Detlev Forst

Industrielle organische Chemie

In diesem und in den folgenden Abschnitten wird die industrielle Herstellung wichtiger organischer Grundchemikalien beschrieben, aus denen man bedeutende Zwischen- und Endprodukte synthetisiert, wie Tenside, Pharmaka, Farbstoffe, Kunststoffe.

Industrielle anorganische Chemie

Als Industriechemikalie steht die Schwefelsaure an erster Stelle. Uber die Menge der produzierten Verbindungen werden jahrlich Listen erstellt, die unter den zehn bedeutendsten Chemikalien mehr anorganische als organische Substanzen ausweisen. In der nachsten Dekade halten sich organische und anorganische Verbindungen etwa die Waage, wahrend ab Nr. 21 organische Verbindungen uberwiegen.

Gewässer und Abwasser

Gewasser sind nach dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) so zu bewirtschaften, das sie dem Wohl der Allgemeinheit und verbunden damit dem Nutzen einzelner dienen. Das Bevolkerungswachstum und der starke Anstieg der industriellen Produktion nach dem Zweiten Weltkrieg fuhrten zu einer zunehmenden Verschmutzung der Gewasser, so das chemische, physikalische und biologische Verfahren zur Abwasserreinigung und zur Trinkwasseraufbereitung entwickelt werden musten.

Bio- und Gentechnologie

Der Begriff Biotechnologie umfasst eine Vielzahl hochst unterschiedlicher Arbeitsgebiete. Dazu gehoren Jahrtausende alte Fermentations-Technologien (fermentum, lat. = Sauerteig, Garung) zur Lebensmittelherstellung aber auch taglich neu publizierte und patentierte Verfahren zur Herstellung neuer Biopharmaka mit gentechnologischen Methoden.

Chemie und Umwelt

„Seitdem Menschen existieren, verandern sie ihre Umwelt. Doch erst in der hoch industrialisierten Gesellschaft und mit der raschen Zunahme der Erdbevolkerung in unserem (20.) Jahrhundert haben Eingriffe in den Naturhaushalt nach Art und Umfang eine Grosenordnung erreicht, die zu einer emsten und weltweiten Gefahr fur die Natur, aber auch fur den Menschen selbst gefuhrt haben.

Wasser und wässrige Lösungen

„Aufgrund der universellen Bedeutung fur alle biologischen Prozesse sowie seiner zentralen Eigenschaften als Losemittel in zahlreichen chemischen Reaktionen liegt es nahe, Wasser fur eine ganz „normale“ Verbindung zu halten. Gerade wegen seiner globalen Prasenz und Verfugbarkeit diente das Wasser mit seinen Eigenschaften denn auch zu Beginn der naturwissenschaftlichen Forschung als Normund Vergleichsgrose bei der physikalisch-chemischen Beschreibung anderer Stoffe. Erwahnt sei hier nur die Skalierung der Temperaturmessung nach Celsius …“[11]

Industrielle organische Rohstoffe

In diesem und in den folgenden Kapiteln wird die industrielle Herstellung ausgewahlter organischer Grundchemikalien beschrieben, aus denen man bedeutende Zwischen- und Endprodukte synthetisiert (Tenside, Pharmaka, Farbstoffe, Kunststoffe).

Die Chemische Bindung

In der Regel findet man in der Natur keine einzelnen Atome, sondem Atomgruppierungen, d.h. miteinander verbundene Atome. Aus energetischen Grunden ist es namlich gunstiger, wenn sich die Atome Bindungspartner suchen und mit diesen zu groseren Gebilden zusammentreten. Aufwelche Weise dieses Zusammengehen erfolgt, hangt von der Elektronenkonfiguration der Atome abo Daher unterscheidet man verschiedene Bindungsarten.

Streifzug durch das Periodensystem

Fur Chemiker ist es eine Selbstverstandlichkeit, die Stellung eines jeden Elementes im Periodensystem auswendig zu kennen, birgt doch diese Stellung viel Information in sich. Wie bereits erlautert, ist mit der Gruppennummer die Elektronenkonfiguration und damit das chemische Verhalten festgelegt. Daher kame es einem Chemiker niemals in den Sinn etwa eine Verbindung NH5 zu postulieren! Wurde er aber trotzdem uber eine derartige Summenformel nachdenken, so ware ihm klar, dass fur N als Element der 1. Achterperiode nur ein Aufbau NH4+H- (Ammoniumhydrid) eine Chance hatte. Hier aber kennt er die stark basischen Eigenschaften des Hydrid-Ions und vermutet richtig, dass eine Saure-Base- Reaktion zu NH3 und H2 eintreten musste. Ein NH5 gibt es also nicht!

Physikalische Chemie chemischer Reaktionen

Es ist zwar recht einfach, chemische Reaktionsgleichungen zu formulieren, ob und in wie weit die aufgestellte Reaktion aber auch wirklich ablauft, ist damit keineswegs ausgesagt. Bei der Formulierung einer Reaktionsgleichung bleiben namlich die entscheidenden energetischen Verhaltnisse unberucksichtigt. Zwei Sparten der Physikalischen Chemie beschaftigen sich mit diesen Fragen: Thermodynamik und Reaktionskinetik. Wenn man sich den Unterschied beider schnell klar machen mochte, kann man zu folgendem alltaglichen Vorgang greifen: ein Wanderer sieht sich auf einer Landkarte den Weg von A nach B an und stellt eine gewisse Luftlinienentfernung fest. Damit weis er aber lediglich, dass diese Entfernung nicht unterschritten werden kann. Schaut er jedoch genauer auf die Karte, so erkennt er, dass der Weg nicht der Luftlinie entspricht und dass zwischen A und B vielleicht ein Berg liegt. Die Luftlinie kann mit der Thermodynamik verglichen werden, der wahre Weg aber mit der Reaktionskinetik. Eine chemische Gleichung allein ist wie eine Landkarte ohne Wege und Hohenlinien.