50 Schlüsselideen Chemie

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. 01. Atome

   Hayley Birch

   Zusammenfassung

   Atome sind die Bausteine der Chemie – und unseres Universums. Sie bilden die Elemente, die Planeten, die Sterne und uns. Atome zu verstehen – wie sie aufgebaut sind und wie sie aufeinander einwirken – kann fast alles erklären, was bei chemischen Reaktionen im Labor und in der Natur passiert.

3. 02. Elemente

   Hayley Birch

   Zusammenfassung

   Chemiker bemühen sich sehr, neue Elemente, die grundlegenden chemischen Stoffe, zu entdecken. Das Periodensystem der Elemente hilft uns, ihre Entdeckungen zu ordnen. Doch es ist nicht nur ein Verzeichnis. Muster im Periodensystem geben uns Hinweise auf das Wesen jedes Elements und wie es sich verhalten könnte, wenn es auf andere Elemente trifft.

4. 03. Isotope

   Hayley Birch

   Zusammenfassung

   Isotope sind nicht nur tödliche Stoffe, die beim Bau von Bomben und zur Vergiftung von Menschen eingesetzt werden. Isotope gibt es von vielen chemischen Elementen, die eine leicht unterschiedliche Zusammensetzung an kleinsten, subatomaren Teilchen haben. Sie kommen in der Luft vor, die wir atmen, ebenso wie im Wasser, das wir trinken. Wir können mit ihnen sogar – vollkommen ungefährlich – Eis sinken lassen.

5. 04. Verbindungen

   Hayley Birch

   Zusammenfassung

   In der Chemie gibt es Stoffe, die nur Atome eines Elements enthalten, und Stoffe, die aus mehreren Elementen zusammengesetzt sind: Verbindungen. Erst wenn verschiedene Elemente zusammengefügt werden, zeigt sich die außerordentliche Vielfalt der Chemie. Es ist schwer abzuschätzen, wie viele Verbindungen es gibt, und neue Verbindungen werden jedes Jahr hinzuerfunden. Sie haben eine Vielzahl von Anwendungen.

6. 05. Wie alles zusammenhält

   Hayley Birch

   Zusammenfassung

   Wie hält Salz zusammen? Warum kocht Wasser bei 100 Grad Celsius? Und, am wichtigsten, warum verhält sich ein Klumpen Metall wie eine Hippie- Kommune? All diese Fragen und noch mehr lassen sich beantworten, wenn wir auf die winzigen, negativ geladenen Elektronen achten, die zwischen den Atomen und um sie herum flitzen.

7. 06. Wechsel von Zustandsformen

   Hayley Birch

   Zusammenfassung

   Wenige Dinge bleiben dauerhaft gleich. Chemiker sprechen von Übergängen zwischen verschiedenen Phasen, doch das ist nur eine spezielle Art, um auszudrücken, dass sich Dinge verändern. Stoffe können verschiedene Formen annehmen, und neben dem Alltäglichen fest, flüssig und gasförmig gibt es noch weitere, eher unübliche Zustandsformen.

8. 07. Energie

   Hayley Birch

   Zusammenfassung

   Energie ist wie ein übernatürliches Wesen: mächtig, aber jenseits menschlicher Kenntnis. Obwohl wir ihre Wirkungen sehen, zeigt sie uns nie ihre wirkliche Form. Im 19. Jahrhundert legte James Joule die Grundsteine für eines der grundlegenden Gesetze der Naturwissenschaft. Diesem Gesetz unterliegen die Energieveränderungen, die bei allen chemischen Reaktionen vorkommen.

9. 08. Chemische Reaktionen

   Hayley Birch

   Zusammenfassung

   Chemische Reaktionen sind nicht nur die lautstarken Explosionen, mit denen sich in Trickfilmen die Versuchsküchen der Zauberer in Luft auflösen. Sie sind auch alltägliche Vorgänge, die friedlich in den Zellen der Lebewesen ablaufen – auch in uns. Sie finden statt, ohne dass wir es bemerken. Doch eine kräftige, laute Explosion ist auch nicht schlecht!

10. 09. Gleichgewichte

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Manche Reaktionen führen nur in eine Richtung, während andere ständig vor und zurück pendeln. Bei diesen „flexiblen“ Reaktionen gibt ein Gleichgewicht den Ausschlag. Gleichgewichte finden wir überall, in unserem Blut genauso wie im Treibstoffsystem, das die Astronauten von Apollo 11 zur Erde zurückbrachte.

11. 10. Thermodynamik

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Thermodynamik ist eine Methode, mit der Chemiker die Zukunft vorhersagen. Anhand von ein paar grundlegenden Gesetzen können sie herausfinden, ob eine Reaktion stattfinden wird oder nicht. Wenn es Ihnen schwerfällt, sich für die Thermodynamik zu begeistern, denken Sie daran, dass sie viel über Tee und über das Ende des Universums aussagt.

12. 11. Säuren

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Wie kommt es, dass wir unsere Salatsoße mit Essig zubereiten, die Soße an den Salat geben und essen können, während Fluor-Antimonsäure die Salatschüssel selbst auffressen würde? Es hängt von einem winzigen Atom ab, das in jeder Säure vorhanden ist, von der Salzsäure in unserem Magen bis hin zu den stärksten Supersäuren der Welt.

13. 12. Katalysatoren

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Manche Reaktionen kommen ohne Hilfe einfach nicht voran. Sie brauchen einen kleinen Anstoß. Bestimmte Elemente und Verbindungen können diesen Anstoß geben, sie werden „Katalysatoren“ genannt. Bei industriellen Prozessen sind Katalysatoren oft Metalle; durch sie werden die Reaktionen gesteuert. Auch unser Körper benutzt winzige Mengen von Metallen, eingebaut in sogenannte Enzyme, um biologische Vorgänge zu beschleunigen.

14. 13. Redox

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Viele alltägliche Reaktionen werden dadurch vorangetrieben, dass Elektronen von einem Molekül zum anderen hin- und hergeschoben werden. Rost und die Photosynthese grüner Pflanzen sind Beispiele für diese Reaktionsart. Doch warum nennen wir sie Redox-Reaktion?

15. 14. Gärung

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Vom Steinzeitwein zu eingelegtem Gemüse und vom Bier des Altertums zu isländischen Haifisch-Spezialitäten ist die Geschichte der Gärung eng mit der Geschichte menschlicher Ernährung und Trinkgewohnheiten verbunden. Archäologen haben herausgefunden, dass wir Gärungsreaktionen durch Mikroorganismen nutzten, lange bevor wir wussten, dass es Mikroorganismen überhaupt gibt.

16. 15. Cracken

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Es gab eine Zeit, als Öl nur als Brennstoff in altmodischen Lampen diente. Seither hat sich viel getan – und das Dank Cracken, dem chemischen Prozess, mit dem Kohlenwasserstoffe aus Erdöl in kleinere Stoffe gespalten werden, aus denen nützliche (und belastende) Produkte unserer heutigen Welt werden, von Benzin bis zu Einkaufstaschen.

17. 16. Chemische Synthese

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Wie viele der Produkte, die wir zu Hause tagtäglich benutzen, enthalten synthetische – von Menschen hergestellte – Verbindungen? Vielleicht ist Ihnen bewusst, dass Medikamente und Zusätze in vielen unserer Nahrungsmittel Produkte der chemischen Industrie sind, haben Sie aber auch an Ihre elastische Unterwäsche oder die Füllung Ihres Sofas gedacht?

18. 17. Das Haber-Bosch-Verfahren

    Hayley Birch

    Zusammenfassung

    Einer der wichtigsten Fortschritte des 20. Jahrhunderts war Fritz Habers Entdeckung, wie Ammoniak preiswert hergestellt werden kann. Ammoniak wird benutzt, um Düngemittel zu produzieren, die die Ernährung von Milliarden Menschen sicherstellen. Es ist jedoch auch Grundstoff für Sprengstoffe – eine Tatsache, die bei der Errichtung der ersten großen Produktionsanlage zu Beginn des Ersten Weltkriegs mitspielte.