektroskopischen Methoden).
Präparative (synthetische) Chemie: befasst sich mit der Synthese (also dem Aufbau, der Darstellung) von Substanzen.
Makromolekulare Chemie: befasst sich mit hochmolekularen natürlichen (Proteine, Nukleinsäuren, Polysaccharide) und künstlichen Verbindungen (Kunststoffe und Kunstfasern, Dendrimere u.dgl.; Polymere, "Plaste und Elaste").
Photochemie: befasst sich mit chemischen Prozessen, die unter Lichteinwirkung ablaufen
Elektrochemie: befasst sich mit den elektrischen Eigenschaften von Ionen und deren Lösungen, elektrochemischer Analytik (Potentialmessungen, pH-Wert-Messungen, Polarographie, cycliche Voltammetrie, Elektrophorese) und elektrolytischen Prozessen.
Radiochemie: befasst sich mit den chemischen und strahlenchemischen Eigenschaften radioaktiver Substanzen.
Technische Chemie: befasst sich mit der Entwicklung großtechnischer Verfahren (Verfahrenstechnik) zur Herstellung von Chemikalien und von Reaktionsgefäßen, auch der zugehörigen energetischen Probleme und Transportprozesse.
Industrielle Chemie: befasst sich mit denjenigen Reaktionen, die großindustriell umsetzbar und aus ökonomischer Sicht profitabel sind.
Chemoinformatik: befasst sich mit der Anwendung von Methoden der Informatik auf die Chemie (u.a. Korrelationen, multivariate Statistiken, Hauptkomponentenanalyse, neuronale Netze).

weitere Verweise

Glossar (im Aufbau)
kleine Datenbank organischer Verbindungen (im Aufbau)
Kunststoffe im Alltag
Index: Fachinformationen zur Chemie

Sprüche zur Chemie

Chemie ist das was knallt und stinkt, Physik ist das was nie gelingt.
Die Chemie arbeitet mit sauberen Substanzen und schmutzigen Methoden, die Physik mit sauberen Methoden und schmutzigen Substanzen, und die physikalische Chemie mit schmutzigen Methoden und schmutzigen Substanzen.
Die Chemie verlässt uns nie.
Hier stimmt die Chemie (oder auch nicht).

"ganz ohne Chemie": ist allenfalls das Vakuum! (Siehe hierzu auch eine Kritik an einem Fernsehwerbespot.)
"rein biologisch": Vorsicht: in der Natur gibt es Supergifte, Toxine, z.B. das Botulinustoxin, Aflatoxine (von Schimmelpilzen) und andere Pilzgifte, Schlangengifte, Froschgifte, Pflanzengifte. Die Natur ist nicht immer dein Freund!
Schadstoffe, Gefahrstoffe: Schadstoffe werden bei diversen technischen und industriellen Prozessen freigesetzt, z.B. beim Autofahren (Stickoxide, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid), bei der Kohleverstromung (Kohlendioxid, Schwefeldioxid, auch radioaktive Substanzen), beim Heizen, bei Unglücksfällen und bei unverantwortlicher Entsorgung. Desweiteren wirken Rückstände aus der Landwirtschaft (Dünger, Pestizide) und von Arzneimitteln ökologisch belastend.
"Chemie hat mich noch nie interessiert": Hauptsache, Ihr Körper kennt sich damit aus!
die unbeliebtesten Schulfächer: sind wohl Chemie und Mathematik; (Das dürfte mehrere Gründe haben: Beide Fächer sind theoretisch anspruchsvoll und erfordern ein hohes Maß an abstraktem Denken, obendrein ist in der Chemie ein erhebliches Faktenwissen unabdingbar. Interesse an Chemie könnte durch eindrucksvolle Experimente geweckt werden, was allerdings engagierte Lehrer und die Verfügbarkeit entsprechender Räumlichkeiten, Geräte und Chemikalien voraussetzt.)
Dihydrogenmonoxid ist eine hochgefährliche Chemikalie.: In der Tat sind schon viele Menschen im Wasser (= H₂O) ertrunken, und man könnte sich auch daran totsaufen. (All Ding ist Gift und kein Gift, allein die Dosis macht's, wie schon Paracelsus bemerkte.)
Was sind eigentlich "Chemikalien"?: "Chemikalie" ist eigentlich nur ein Synonym für "Substanz". Im engeren Sinne versteht man darunter für den Laborbereich hergestellte Substanzen, meist Reinstoffe, ggf. auch Lösungen oder Mischungen (Reagenzien), die nicht zum Verzehr bestimmt sind. Im Prinzip kann es sich dabei um Gefahrstoffe, um ungefährliche Stoffe oder auch um Alltagsprodukte handeln (etwa Natriumchlorid = NaCl = Kochsalz oder Saccharose = Rohrzucker = Rübenzucker).

Leben

Interessante Gedankengänge zur Frage "Was ist Leben?" hat der Quantenchemiker Erwin Schrödinger in seinem so betitelten Werk geäußert (1943). (Er ist bekannt durch die nach ihm benannte Schrödinger-Gleichung, in Kurzform: Hψ = Eψ.) Er thematisiert u.a. die Einflüsse negativer Entropie bzw. der Information.

Lebewesen sind dadurch charakterisiert, dass in ihrem Innern biochemische Vorgänge ablaufen. In allen auf der Erde bekannten Lebewesen kommen Nucleinsäuren (DNA, RNA) und Proteine vor. (Viren stehen an der Grenze zwischen unbelebter und belebter Natur: biochemische Vorgänge laufen hier erst nach der Infektion eines Wirtes ab.) In Lebewesen findet man typischerweise Fließgleichgewichte in einem polyphasischen System, es ist also eine Kompartimentierung zwingend erforderlich. Es liegt kein thermodynamisches Gleichgewicht vor – dieses kann sich erst nach dem Tod einstellen.

Chemie und Mensch

Worin unterscheidet sich der Mensch vom Tier? Einerseits sicherlich durch Kulturtechniken, angefangen bei der Sprache. Andererseits durch die absichtliche Nutzung chemischer Vorgänge, angefangen bei der Nutzung des Feuers (ein heftiger Oxidationsvorgang unter Flammenerscheinung) über die Nutzung der Gärung (zur Gewinnung von Alkohol, Essig, Käse, zum Brotbacken mittels Hefe oder Sauerteig) und die Metallerzeugung: Kupfer, Bronze, Eisen. Nach der Steinzeit wurden alle Zeitalter nach chemisch erzeugten Werkstoffen benannt (Bronzezeit, Eisenzeit)! Jetzt leben wir vielleicht im Kunststoffzeitalter. Allerdings wussten die Menschen nicht, was sie taten. Die Alchemie hatte etwas Magisches, ihre Vorstellungen wirken aus heutiger Sicht absurd (Elixier des Lebens, Stein der Weisen zur Goldmacherei). Es hat zehntausende (oder hunderttausende) von Jahren gedauert, bis die Menschen das Wesen der Materie und der Chemie begriffen. Etwa bis zum Jahr 1860 war noch nicht einmal die Formel der Essigsäure bekannt (in einem Lehrbuch der Organischen Chemie von Kekulé aus dem Jahre 1861 steht dann korrekt C₂H₄O₂, erwähnt werden 19 historische, falsche Formeln); dies lag an einer Konfusion über die korrekten Atomgewichte.

- BKi