Kapitel 23 : Anorganische Stoffe
Zwei wichtige Teilgebiete der Chemie sind die Anorganische Chemie und die Organische Chemie.
Formal lassen sich die Stoffe, die zur anorganischen Chemie gehören, schnell definieren. Alle Elemente sind erlaubt, ausgenommen Kohlenstoff. Die Ausnahme von der Ausnahme sind Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2) und die Carbonate, dazu eine Handvoll weniger bekannte Stoffe.
Bild 1 : Eisenbahnbrücke, im Bereich von Schönwalde–Glien / Brandenburg / Deutschland.
Diese dürre Beschreibung spiegelt die Fülle und Vielfalt der anorganischen Chemie überhaupt nicht wider.
Es gibt hier Stoffe mit extrem niedrigem Schmelz– und Siedepunkt, und solche mit extrem hohem. Manche haben eine sehr hohe Dichte, andere eine ganz niedrige. Einige sind giftig, ätzend, explosiv oder sonst gefährlich für die Menschen, andere lebensnotwendig.
Und weil sich die Menschen für die Dinge interessieren, die sie sehen, haben sie schon früh Eigenschaften der Stoffe ausgenutzt. Aus manchen kann man Häuser bauen oder Krüge töpfern, aus anderen kann man Werkzeuge herstellen. Einige sind auffällig farbig, und wenn man weiß, wie es geht, kann man Metalle daraus machen. Später haben die Menschen gelernt, systematisch zu forschen und haben ganz seltsame Eigenschaften an den anorganischen Stoffen entdeckt – elektrische, magnetische und optische gehören dazu. Aus magnetischem Eisen kann man eine Kompassnadel bauen, aus Halbleitern kann man Computerchips oder Solarzellen machen. Und, leider, wurden die Menschen auch immer erfinderischer im Bauen von Waffen, mit denen sie andere Menschen töten können.
Bild 1 steht für die unzähligen klassischen Bau– und Werkstoffe. Stein und Beton, Glas und Keramik, Eisen, Kupfer und Metalllegierungen sind schnell im Bild zu finden.
Bild 2 : Historischer Kalkofen (ca. 5 m breit) in einem ländlichen Gebiet (Langental / Südtirol / Italien).
Nur ganz wenige Stoffe sind in gebrauchsfertigem Zustand in der Natur zu finden. Die meisten müssen die Menschen erst herstellen. Verfahren zur Umwandlung von Rohstoffen in nutzbare Produkte haben die Menschen schon sehr früh entdeckt und benutzt, und auch diese Verfahren gehören zur Chemie.
Bild 2 steht für alle diese Verfahren – soweit sie die Anorganische Chemie betreffen. Das Bild zeigt einen Kalkofen. Darin kann man Kalkstein (Calciumcarbonat, CaCO3, in der Dolomiten–Umgebung reich vorhanden) in Branntkalk (Calciumoxid, CaO) umwandeln, aus dem man wiederum Löschkalk, Mörtel, und weiter Zement und Beton gewinnen kann. Das Kalkbrennen gehört zu den ältesten chemischen Verfahren. Es war schon in der Antike bekannt, und heute ist es immer noch einer der bedeutendsten chemisch–technischen Prozesse. Auch deshalb habe ich keinen modernen, sondern einen historischen Kalkofen gezeigt, der wohl in handwerklicher Art bedient wurde und in vorindustrieller Zeit (vielleicht vor einigen hundert Jahren) in Betrieb war.
Nach dem Gewöhnlichen kommt das Besondere. Nach dem Notwendigen kommt das, was man nicht zum Überleben braucht, der Luxus. All die vielen Stoffe haben schon immer die Phantasie der Menschen angeregt. Kann man etwas damit anfangen ? Was kann man daraus machen ? Kreativität, die keinem Zwang unterliegt und auf kein bestimmtes Ziel ausgerichtet ist, ist einer der größten Innovationstreiber.
Bild 3 : Suspension von Berliner Blau wird zu einem Eigelb gegeben.
Eine Stoffgruppe sticht hervor. Es sind die farbigen Stoffe. Bereits in der Steinzeit haben Menschen ihre Höhlen mit farbigen Zeichnungen verschönert, und später haben sie unzählige Farbstoffe kennen gelernt. Was kann man damit machen ? Farbe kann ein Statussymbol sein, farbige Kleidung ein Zeichen vom Reichtum. Das reicht.
Jedoch enthalten die meisten anorganischen Farbstoffe giftige Schwermetalle, und daher werden sie heute nicht mehr benutzt.
Bild 3 steht für anorganische Farbstoffe. In einem Schulversuch wurde Berliner Blau (es enthält Eisen als einziges Metall und ist daher kein Gefahrstoff) erst hergestellt, dann zu einer Suspension gerührt und mit Eigelb zu einer Malerfarbe verarbeitet. Dieser Prozess und das anschließende Malen hat allen Beteiligten (Schülerinnen, Schülern, Lehrer) einen Riesenspaß bereitet, wie er im Schulbetrieb selten geworden ist.
Zusatzinfos zu Farben
Diese Links wurden zuletzt im November 2024 überprüft.
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Artist Pigments. – Moderne Seite mit
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chemischer Zusammensetzung. Von einem Team von Medienleuten, die Farben lieben. -
Color of Art Pigment Database. –
Datenbank mit Informationen von einigen hundert anorganischen Pigmenten. Sehr umfassende Informationen,
Erschließung schwierig. Von David G. Myers, einem Künstler.
Inhalt des Kapitels
In den Abschnitten von Kapitel 23 erfahren Sie mehr über einige Stoffe der Anorganischen Chemie. Im einzelnen geht es um
- Kohlendioxid : Kapitel 23.1.
- Schwefeldioxid : Kapitel 23.2.
- Schwefeltrioxid : Kapitel 23.3.
- Wasser : Kapitel 23.4.
- Ammoniak : Kapitel 23.5.
- Schwefelhexafluorid : Kapitel 23.6.
- Antimonpentachlorid : Kapitel 23.7.
- Natriumchlorid : Kapitel 23.8.
- Cäsiumchlorid : Kapitel 23.9.
- Bromtrifluorid und Chlortrifluorid : Kapitel 23.10.
- Aluminium– und Gallium–Verbindungen : Kapitel xxx – demnächst
Wichtige Stoffklassen der Anorganischen Chemie
Für einen schnellen Überblick habe ich die Einträge markiert.
| ★★ | ausführlich – über diesen Stoff habe ich ausführlich geschrieben |
| ☆ | Kurzinfo – über diesen Stoff habe ich weniger geschrieben |
Liste der Stoffe
Um den Überblick in der riesigen Menge von Stoffen nicht zu verlieren, habe ich Stoffe von ähnlichem chemischen Charakter in Stoffklassen zusammengefasst. Im Projekt „Struktur der Stoffe” finden Sie diese Stoffklassen und Stoffe.
Womit beschäftigen sich die Anorganische Chemie und die Organische Chemie ?
Die Anorganische Chemie untersucht alle Stoffe, die keine Kohlenstoffatome enthalten. Die übrigen Stoffe sind Gegenstand der Organischen Chemie.
Ausnahmen sind die Stoffe Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2) und die Carbonate, die zur Anorganischen Chemie gehören. Eine Handvoll Verbindungen werden manchmal zur Organischen, dann wieder zur Anorganischen Chemie gezählt. Es sind die Cyanwasserstoffsäure (HCN) und ihre Salze, die Cyanide, dann die Cyansäure (HOCN), die Isocyansäure (HNCO) sowie deren Salze, die Cyanate und Isocyanate, und schließlich die Thiocyansäure (HSCN), die Isothiocyansäure (HNCS) und deren Salze.
Man kennt zur Zeit (Februar 2018) über 137 Millionen Verbindungen, davon sind nur einige hunderttausend anorganische.
Warum unterscheidet man Anorganische Chemie und Organische Chemie ?
Es gibt mehrere Gründe.
Einige sind praktischer Natur.
- Die Zahl der Kohlenstoffverbindungen ist größer als die Zahl aller Verbindungen, die keinen Kohlenstoff enthalten.
- Die Mechanismen, nach denen die Reaktionen der Kohlenstoffverbindungen ablaufen, unterscheiden sich grundlegend von den Mechanismen der übrigen Reaktionen.
- Die Bedingungen, unter denen die Reaktionen der Kohlenstoffverbindungen ablaufen, sind moderater als die Bedingungen der übrigen Reaktionen. CO, CO2 und die Carbonate ähneln in ihrem Verhalten den anorganischen Verbindungen, weshalb sie weiterhin diesen zugezählt werden.
Als die Chemie begann, sich in Teilgebiete wie Anorganische und Organische Chemie aufzuspalten (dies war im 19. Jahrhundert), war die Zahl der Verbindungen noch sehr überschaubar, und von den Mechanismen der Reaktionen wusste man so gut wie nichts.
Ein anderer Grund war damals wichtiger. Trotz großer Anstrengungen gelang es den Chemikern zu dieser Zeit nicht, Stoffe, die in Lebewesen vorkommen, herzustellen.
Heute wissen wir, dass es am fehlenden Wissen um die dafür geeigneten Reaktionsverfahren lag. Langes kräftiges Erhitzen und Behandeln mit reaktiven Chemikalien, zum Beispiel starken Säuren oder Basen, waren gängige Methoden in der Anfangszeit der Chemie. Damit kann man organische Verbindungen nur zersetzen, nicht aber aufbauen.
Damals wusste man das nicht. Statt dessen nahm man an, dass den Stoffen aus der belebten Natur eine geheimnisvolle Lebenskraft (sie hieß „vis vitalis”) innewohnt, die man aus Stoffen der unbelebten Natur grundsätzlich nicht schaffen kann. Die Umwandlung von anorganischen, nicht aus Lebewesen stammenden Stoffen in organische Stoffe sah man also als unmöglich an. Gläubige Menschen (und bis weit ins 20. Jahrhundert glaubten fast alle Menschen an Gott) waren zum Teil der Ansicht, dies wäre die Anmaßung einer Tätigkeit, die Gott vorbehalten war, nämlich die Erschaffung von Leben, und sahen es als Gotteslästerung.
Im Jahre 1828 gelang es Friedrich Wöhler, aus Ammoniumcyanat, einem Stoff, den man damals als anorganisch ansah, Harnstoff, einen organischen Stoff zu gewinnen. Damit war das eben genannte Argument entkräftet. Aus den oben genannten pragmatischen Gründen hält man die Unterscheidung von Anorganischer und Organischer Chemie jedoch weiterhin aufrecht.
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