7

a

A (A): Formelzeichen für die Massenzahl.Abbau: Zerlegung komplizierterer Verbin-dungen in einfachere Stoffe.Beim thermischen A. wird durch langsameTemperatursteigerung z. B. aus kristallwas-serhaltigen Salzen zunächst nach und nachdas Kristallwasser abgespalten, bei weitererTemperaturerhöhung kann es dann zu einerZersetzung des wasserfreien Salzes und zurAbgabe der gasförmigen Spaltproduktekommen, z. B. bei Calciumcarbonat:

Aus den Abbauprodukten kann auf die Zu-sammensetzung der Ausgangsstoffe ge-schlossen werden.Abbaureaktionen spielen nicht nur eine be-deutende Rolle bei der Aufklärung der Zu-sammensetzung und Konstitution anorga-nischer und organischer Verbindungen, son-dern auch bei den Verdauungsvorgängen inden Organismen. Da hierbei Enzyme betei-ligt sind, spricht man von enzymatischemAbbau. Ein Beispiel dafür ist der Abbau vonProteinen zu Aminosäuren.Als biologischen Abbau bezeichnet manallgemein den A. organischer Stoffe durchMikroorganismen (bzw. deren Enzyme),durch den Abfälle dem natürlichen Stoff-kreislauf zugeführt oder auch industriellhergestellte Chemikalien aus der Umweltentfernt werden (Beispiel: Tenside).Abbruchreaktion: Reaktion, die eineKettenreaktion beendet.abdampfen: das Lösungsmittel aus einerLösung durch Erhitzen entfernen.Abfallbehandlung: physikalische, chemi-sche und biologische Verfahrenmit demZieleiner besseren Verwertbarkeit von Abfall( Abfallverwertung). Hierzu gehören z. B.

CaCO3x6H2O25 °C CaCO3+6H2O

CaCO3900 °C CaO+CO2.

Zerkleinern, Verdichten, Entwässern, Ver-brennen, Zentrifugieren, Extraktion, Filtra-tion, Neutralisation oder Kompostieren. Seit2005 ist es in Deutschland verboten, unbe-handelte Abfälle zu deponieren.Abfallverwertung: die Rückführung vonAbfällen in denWirtschaftskreislauf. Unter-schieden wird zwischen der stofflichenVerwertung, bei der Rohstoffe durch ausAbfällen gewonnene Stoffe ( Recycling) er-setzt werden oder die stofflichen Eigen-schaften der Abfälle in anderer Weise ge-nutzt werden, und der energetischen Ver-wertung, die den Einsatz von Abfällen zurEnergiegewinnung umfasst, meist durchVerbrennen zur Stromerzeugung. Letzteresist aber nur dann sinnvoll, wenn die dabeianfallende Abwärme als Fern- und/oder in-dustrielle Prozesswärme genutzt wird.Abgase: Atmosphärenchemie.Abgaskatalysator: Katalyse.Abrauchen: das Entfernen flüchtiger Ver-bindungen aus festen Substanzen durch Er-hitzen.Abscheidungspotenzial: Zersetzungs-spannung.Absetzen: Sedimentation.absolute Atommasse: Atommasseabsolute Temperatur: TemperaturAbsorption [zu lat. absorbere, absorptum»verschlucken«]:◆ Aufnahme von Gasen durch Flüssigkei-ten oder feste Körper (Absorptionsmittel,Absorbenzien), wobei sich ein Gleichge-wicht einstellt zwischen dem im Absorbensgelösten und dem im darüberliegenden Gas-raum befindlichen Gas.◆ Abnahme der Intensität einer Strahlungbeim Durchgang durch Materie, wobei einTeil der Strahlung in andere Energieformenwie z. B. Wärme umgewandelt wird.Absorptionsbanden: Infrarotspektro-skopie.Absorptionsspektral|analyse: Spek-tralanalyse.

A

8

Abstumpfung

Abstumpfung: Verringerung der Konzen-tration von Hydronium- oder Hydroxid-Io-nen in einer Lösung durchZugabe vonBasenbzw. Säuren oder Salzen ohne berschrei-tung des Neutralpunktes. Gibt man zu einerSäure (HA; A Säurerest) A—-Ionen oder zu ei-ner Base (B) BH+-Ionen (z. B. in Form einesSalzes der Säure bzw. der Base), so werdendie folgenden chemischen Gleichgewichtenach links verschoben, was gleichzeitig eineAbnahme der sauren bzw. basischen Wir-kung der jeweiligen Lösungen zur Folge hat:

H2O+HA e H3O++A—

bzw.

H2O+B e OH—+BH+ .

Abwasserreinigung: siehe TopthemaSeite 9.Ac: Zeichen für Actinium.Acet|aldehyd: Aldehyde.

Acetale: organische Verbindungen mitzwei Ethergruppen am selben Kohlenstoff-atom, die durch Kondensation von Alde-hyden mit zwei Molekülen Alkohol über dieZwischenstufe des Halbacetals entstehen:A. sind meist angenehm riechende Flüssig-keiten und dienen u. a. als Geruchsstoffe.Die in analoger Weise aus Ketonen entste-henden Verbindungen werden Ketale ge-nannt.

Acetate [lat. acetum »Essig«]:◆ Salze der Essigsäure, CH3COOH.Man er-hält diese meist wasserlöslichen Salze durchErsatz des Wasserstoffatoms der Carboxy-Gruppe (—COOH) durch ein Metallatom.◆ Trivialname für die Ester der Essigsäuremit Alkoholen. Bei ihnen ist das Wasser-stoffatom der Carboxy-Gruppe durch einenAlkylrest ersetzt, etwa beim Ethylacetat:CH3—COOC2H5.Acetatfaser: eine Synthesefaser auf derBasis von Celluloseacetaten ( Cellulose-ester).Aceton: Ketone.Acetonitri

¯l: Nitrile.

Acetophenon: Ketone.Acetylen: Trivialname für Ethin.Acetyli

¯de: Ethin.

Acetylsalicylsäure: Hydroxysäuren.Achterschale: eine Elektronenschale( Orbitalmodelle) mit zwei Elektronen ins-Zuständen (Nebenquantenzahl l = 0) undsechs Elektronen in p-Zuständen (l = 0).Solche Schalen sind bei den Edelgasatomen(außer Helium) gerade aufgefüllt (Edelgas-konfiguration; Elektronenkonfiguration)und daher sehr stabil.Acidimetrie: Neutralisationstitration.Acidität: die Fähigkeit einer Verbindung,als Säure zu wirken ( Säuren und Basen);auch Maß für die Säurestärke (Hydronium-Ionen-Konzentration) einer Lösung.Acrole|in: Aldehyde, Fette.Acrylglas: Kunststoffe.Acrylnitril: Nitrile.Acrylsäure: Carbonsäuren.Acti

¯nium [zu griech. aktis, aktinos

»Strahl«]: radioaktives chemisches Elementder Actinoide, Zeichen Ac, OZ 89, Massen-zahl des langlebigsten Isotops: 227.Actino|i

¯de [griech. idea »Aussehen«]: Reihe

von inneren bergangselementen im Pe-riodensystem der Elemente. Man bezeich-net damit die chemischen Elemente mitden Ordnungszahlen 90 (Thorium) bis

Fortsetzung auf Seite 12

C O

H

R C OH

H

R

OR'

C OR''

H

R

OR'

+ HOR' [H+]

Aldehyd Halbacetal

Acetal

+ HOR''; – H2O [H+]

Acetale: Herstellung

9

TOPTHEMA

Unter Abwasserreinigung verstehtman die Entfernung schädlicherInhaltsstoffe aus dem in großen

Mengen in Haushalt, Gewerbe und In-dustrie anfallenden verschmutzten Was-ser. Eine Reinigung ist u.a. deswegennötig, weil die natürliche Selbstreini-gung der Gewässer (Flüsse, Seen) beidirektem Einleiten dieser Abwässerüberfordert wäre. Die Abwasserreini-gung ist ein aufwendiger Prozess.

Schmutz- und Schadstoffe imAbwasserSubstanzen wie Mineralöle, Fette, Ei-weiße, Zucker, Cellulose, Detergenzien,viele Salze sowie Sand finden sich v.a.in häuslichen Abwässern und liegen ge-löst, kolloidal, fein- und grobdispers vor;man fasst sie unter dem BegriffSchmutzstoffe zusammen. Zu denSchadstoffen rechnet man verschie-dene organische Verbindungen, insbe-sondere einige chlorhaltige, sowie diemeisten Schwermetallverbindungen.

Die in Haushaltsabwässern enthalte-nen Stickstoff- und Phosphorverbindun-gen gehören streng genommen nicht zuden Schadstoffen, da sie sogar eineDüngewirkung auf Algen und Wasser-pflanzen ausüben. Bei zu hohem Eintragkommt es jedoch zu einer berdüngung(Eutrophierung) der Gewässer und da-mit zu einem übermäßigen Wachstumdieser Organismen. Das nachfolgendeAbsterben der Organismen und der bak-terielle Abbau des entstehenden Faul-schlamms kann im Wasser Sauerstoff-mangel bewirken. Alle auf Sauerstoff an-gewiesenen Lebewesen werden damitvernichtet; man sagt auch, das Gewäs-ser »kippt um«.

Die Reinigung gewerblicher und in-dustrieller Abwässer ist aufgrund ihreshöheren Schmutz- und Schadstoffge-halts sowie der oft erhöhten Temperatu-ren (geringerer Sauerstoffgehalt) pro-blematischer als diejenige von Abwäs-sern aus Haushalten. Viele Betriebemüssen ihre Abwässer einer chemischen

Abwasserreinigung

Rechen- undSiebanlage Sandfang Vorklärbecken

Zulauf-verteiler

Faulgas

SchlammSand

gereinigtes Abwasser (zum Vorfluter)

Faulbehälter

Nachklär-becken

Belebungs-becken

Luft

Rücklauf-schlamm

Abwasser

Schlamm

Schlammtrocknung

(Abb. 1): Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren

10

Abwasserreinigung

Dekontamination unterziehen, bevordiese über die Kanalisation den Kläran-lagen zugeführt werden.

Arbeitsweise einer KläranlageEine moderne Kläranlage umfasst i.d.R.drei Reinigungsstufen: die mechani-sche/physikalische, die biologische unddie chemische Reinigungsstufe.

In der mechanischen Reinigungs-stufe werden makroskopische Verunrei-nigungen entfernt. Diese machen imSchnitt 20—30% der gesamten Schmutz-stoffe aus. Grob- und Feinrechen haltenalle Objekte zurück, die größer als etwa15mm sind. Sand und Kies sammelnsich im Sandfang. Mithilfe von Abschei-dern werden aufschwimmende Stoffewie Fett und Öl abgetrennt. Das Wasserdurchläuft nun langsam ein Vorklärbe-cken, in dem sich Fasern und feinkör-nige Substanzen absetzen.

Die biologische Reinigungsstufeentfernt rund 90% der restlichen Verun-reinigungen. Man verwendet dazu ent-weder berieselte Tropfkörper, d.h.

große Brocken aus Lava, Schlacke oderKunststoff, die mit einem »Rasen« ausAlgen, Protozoen und Pilzen überzogensind, oder Belebtschlammbecken (Abb.),in denen sich Bakterienkulturen befin-den, die durch Einblasen von Luft mitSauerstoff versorgt werden.

Im aeroben Bereich der biologischenReinigungsstufe werden Ammonium-Ionen bakteriell über Nitrit- zu Nitrat-Ionen oxidiert (Nitrifikation):

2NH+4+3O2+2H2O f 2NO—

2+4H3O+

2NO—2+O2 f 2NO—

3

An die aerobe Zone schließt sich eineanaerobe an, in der das Nitrat zum größ-ten Teil zu elementarem Stickstoff redu-ziert wird (Denitrifikation, ⟨H⟩= enzy-matisch übertragener Wasserstoff):

2NO—3+12⟨H⟩f 6H2O+N2 ↑

Die chemische Reinigungsstufedient v.a. der Verringerung des Phos-phat- und Schwermetallgehalts. Man be-dient sich hier verschiedener Fällungsre-

(Abb. 2): eine moderne Anlage zur Abwasserreinigung mit mehreren Klärstufen

11

TOPTHEMA

aktionen ( Fällen). Phosphate werden inForm schwerlöslicher Eisen(iii)- oderAluminiumphosphate gefällt. Bei der Zu-gabe von Eisen- oder Aluminiumsalzenkommt es zudem zu einer Koagulationvon Schwebstoffen (Kolloidteilchen), diesich zusammenballen und ausflocken( Kolloide). Flockungsmittel wie Poly-acrylamid beschleunigen diesen Pro-zess.

Viele Schwermetalle bilden bei ho-hen pH-Werten und in Gegenwart vonCarbonat-Ionen schwer lösliche Hydro-xide und Carbonate. Zu diesem Zweckversetzt man das Abwasser zum Ab-schluss der chemischen Dekontamina-tion mit Natronlauge, Natriumcarbonatoder Calciumhydroxid.

In allen drei Reinigungsstufen fälltKlärschlamm an. Man sammelt ihn inFaultürmen, wo er durch anaerobe Bak-terien vergoren wird. Dabei bilden sichFaulgase, die zu 60—80% aus Methan,zu 20—25% aus Kohlenstoffdioxid undverschiedenen weiteren Gasen beste-hen. Dieses als Biogas bezeichnete Ge-misch wird in Tanks gespeichert undkann zum Heizen oder zur Stromgewin-nung genutzt werden. Nach 20 bis 30Tagen ist der Schlamm ausgefault undkann i.d.R. als Dünger in der Landwirt-

schaft genutzt werden. Ausgenommensind hier stark schwermetallhaltigeSchlämme, die verbrannt werden. Dieanfallende Asche muss Sondermüllde-ponien zugeführt werden.

Besichtige eine kommunale Kläranlageund das städtische Wasserwerk. Die Be-treiberfirmen bieten vielerorts Besich-tigungstermine an. Eindrucksvoll istauch eine Führung durch die »Unterwelt«von Großstädten, das Kanalisationssys-tem.

www.klaerwerk-online.de Informatio-nen rund um die Abwasserreinigung

www.wasser-wissen.de Institut fürUmweltverfahrenstechnik der Univer-sität Bremen

Mudrack, Klaus und Kunst, Sabine: Bio-logie der Abwasserreinigung. Heidel-berg (Spektrum Akademischer Verlag)52009.

Kainz, Harald: Siedlungswasserbau undAbfallwirtschaft. Wien (Manz-Verlag)32007.

tipp

www

literatur

GärungAbwasserreinigung

Sauerstoffbedarf

Schadstoffe

persistente Stoffe

Waschmittel

Fällen

Kolloid

Tenside

Biogas

Niederschlag

disperse SystemeSedimentation

12

acyclische Verbindungen

103 (Lawren-cium),die imPeriodensystemaufdasElementmit Ordnungszahl 89 (Actinium) folgen.(Nach den IUPAC-Regeln wird auch das Acti-nium in die Gruppe der A. einbezogen.)Alle A. sind radioaktiv. Ihre Atome weisendie prinzipielle Elektronenkonfiguration[Rn]5f1—14 6d1 7s2 auf, bei der wegen der ge-ringen Energieunterschiede zwischen denEnergiestufen 5f und 6d auch Abweichun-gen auftreten können. Bei den A. wird dem-nach die drittäußerste Schale aufgefüllt. Dadie Elektronenverteilungen der äußerstenundmit einigen Ausnahmen auch der zweit-äußersten Schalen bei diesen Atomen über-einstimmen, besitzen sie dieselben chemi-schen Eigenschaften wie das Element Acti-nium, das in der Außenschale zwei s-Elek-tronen und in der zweitäußersten Schale eind-Elektron aufweist.

acyclische Verbindungen: aliphatischeVerbindungen.Acylierung: Bezeichnung für eine Reak-tion, bei der eine Acylgruppe, R—CO—( Carbonsäuren), in eine organische Verbin-dung eingeführt wird (z. B. durch Friedel-Crafts-Reaktion).Addition [zu lat. addere, ad-ditum »hinzufügen«]: Anla-gerung von Atomen oderAtomgruppen an eine Mehr-fachbindung. Man unter-scheidet die elektrophile, nu-kleophile und radikalische

Addition. Bestimmend bei der A. ist die re-lativ leichte Polarisierbarkeit der p-Elektro-nen ( Alkene).Bei der elektrophilen A., z. B. von Brom aneine Doppelbindung, erfolgt zunächst dieAnnäherung eines durch die p-Elektronen-wolke des Alkens oder eine Lewis-Säure(z. B. Aluminiumbromid, AlBr3) polarisier-ten Brommoleküls an die Doppelbindung.Von dem entstehenden p-Komplex spaltetsich ein Bromonium-Ion ab, das sich in ei-nem zweiten Schritt an der der Kontaktstelleentgegengesetzten Seite anlagert (Abb. 1).Bei der A. von protolysierbaren Verbindun-gen, z. B. von Halogenwasserstoffen, bil-det die Anlagerung des Protons H+ dengeschwindigkeitsbestimmenden Schritt; andas entstehende Carbenium-Ion wird in ei-nem zweiten Schritt das entsprechende An-ion rasch angelagert (Abb. 2).

Bei asymmetrischenAlkenen folgt die A. un-symmetrischer Verbindungen, z. B. von Ha-logenwasserstoffen, der Markownikow-Re-gel. So bildet sich etwa bei der A. von Brom-wasserstoff an Propen von den beiden mög-lichen Monobrompropanen nur das2-Brompropan, da als Zwischenstufe das

Fortsetzung von Seite 8

Br

+ Br2

Br

Br

Alken

p-Komplex

Bromonium-Ion

C C– Br –

+ Br –

C

Br

C

Br

d

CC CC

d +

–

+

Addition (Abb. 1): elektrophile Addition

C

H

C C

H

Br+ H+ + Br

CC C+ –

Addition (Abb. 2): Addition von Bromwasserstoff

13

Addition

a

H2C CH CH CH2Br

H2C CH CH CH2

BrBr1,2-Dibrombut-3-en

1,4-Dibrombut-2-en

H2C CH CH CH2

BrBr

1,2-Addition

bei niedrigerTemperatur

1,4-Addition

bei höhererTemperatur

+ Br–

H2C CH CH CH2

H2C CH CH CH2Br

+ Br+

Butadien

+

+

(Abb. 6): Addition an konjugierte Diene

C C

H3C

H3C

C C

H3C

H3C

Br

H3C

CH3C C

H Br

Br H+ +

(Abb. 5): radikalische Addition

+ H+ C

O

H

C C C

OH

X

XC C

O

H

C

X

Enol

CC C

O

H

CCC

O

CC+

+

–

C

(Abb. 4): nukleophile Addition

H3C CH CH2

Propen

primäresCarbenium-Ion

1-Brompropan

sekundäresCarbenium-Ion

2-Brompropan

H3C CH2

H3C CH

CH2 H3C CH2 CH2

Br

H3C CH

Br

Br –

Br –

+ H+

CH3 CH3

+

+

(Abb. 3): Addition an asymmetrische Alkene

14

Additiv

stabilere sekundäre Carbenium-Ion ent-steht (Abb. 3).Ein Spezialfall der elektrophilen A. ist die io-nische Polymerisation. Hierbei wirkt dasals Zwischenprodukt entstehende Carbeni-um-Ion als elektrophiles Teilchen auf andereDoppelbindungen und löst so eine Ketten-reaktion aus.Die nukleophile A. erfolgt, wenn an derDoppelbindung Substituenten mit —I-Ef-fekt ( induktiver Effekt) sitzen, z. B. eineCarbonylgruppe. Dadurch wird die Elek-tronendichte an der Doppelbindung verrin-gert (Abb. 4).Die radikalische A. erfolgt in unpolaren Lö-sungsmitteln und in Gegenwart von Radi-kalbildnern. Das angreifende Radikal wirdentgegen der Markownikow-Regel an derräumlich günstigsten Stelle angelagert(Abb. 5).

Bei der A. an konjugierte Diene entstehtnach der Anlagerung des Brom-Kations einmesomeriestabilisiertes Carbenium-Ion,dessen positive Ladung auf die Kohlenstoff-atome in 2- und 4-Stellung verteilt ist. Ent-sprechend entstehen zwei Produkte(Abb. 6).Die A. an der leicht polarisierbaren Carbo-nylgruppe kann elektrophil am Sauerstoff-atom oder nukleophil am Kohlenstoffatomerfolgen (Abb. 7; Aldehyde, Cannizzaro-Reaktion).Additiv: Bezeichnung für einen Stoff, deranderen Stoffen in kleinen Mengen zuge-setzt wird, um ihnen besondere Eigenschaf-ten zu verleihen; z. B. Antiklopfmittel,Weichmacher.Adeni

¯n: Nucleinsäuren, ATP.

Adenosi¯n: Nucleoside.

Adenosi¯nphosphate: Nucleotide, ATP.

dd+

OC OC+ –ñ

Addition (Abb. 7): Polarität einerCarbonylgruppe

Adhäsion

Natürliche Antihaftbeschichtungen

Weberameisen besitzen auf der Unter-seite ihrer Füße Haftkissen. Diese son-dern einen Sekretfilm ab, der es ihnen er-möglicht, mithilfe von Adhäsion selbstauf glatten Flächen Halt zu finden.Fleischfressende Kannenpflanzen setzendiesen Haftmechanismus mit biologi-schen Antihaftbeschichtungen außerKraft. Einige Arten halten den Rand ihrerzu Kannen geformten Blätter ständig be-netzt, entweder mit Wasser oder Nektar,sodass die Haftkissen der Ameisen wir-kungslos sind. Die Ameisen rutschendann in das Innere der kannenförmigenBlätter ab und landen im Verdauungs-sekret.Andere Kannenpflanzenarten wie z. B.Nepenthes alata nutzen den Aquaplaning-Mechanismus nur bei Tau und Regen.Bei trockenemWetter können die

Ameisen ohne Probleme auf den Kan-nenrändern laufen und den Nektar ein-sammeln. Rutschen die Insekten hinge-gen vom Rand ab, gibt es für sie keinEntrinnen mehr. Denn die Innenwanddieser Kannen ist mit einer doppeltenWachsschicht bedeckt, die als optimaleGleitfalle fungiert. Die obere Schicht be-steht aus lediglich 30–50nm großenWachsplättchen, welche die Füße derAmeisen verschmutzen und auf dieseWeise weniger haftfähig machen. Dieuntere Schicht ist fester als die obereund so aufgebaut, dass sie die Haftflä-che für die Insektenfüße verringert. Wieauf Glatteis rutschen die Insekten in dieTiefe der Falle. Das Antihaftsystem derKannenpflanzen dient als Vorbild fürdie Entwicklung von sog. bionischenAntihaftfolien.

15

Affinität

a

Adhäsion [zu lat. adhaerere, adhaesum»anhaften«]: das Aneinanderhaften ver-schiedener Körper. Die A. wird durch anzie-hende Kräfte verursacht, die zwischen denMolekülen der beiden Körper an den Berüh-rungsflächen wirken. Da solche Adhäsions-kräfte nur über sehr kleine Entfernungenhinweg wirken können, ist es erforderlich,die beiden Körper in innige Berührung mit-einander zu bringen. Beispiele sind das Auf-pressen von Druckerschwärze auf Papieroder das Auftragen von Klebstoff auf die zuklebenden Flächen.adiabatisch: Zustandsänderung einesGases.Adipi

¯nsäure: Dicarbonsäuren.

ADI-Wert, Abk. für engl. acceptable dailyintake (»annehmbare tägliche Auf-nahme«): diejenige Höchstmenge einerSubstanz, die beim Menschen bei lebens-langer täglicher Aufnahme keine Schädenhervorruft.

ADP: ATP.Adsorption [zu lat. ad »an« und sorbere»verschlucken«]: Anlagerung von Gasenoder gelösten Substanzen an der Oberflächeeines festen Stoffes (bei porösen Stoffenauch an der inneren Oberfläche!). Der ad-sorbierte Stoff wird Adsorbat genannt; denadsorbierenden Stoff (z. B. Aktivkohle oderKieselsäuregel) bezeichnet man als Adsor-bens oder Adsorptionsmittel.Adsorptions|chromatografie: diejeni-gen Methoden der Chromatografie, derenTrennwirkung auf der unterschiedlich star-ken Adsorption der zu trennenden Mole-küle an der stationären Phase beruht.A|erosol: Kolloid.Affinität [zu lat. affinis »angrenzend«, »be-nachbart«]: Maß für das Bestreben zweierStoffe, miteinander zu reagieren; auch Be-zeichnung für die »chemische Triebkraft«,die zur Verbindung chemischer Elementeund Moleküle führt. Nach J. H. van t’Hoff

Adsorption

Die »Cola-Menthos-Fontäne«

In Flüssigkeiten gelöste Gase wie Kohlen-stoffdioxid werden von rauen, festenOberflächen adsorbiert. Wenn genügendGasmoleküle auf einer solchen Fläche zu-sammentreffen, bilden sich Gasbläschen.Besonders eindrucksvoll zeigt sich diesesPhänomen bei der »Cola-Menthos-Fon-täne«: Man stellt hierzu eine 2-Liter-PET-Flasche Cola light im Freien (!) auf eineebene Fläche, schraubt den Deckel ab,lässt vier Pfefferminz-Kaudragees (z. B.»MenthosY«) aus einem leeren Brause-tablettenröhrchen in die Flasche fallenund entfernt sich schleunigst. Währenddie Dragees auf den Boden der Colafla-sche fallen, adsorbieren sie an ihrersehr rauen Oberfläche bis dahin in der

Flüssigkeit gelöstes Kohlenstoffdioxid.Dieses findet sich an der Oberflächeschnell zu immer größeren Blasen zu-sammen, die sich von der Oberflächeablösen und nach oben steigen. Die auf-steigende Strömung reißt weitere Koh-lenstoffdioxidblasen mit, die ebenfallsnach oben aufsteigen. Am Flaschenhalsverengt sich der Strömungsquerschnitt,sodass nach den Gesetzen der Hydrody-namik Druck und Strömungsgeschwin-digkeit stark zunehmen. Die nach obenschießenden Kohlenstoffdioxidblasenreißen gleichzeitig viel Flüssigkeit mitnach außen– aus der Flaschenöffnungschießt eine eindrucksvolle, hohe Cola-Fontäne heraus!

16

Aflatoxine

ist die A. einer Reaktion die auf dem Wegüber einen Gleichgewichtszustand erreich-bare maximale Nutzarbeit, die bei isotherm-isobarer Reaktionsführung ( isotherm,isobar) gleich der Änderung der freien En-thalpie DG ist; je stärker negativ DG ist,desto größer ist die Tendenz zum Ablauf derReaktion.Aflatoxi

¯ne [Kw. ausAspergillus f lavus und

Toxin]: giftige Stoffwechselprodukte vonSchimmelpilzen, v. a. Aspergillus f lavus, diebeim Menschen u. a. Leberkrebs hervorru-fen können. A. zeigen im UV-Licht starkeFluoreszenz.

Ag [Abk. von lat. argentum »Silber«]: Zei-chen für Silber.Aggregation [zu lat. aggregare »beigesel-len«] (Aggregat): lockere Zusammenlage-rung und Anhäufung von Atomen oder Mo-lekülen.Ein Sonderfall der A. ist die Zusammenlage-rung gleichartiger Atome und Moleküle, dieals Assoziation bezeichnet wird.Aggregatzustände (Zustandsformen):Bezeichnung für die drei Erscheinungsfor-men (fest, flüssig, gasförmig), in denenein Stoff vorliegen kann. Die wichtigstenKennzeichen der drei A. sind folgende:

Kondensationswärmeund

Erstarrungswärmewerden frei.

Erstarren

Schmelzen Verdampfen

Kondensieren

Sublimieren

Verfestigen

Verdampfungswärmemuss zugeführt werden.

Schmelzwärme musszugeführt werden.

Erstarrungswärmewird frei.

Kondensationswärmewird frei.

fest gasförmigflüssig

Schmelzwärme undVerdampfungswärme

müssen zugeführtwerden.

Aggregatzustände: bergänge zwischen den Aggregatzuständen

17

aktives Zentrum

a■ Ein fester Körper besitzt ein bestimmtesVolumen und eine bestimmte Form. Erkann kristallin oder amorph sein.

■ Eine Flüssigkeit besitzt ein bestimmtesVolumen, aber keine bestimmte Form, sienimmt vielmehr stets die Form des Gefä-ßes an, in dem sie sich befindet, und bil-det dabei eine Oberfläche.

■ Ein Gas hat weder ein bestimmtes Volu-men noch eine bestimmte Form. Esnimmt jeden ihm zur Verfügung stehen-den Raum ein und bildet dabei keineOberfläche.

Erhitzt und komprimiert man ein System, indem die flüssige und gasförmige Phase ne-beneinander vorliegen, bis zum kritischenDruck bzw. zur kritischen Temperatur, sowird der kritische Zustand erreicht, beidem beide Phasen nicht mehr unterscheid-bar sind. Oberhalb dieses kritischen Punk-tes liegt nur noch eine Phase vor (überkri-tische Phase). Für Wasser beispielsweiseliegt der kritische Druck bei 2,21x107Pa, diekritische Temperatur bei 647,30K.Die meisten Stoffe können, je nach Tempe-ratur und Druck, in allen drei A. existieren.Bei tiefen Temperaturen sind sie fest, beimittleren flüssig und bei hohen Temperatu-ren gasförmig. Ein niedriger Druck ermög-

licht den bergang in denGaszustand schonbei geringerer Temperatur ( Zustandsdia-gramm). Manche Stoffe können auch ohnezunächst flüssig zu werden vom gasförmi-gen in den festen bzw. vom festen in den gas-förmigen A. übergehen ( Sublimation). Allebergänge zwischen den einzelnen A. (s.

Abb.) vollziehen sich unter Energiezufuhrbzw. -abgabe. Beim Schmelzen und Ver-dampfen muss Energie zugeführt werden( Schmelzwärme, Verdampfungswärme),beim Erstarren und Kondensieren ( Kon-densation) wird Energie frei (Erstarrungs-wärme, Kondensationswärme). Dabei ist dieSchmelzwärme gleich der Erstarrungs-wärme und die Verdampfungswärme gleichder Kondensationswärme.Bei sehr hohen Temperaturen geht Materiein einen vierten A. über, den Plasmazu-stand, in dem sich Elektronen von den Ato-men abgelöst haben und ein »Gas« ausfreien Elektronen und positiven Ionen vor-liegt.Akkumulator [zu lat. accumulare »anhäu-fen«]: auf- und entladbarer elektrochemi-scher Energiespeicher.aktives Zentrum: derjenige Oberflächen-bereich bei Enzymen, an dem das Substratbindet.

exotherme ReaktionE endotherme ReaktionE

AktivierungsenergieA + B

frei werdende Energie

C + D

Reaktionsweg

Aktivierungsenergie

A + B

aufgewendete Energie

C + D

Reaktionsweg

Aktivierungsenergie: bei exothermer bzw. endothermer Reaktion A+B → C+D

18

Aktivierungsenergie

Aktivierungsenergie: eine energetische»Schwelle«, die überwunden werden muss,um eine chemische Reaktion in Gang zubringen. Von der Höhe der A. hängt die Re-aktionsgeschwindigkeit ab ( Arrhenius-Gleichung). Auf die Reaktionswärme wirktsich die A. nicht aus, da sie im Verlauf derReaktion zurückgewonnen wird (Abb. S. 17).Aktivität:◆ bei Elektrolyten die wirksame Ionenkon-zentration a. Sie ist mit der tatsächlichen Io-nenkonzentration c über den Aktivitätsko-effizienten f verknüpft, der stets kleiner als1 ist:

f = a/c .

◆ optische Aktivität.Aktivkohle: vorwiegend aus mikrokristal-linem Grafit ( Kohlenstoff) bestehendeKohle mit besonders poröser Struktur; her-gestellt z. B. aus Holz, Torf, Steinkohle oderauch Blut und Knochen durch Verkohlung.Die für die Verwendung als Adsorptionsmit-tel nötige große innere Oberfläche (500 bis1 500 m2/g) erhält man durch berleiten vonWasserdampf oder durch Zusatz von Zink-chlorid, das nach dem Erhitzen ausgewa-schen wird.Akze

˙ptor [zu lat. accipere, acceptum,

»empfangen«]: Atom oder Molekül, das einoder mehrere Elektronen, Protonen, Atome,Ionen oderMoleküle anlagern kann. Der Ge-gensatz zum A. ist der Donator.Al: Zeichen für Aluminium.Alani

¯n: Aminosäuren.

Alaune [aus gleichbed. lat. alumen]: eineKlasse von Doppelsulfaten der Zusammen-setzung MIMIII(SO4)2x 12H2O. Auf ein ein-wertiges und ein dreiwertigesMetall-Ion (MI

bzw. MIII) kommen also zwei Sulfat-Ionen(SO2—

4 ) und zwölf Moleküle Kristallwasser.Als MI können z. B. K+ , Na+ oder auch NH+

4

auftreten, alsMIII z. B. Al3+ , Fe3+ oder Cr3+. Inwässriger Lösung zerfallen die A. vollständigin die einzelnen Ionen.

Am bekanntesten ist der Kaliumalaun,KAl(SO4)2x 12H2O, auch kurz A. genannt,der früher u. a. zum Gerben von Häuten so-wie als Beize in der Färberei benutzt wurde.Tiefrotviolette, oktaedrische Kristalle bildetder Kaliumchromalaun, KCr(SO4)2x 12H2O,der zu den gleichen Zwecken verwendetwurde.Albumi

¯ne [zu lat. albumen »Eiweiß«]:

wichtige Gruppe von Proteinen, die in grö-ßerenMengen nur in tierischen Organismenauftreten, z. B. im Eiklar des Hühnereis, imBlut (Serumalbumin) und in der Milch. Ingeringen Mengen sind sie in Pflanzensamenenthalten. A. sind vorwiegend aus denAminosäuren Glutaminsäure und Aspara-ginsäure, Leucin und Isoleucin aufgebaut.Sie sind gut wasserlöslich und gerinnenbeim Erhitzen.Alchemie (Alchimie) [von arab. al-k˜miya’»Chemie«]: siehe Topthema Seite 19.Aldehyde [Kw. aus lat. alcohol(us) dehy-drogenatus]: organische Verbindungen, dieals funktionelle Gruppe die Aldehydgruppe(—CHO) enthalten. Allgemeine Formel:

Die systematischen Namen der A. werdengebildet, indem man an den Namen desKohlenwasserstoffs gleicher Kohlenstoff-zahl die Endung -al anhängt. Gebräuchli-cher als die systematischen sind jedoch oftdie herkömmlichen Namen (vgl. Tab.).Die niederen A. sind wasserlöslich, flüchtigund von unangenehm stechendem Geruch,die höheren sind wasserunlösliche Fest-stoffe mit z. T. angenehmem Geruch (Be-standteil natürlicher Riechstoffe). Die Her-stellung der A. erfolgt durch milde Oxida-tion von primären Alkoholen; technischwerden sie durch Oxidation von Alkenenoder durch Oxosynthese hergestellt. Die bei

R C

H

O

Fortsetzung auf Seite 22

19

TOPTHEMA

Die Alchemie (auch: Alchimie) giltals Vorläuferin moderner Natur-wissenschaft und Technik, insbe-

sondere der Chemie. Die Blütezeit derauch als geheime oder schwarze Kunstbezeichneten Alchemie war die späteAntike und das Mittelalter, doch ihreWurzeln sind viel älter. Sie liegen einer-seits im Erfahrungsschatz uralter Hand-werke, zu denen das Schmieden undSchmelzen, das Gerben und Färben, dasGären und Brauen sowie die Herstellungvon Glas und Keramik gehören, anderer-seits bei den Priestern und Heilkundi-gen.

Vom »Stein der Weisen« zupraktischen ErfindungenIn allen Kulturkreisen besaß die Alche-mie neben der praktisch-stoffkundlichenauch immer eine religiös-mystischeKomponente. Sie äußerte sich im Stre-ben, den »Stein der Weisen« zu finden,

der die Umwandlung von unedlen Stof-fen in Gold ermöglichen und aus demsich das Elixier des ewigen Lebens zube-reiten lassen sollte. Obwohl sich nahezualle Alchemisten ernsthaft bemühten,diese Ziele zu erreichen, fielen die meis-ten bei ihren adligen Geldgebernschließlich wegen der Nichteinhaltungihrer Versprechungen in Ungnade undwurden wegen Betrugs und Quacksalbe-rei bestraft.

Den alchemistischen Experimentenentsprangen jedoch eine Reihe vonüberaus nützlichen und wissenschaftlichbedeutenden Entdeckungen bzw. Wie-derentdeckungen. Zu nennen sind hierdas Schwarzpulver, zu dessen »Erfin-dung« R. Bacon im 13. Jh. von Berichtenaus China inspiriert wurde; die Heilmit-tel von Paracelsus, dem Begründer derIatrochemie im 16. Jh.; der 1699 durchH. Brand entdeckte und 1753 von A. S.Marggraf als Element erkannte Phos-

Alchemie

(Abb.1): AllegorischeDarstellung der Sub-stanzen Mercurius(Quecksilber) undSulphur (Schwefel)

20

Alchemie

phor sowie das Porzellan, das J. F. Bött-ger in Meißen 1709 herstellte.

Zwischen dem 15. und 17. Jh. entwi-ckelte sich allmählich eine entmystifi-zierte Sichtweise der Natur, und manversuchte, ihre Gesetzmäßigkeiten ra-tional zu erkennen. Die Alchemietrennte sich in die Chemie, die alsexakte Wissenschaft auf wiederholbareVersuche und beweisbare Erkenntnissesetzte, und die neue Alchemie, die alsesoterische Wissenschaft noch bis ins20. Jh. Anhänger behielt.

Grundlagen der AlchemieDie philosophischen Grundlagen derAlchemie bestehen v.a. aus den Schrif-ten der griechischen Naturphilosophen.

metische (geheime) Kunst zurück. Siebezieht sich auf Hermes Trismegistos,den griechischen Namen des ägypti-schen Gottes der Gelehrsamkeit, Thot,der auch dem lateinischen Gott Mercu-rius entsprach. Der Grundgedanke beider hermetischen Kunst war, dass alleMaterie lebendig sei, und das Ziel wardie Nachahmung natürlichen Wachs-tums auf chemischem Wege, insbeson-dere das Wachsen von Gold in der Erde.Im Mittelalter sah man auch die Schaf-fung eines Homunkulus, eines künstli-chen Menschen, als Ziel an.

Der Weg zum Ziel, das Magisterium,hatte sieben, in erweiterter Form zwölfStufen, die den Einflüssen der Gestirneunterlagen. Dabei sollte eine magische

(Abb. 2): Der legendenumwobene Gelehrte undAlchemist Doktor Faustus in einem »magischenKreis« (Holzschnitt von 1636)

Besonders Aristoteles(*384 v.Chr., †322 v.Chr.)prägte ihre Entwicklung mitseiner Lehre von den Elemen-ten. Er betrachtete die vierElemente Erde, Wasser, Luftund Feuer als verschiedeneZustandsformen einer Grund-materie, die vom fünften Ele-ment Äther, den die Alchemis-ten Quintessenz nannten,durchdrungen werden. DieSchaffung der Quintessenzdurch die Vereinigung vonGegensätzen war das Ziel al-chemistischer Prozesse.

In der Spätantike kamenorientalische Einflüsse, As-trologie und Elemente desGnostizismus hinzu, einervon der christlichen Kircheerbittert bekämpften Heils-lehre, in der das Licht dasGute und die Materie dasBöse verkörpert. Auf dieGnostiker geht die Bezeich-nung der Alchemie als her-

21

TOPTHEMA

Tinktur erzeugt werden, die unedle inedle Metalle verwandelt:

Wie man sieht, gehören viele alche-mistische Arbeitsgänge noch heute zuralltäglichen Praxis der Chemie.

Ein Zinkblech wird »vergoldet«, wennman es einige Minuten in verdünntewässrige Kupfersulfatlösung taucht, mitWasser abspült und abschließend in diereduzierende Brennerflamme ( Flamme)hält. Das abgeschiedene Kupfer verbin-det sich mit dem darunter befindlichenZink zu der goldglänzenden Legierung

tipp

Messing. Die folgenden Reaktionen lau-fen dabei ab:

Zn+CuSO4 → ZnSO4+Cu i

nCu+mZn → CunZnm

www.alchemikus.de/alchemie.htmlInteressantes und Unterhaltsames zurAlchemie

www.deutsches-museum.de/sammlun-gen/ausgewaehlte-objekte/meister-werke-vi Alchemistisches Labor um1600 im Deutschen Museum

Doberer, Kurt K.: Die Goldmacher.Zehntausend Jahre Alchemie. München(Universitas) 22003.

Krätz, Otto: 7000 Jahre Chemie. Li-zenzausgabe Hamburg (Nikol) 1999.

Lehrmann, Joachim: Goldmacher, Ge-lehrte und Ganoven. Lehrte/Hannover(Lehrmann) 2008.

Schmieder, Karl Christoph: Schmie-ders Gesamtausgabe der Geschichteder Alchemie. Leipzig (Bohmeier)12009.

Suhr, Dierk: Die Alchemisten. Ostfildern(Thorbecke) 2006.

www

literatur

QuecksilberAlchemie

Chemie

Trennverfahren

KristallisationSchwarzpulver

Pigmente

Destillation

Phlogiston

Flamme

Aggregatzustände

Alchemie · die zwölf Stufen desMagisteriums1. calcinatio (Brennen, Glühen)2. congelatio (Kristallisation)3. fixatio (Fixierung)4. solutio (Lösung, Schmelzen)5. digestio (Zerteilung)6. destillatio (Destillation)7. sublimatio (trockenes Erhitzen)8. separatio (Trennung)9. ceratio (Erweichung)

10. fermentatio (Gärung)11. multiplicatio (Vermehrung)12. proiectio (Bewerfen)

22

Aldoladdition

H3C C

O

H

+ H2C C

H

OH

H3C CH CH2 C

H

O[OH–]

Acetaldol

OH

Aldehyde: Aldoladdition

der Herstellungvon Formaldehyd anfallende ca. 40%igewässrige Lösung, die noch etwas Methanolenthält, ist unter der Bezeichnung Formalinim Handel.Die A. sind starke Reduktionsmittel ( Sil-berspiegelprobe als Nachweisreaktion), siewerden dabei zu Carbonsäuren oxidiert.Die Reaktivität der A. beruht auf der leich-ten Polarisierbarkeit der Elektronen derCarbonylgruppe. Im Folgenden einigewichtige Reaktionen der Aldehyde:■ Durch Addition von Wasserstoff, H2 , ent-

stehen primäre Alkohole.■ Durch Addition von Cyanwasserstoff,

HCN, gewinnt man über Hydroxyalkanni-trile (Cyanhydrine) Hydroxysäuren.

■ Die Addition von Grignard-Reagenzienergibt sekundäre Alkohole ( Magne-sium).

■ Bei Addition von Alkoholen entstehenAcetale.

■ A. mit a-ständigem Wasserstoffatom di-merisieren zu Aldolen (Aldoladdition),z. B. bildet Ethanal (Acetaldehyd) dasAcetaldol (kurz Aldol genannt); vgl.Abb.

■ A. ohne a-ständiges Wasserstoffatom bil-den durch Disproportionierung Alko-hole und Carbonsäuren ( Cannizzaro-Re-aktion).

■ Die niederen A. (Methanal, Ethanal) po-lymerisieren leicht. Ein Polymerenge-misch des Formaldehyds wird Paraform-aldehyd genannt; polymeres Ethanal(Metaldehyd) wird u. a. als Trocken-brennstoff (»Hartspiritus«) verwendet. InGegenwart von Säuren werden cyclischeTrimere gebildet: Trimeres Methanalwird als Trioxan, trimeres Ethanal alsParaldehyd bezeichnet.

Aufgrund ihrer Reaktivität sind A. wichtigeAusgangsprodukte für Synthesen (z. B. fürKunststoffe). Formaldehyd dient als Forma-lin zur Konservierung biologischer Präpa-rate. Propenal (Acrolein, CH2=CH—CHO)entsteht durch Wasserabspaltung aus Gly-cerin (Propan-1,2,3-triol) und verursachtden stechenden Geruch gebratenen Fetts( Fette).Aldol|addition: Aldehyde.Aldole: Aldehyde.Aldosen: Monosaccharide.Ald|oxi

¯me: Oxime.

Fortsetzung von Seite 18

Aldehyde · wichtige Beispiele

systematischer Name herkömmlicher Name vereinfachte StrukturformelMethanal Formaldehyd H—CHOEthanal Acetaldehyd CH3—CHOPropanal Propionaldehyd CH3—CH2—CHOButanal Butyraldehyd CH3—CH2—CH2—CHOPhenylmethanal Benzaldehyd

CHO

23

Alkaloide

aalicyclische Verbindungen [Kw. aus ali-phatisch und cyclisch]: Bezeichnung fürnichtaromatische ringförmige Kohlenwas-serstoffe. Die Ringe der a. V. können zwi-schen drei und etwa 30 Kohlenstoffatomehaben, sie können gesättigt (Cycloalkane)oder ungesättigt (Cycloalkene) sein. Nichtzu den a. V. zählen diejenigen ungesättigtenVerbindungen, bei denen die Bedingungenfür Aromatizität gegeben sind ( Aromaten).Das chemische Verhalten der a. V. ähneltdem der aliphatischen Verbindungen.aliphatische Verbindungen [zu griech.aleiphar, aleiphatos »Salböl«] (acyclischeVerbindungen): organische Verbindungenmit offenen Kohlenstoffketten. Diese kön-nen verzweigt oder unverzweigt, gesättigtoder ungesättigt sein. Im Gegensatz dazustehen die cyclischen Verbindungen, zudenen die Aromaten und die alicyclischenVerbindungen gehören.aliquo

˙ter Teil [lat. aliquot »einige«], ana-

lytische Chemie: der zu analysierende Teileiner Gesamtmenge ( Analyse).Alizari

¯n: Farbstoffe.

Alkali|en [zu arab. al-qaliy »Pottasche«]:Sammelbezeichnung für Substanzen, derenwässrige Lösung alkalisch reagiert ( Säurenund Basen). Sie wirken meist stark ätzend.Zu den Alkalien zählen v. a. die Hydroxideder Alkalimetalle ( Periodensystem der Ele-mente), aber auch die Hydroxide der Erdal-kalimetalle, das Ammoniak und die Carbo-nate der Alkalimetalle.Alkalimetalle: die Elemente der I. Haupt-gruppe im Periodensystem der Elemente:Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Ru-bidium (Rb), Caesium (Cs) und Francium(Fr). Es sind silberglänzende, weiche Leicht-metalle. Die Atome dieser Metalle besitzennur ein Außenelektron. Das Bestreben derAtome, dieses Außenelektron abzugeben(Bildung eines einfach positiv geladenenIons) und damit eine Edelgaskonfiguration( Elektronenkonfiguration) zu erreichen,

bedingt die große Reaktivität dieser Ele-mente. So reagieren sie z. B. mit Sauerstoff,mit Wasser und auch mit Halogenen sehrheftig. Die Reaktionsfähigkeit nimmt dabeivom Lithium zum Francium zu. Alle A. ver-leihen einer Flamme charakteristische Fär-bungen, durch die sie in ihren Verbindungenleicht nachweisbar sind ( Flammenfär-bung).Alkalimetrie: Neutralisationstitrationalkalische Reaktion: Säuren und Basen.

Alkalischmelze: Verfahren zur Herstel-lung von Phenolen, bei dem aromatischeSulfonsäuren zusammen mit geschmolze-nem Natriumhydroxid, NaOH, oder Kalium-hydroxid, KOH, erhitzt werden (Abb.).Alkalo|i

¯de: eine Gruppe alkalisch reagie-

render Verbindungen mit einem stickstoff-haltigen, heterocyclischen Grundgerüst, diejedoch vom chemischen Standpunkt auskeine einheitliche Stoffklasse sind. Zu denA. gehören u. a. Nicotin, Atropin, Chinin,Cocain und Codein. Die in bestimmtenPflanzen vorkommenden Verbindungensind in geringer Konzentration für denMen-schen häufig sehr wirksame Heilmittel, beihöherer Dosierung meist giftig.

SO3H

+ 2 NaOH

Benzen-sulfonsäure

Natriumhydroxid

Phenol

Natriumsulfit Wasser

OH

+ Na2SO3 H2O+

Alkalischmelze

24

Alkanale

Alkanale: systematische Bezeichnung fürgesättigte, acyclische Aldehyde mit der all-gemeinen Formel CnH2n+1CHO.Alkane (Paraffine, Paraffinkohlenwas-serstoffe): gesättigte, acyclische Kohlen-wasserstoffe, deren Kohlenstoffatome nurdurch Einfachbindungen verknüpft sindund deren restliche Valenzen durch Wasser-stoffatome abgesättigt sind. Die A. bilden

eine Reihe homologer Verbindungenmit derallgemeinen Summenformel CnH2n+2. Zweiaufeinanderfolgende Glieder dieser homolo-gen Reihe unterscheiden sich nur durch eineCH2-Gruppe. Die ersten vier Glieder heißenMethan, Ethan, Propan und Butan; die Na-men der weiteren werden aus dem grie-chischen Zahlwort für die Anzahl der Koh-

lenstoffatome und der Endung -an gebildet.Durch Abspaltung eines Wasserstoffatomsentstehen die entsprechenden Alkylradi-kale ( Radikal).A. mit mindestens vier Kohlenstoffatomenkönnen auch verzweigt sein (Abb. 1), sodassmehrere Strukturisomere auftreten ( Iso-merie). Die Zahl der möglichen Isomerensteigt mit der Kettenlänge sehr rasch an. Sohat z. B. Butan zwei, Decan 75, Eicosan366 319 Isomere. Die Benennung folgt denRegeln der Genfer Nomenklatur: Die längsteKohlenstoffkette bestimmt den Namen. Sei-tenketten tragen den Namen des entspre-chenden Radikals, ihre Lage wird durch dieZahl des Kohlenstoffatoms angegeben, andem die Verzweigung erfolgt. Der ber-sichtlichkeit wegen stellt man die Ketten

Alkane · die homologe Reihe unverzweigter Alkane

Name Summen-formel

vereinfachteStrukturformel

Sp. in °C Alkylradikal

Methan CH4 CH4 —164 MethylEthan C2H6 CH3—CH3 —89 EthylPropan C3H8 CH3—CH2—CH3 —42 PropylButan C4H10 CH3—(CH2)2—CH3 —0,5 ButylPentan C5H12 CH3—(CH2)3—CH3 36 PentylHexan C6H14 CH3—(CH2)4—CH3 69 HexylHeptan C7H16 CH3—(CH2)5—CH3 98 HeptylDecan C10H22 CH3—(CH2)8—CH3 174 DecylHexadecan C16H34 CH3—(CH2)14—CH3 287 HexadecylEicosan C20H42 CH3—(CH2)18—CH3 343 Eicosyl

Sp.: Siedepunkt

CC

CC

CC

CC

C

C

CC

CC

C109˚

Alkane (Abb. 2): mögliche räumlicheStrukturen des Pentans

H

CH

H

C

H

H

C

H

H

C

H

H

H

Butan2-Methylpropan

Isobutan

H

CH

H

C

H

C

C

H

H

H

H

H H

Alkane (Abb. 1): Isomerie beim Butan

25

Alkene

ameist gerade dar, obwohl in Wirklichkeiteine Zickzackkette vorliegt, in der drei Koh-lenstoffatome stets einen Winkel von 109 °einschließen (Tetraederwinkel). Der Koh-lenstoff-Kohlenstoff-Bindungsabstand be-trägt 0,154 nm. Da die s-Bindungen freieDrehbarkeit um die Kohlenstoff-Kohlen-stoff-Bindungsachse erlauben, sind im nichtfesten Zustand mehrere räumliche Anord-nungen möglich (Abb. 2). Wegen der gesät-tigten Bindungen sind A. sehr reaktions-träge. Sie sind bei Normalbedingungen be-ständig gegen Säuren, Laugen und Sauer-stoff. Nach Entzündung verbrennen sie beiLuftzutritt rasch. Mit Halogenen reagierensie unter Bildung der Halogenkohlenwas-serstoffe. Reine A. werden u. a. durch Anla-gerung von Wasserstoff an Alkene herge-stellt.Gemische verschiedener A. gewinnt manaus Erdöl, Erdgas oder Braunkohlenteer, de-ren Hauptbestandteile sie sind. Sie könnendaraus durch fraktionierte Destillation ge-wonnen werden.Verwendung wichtiger Alkane: Methandient als Heizgas sowie als Ausgangsstofffür Synthesen (Halogenalkane, Aldehyde,Carbonsäuren). Propan und Butan werdenals Heizgase im Haushalt verwendet, da siein Stahlflaschen als Flüssiggas leicht trans-portierbar sind. Die flüssigen A. (C5- bisC16-Ketten) finden als Treibstoffe Verwen-dung ( Benzin, Dieselkraftstoff). Feste A.werden als Paraffinwachse ( Wachse) be-zeichnet und z. B. zur Herstellung von Ker-zen verwendet.Den A. nahe stehen in ihrem chemischenVerhalten die Cycloalkane.Alkanole: systematische Bezeichnung fürgesättigte, acyclische Alkohole mit der all-gemeinen Formel CnH2n+1OH.Alkanone: systematische Bezeichnung fürgesättigte, acyclische Ketone.Alkansäuren: systematische Bezeichnungfür gesättigte, acyclische Carbonsäuren.

Alkene: ungesättigte, acyclische Kohlen-wasserstoffe, die als charakteristischesMerkmal eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung (Zweifachbindung) in derKohlenstoffkette aufweisen. Diese bestehtaus einer s-Bindung und einer p-Bindung( chemische Bindung); sie ist verantwort-lich für den ungesättigten Charakter undbestimmt die Eigenschaften der Alkene. Dadas einfachste A. , das Ethen, mit Halogeneneine ölige Flüssigkeit ergibt, nennt mandiese Verbindungsgruppe auch Olefine. DieA. bilden eine homologe Reihe mit der all-gemeinen Summenformel CnH2n. Die Benen-nung erfolgt analog den Alkanen, wobei dieEndung hier -en lautet. Verbindungen mit 2,3, 4 usw. Doppelbindungen werden als Alka-diene, Alkatriene, Alkatetraene usw. be-zeichnet. Bei den A. mit mehreren Doppel-bindungen unterscheidet man:■ Verbindungen, die kumulierte Doppel-

bindungen aufweisen ( Kumulene), wiez. B. CH2=C=CH2 (Propadien);

■ Verbindungen mit konjugierten Doppel-bindungen, z. B. CH2=CH—CH=CH2

(Buta-1,3-dien);■ Verbindungen mit isolierten Doppel-

bindungen (Diolefine), wie beispielsweise

H3C CH2 CH CH2

1234

But-1-en

cis-But-2-entrans-But-2-en

2-Methylpropen,Isobuten

HC CH

H3C

CH3

HC CH

H3C CH3

H3C C

CH3

CH2

123

Alkene (Abb. 1): Isomere des Butens

26

Alkene

CH2=CH—CH2—CH=CH2 (Penta-1,4-dien).

Sofern die Doppelbindungen nicht konju-giert sind, haben A. mit mehreren Doppel-bindungen ganz ähnliche Eigenschaften wieeinfache Alkene.Durch Entzug eines Wasserstoffatoms ent-stehen die entsprechenden Alkenylradikale.Vom Buten an erhöht sich die Zahl der mög-lichen Isomeren nicht nur durch Kettenver-zweigung wie bei den Alkanen, sondernauch durch die Lage der Doppelbindung unddas Auftreten von cis- und trans-Isomeren( Isomerie). Wie Abb. 1 zeigt, gibt es bereitsvier isomere Butene.Die Benennung erfolgt grundsätzlich nachder längsten Kette. Die Lage der Doppelbin-dung wird durch die vorangestellte kleinst-mögliche Nummer des Kohlenstoffatomsvor der Doppelbindung angegeben ( No-menklatur). Die Anzahl der Doppelbindun-

gen wird durch die Vorsilben di-, tri-, tetra-usw. angegeben. Buta-1,3-dien (ältereSchreibweise: 1,3-Butadien) bedeutet z. B. ,dass im Butangrundkörper zwei Doppelbin-dungen (»-dien«) vorhanden sind, und zwaran den Kohlenstoffatomen Nummer 1 und 3(»-1,3-«). Die Seitenketten werden mit demRadikalnamen benannt und ihre Lage durchdie Zahl des Kohlenstoffatoms angegeben,an dem die Verzweigung erfolgt. Geometri-sche Isomere erhalten die Vorsilbe cis-,wenn beide Substituenten auf der gleichenSeite der Doppelbindung stehen, und trans-,wenn sie auf verschiedenen Seiten angeord-net sind (Abb. 1).Niedere A. werden aus den aus Erdöl gewon-nenen leichten Kohlenwasserstoffen (Alka-nen) durch Abspaltung von Wasserstoff(Abb. 2a) oder aus höheren Kohlenwasser-stoffen durch Cracken gebildet. Höhere A.müssen, ausgehend von Alkanen oder Al-

H3C CH3 H2C CH2

H2C CH2

H3C CH2

H2C CH2

X H

OH

X X

+

++

+

+

H2

KX H2O

ZnX2

a

b

c

d

e

800 ˚C

Ethan Ethen

H2C CH2

Ethen

H2C CH2

Ethen

H2C CH2

+ KOH[Ethanol]

[H+]H2O

+ Zn

R C C R'

C C

H

R'R

H

C C

H

HR

R'

[Pd]

[Na]

+ H2

cis-Alken

trans-Alken

Alkene (Abb. 2): Herstellung von Alkenen (a—e siehe Text)

27

Alkene

a

kanderivaten, durch Eliminierung herge-stellt werden. Die wichtigsten Methodensind folgende (Abb. 2b—e):■ Abspaltung von Halogenwasserstoff aus

Halogenalkanen (b);■ Abspaltung von Wasser aus Alkoholen

(c);■ Abspaltung von Halogenen in benachbar-

ter Stellung (d).■ Durch Anlagerung vonWasserstoff an Al-

kine können je nach Reaktionsbedingun-gen reine cis- oder trans-Alkene gewon-nen werden (e).

Die physikalischen Eigenschaften der A. äh-neln denen der Alkane.Die chemischen Eigenschaften sind be-stimmt durch den ungesättigten Charak-ter der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbin-dung. Durch Anordnung der p-Bindungoberhalb und unterhalb der Molekülebenewird eine freie Drehbarkeit um die Kohlen-stoff-Kohlenstoff-Achse verhindert. (Abb. 3;bei einer Drehung würde ein Zustanddurchlaufen, in dem die p-Orbitale nichtmehr überlappen, die p-Bindung also gelöstwäre.) Aufgrund dieser behinderten Dreh-

H H

H

C

120°

120°C

0,1337 nm

H

H H

C C

H

p-Bindungpz-Orbitale

H

Alkene (Abb. 3): Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Die p-Bindung entsteht durchberlappung der pz-Orbitale.

Alkene · Beispiele

Name Summen-formel

vereinfachte Struktur-formel

Sp. in °C Trivialname

Ethen C2H4 CH2=CH2 —104 EthylenPropen C3H6 CH2=CH—CH3 —48 PropylenBut-1-en C4H8 CH2=CH—CH2—CH3 —6,5 1-Butylencis-But-2-en C4H8 CH3—CH=CH—CH3 +3,7 2-Butylen,

cis-Formtrans-But-2-en C4H8 CH3—CH=CH—CH3 +1 2-Butylen,

trans-Form2-Methylpropen C4H8 +6,6 Isobuten,

Isobutylen

Propadien C3H4 CH2=C=CH2 —34 Allen

Sp.: Siedepunkt

C CH2

H3C

H3C

28

Alkenyl-

barkeit treten bei den A. cis- und trans-Iso-mere auf.Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbin-dung hat mit 595 kJ/mol eine wesentlichhöhere Bindungsenergie als die Kohlen-stoff-Kohlenstoff-Einfachbindung mit 348kJ/mol. Daraus ergibt sich eine hohe Re-aktionsbereitschaft. Diese lässt sich auchaus dem Molekülbau ableiten, da elek-trophile Teilchen die ober- und unter-halb der Molekülebene liegenden p-Elek-tronenwolken gut angreifen und damiteine elektrophile Addition einleitenkönnen.Zu den wichtigsten Reaktionen der A. gehö-ren:■ Addition von Wasserstoff:

■ Addition von Halogenen bei tiefer Tem-peratur (bei hoher Temperatur erfolgtSubstitution):

■ Addition von Säuren, z. B. Halogenwas-serstoff:

Das Halogenatom wird dabei bevorzugt andas wasserstoffärmste Kohlenstoffatom ge-bunden ( Markownikow-Regel), da das alsZwischenprodukt entstehende Carbenium-

C C

H H

CC + H2[Pt]

Alkan

C C

Br Br

+ Br2CC

H3C CH CH2 + HBr

H3C CH

2-Brompropan

Br

CH3

Ion durch +I-Effekt der beiden Alkylgrup-pen am besten stabilisiert werden kann ( in-duktiver Effekt).■ Addition von Wasser:

■ Addition von A. (z. B. Dimerisierung von2-Methylpropen zu 2,4,4-Trimethyl-pent-3-en),

■ Addition von Sauerstoff unter Bildungvon Epoxiden,

■ Entfärbung alkalischer Permanganat-lösung als Nachweisreaktion ( Baeyer-Probe),

■ Spaltung der Doppelbindung durch Ein-wirkung von Ozon ( Ozonolyse) unterBildung von Aldehyd und Keton. Die Re-aktion dient zum Nachweis der Lage derDoppelbindung.

■ Von großtechnischer Bedeutung ist diePolymerisation der A. für die Herstel-lung von Kunststoffen.

Die A. (insbesondere Ethen und Propen)finden aufgrund ihrer ReaktionsfreudigkeitVerwendung für zahlreiche Synthesen in derorganischen Chemie, besonders zur Herstel-lung von Kunststoffen sowie auch zur Ge-winnung vieler anderer technisch wichtigerVerbindungen.Alkenyl-: Bezeichnung für einwertige Ra-dikale (Reste, Gruppen), die sich von denAlkenen durch Entzug eines Wasserstoff-atoms ableiten. Sie haben die allgemeineSummenformel CnH2n–1.Alki

¯ne: ungesättigte, acyclische Kohlen-

wasserstoffe, die als charakteristischesMerkmal eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung in der Kohlenstoffketteaufweisen. Sie bilden eine homologe Reihe

H3C CH CH2 + H2O

[H+]H3C CH CH3

OH

Propan-2-ol

29

Alkohole

a

mit der allgemeinen Summenformel CnH2n—2

und sind damit den Dienen isomer ( Iso-merie). Die Benennung erfolgt, indem anden Stamm des entsprechenden Alkans dieEndung -in angehängt wird. Das erste undwichtigste Glied dieser Reihe ist das Ethin.Sein Trivialname Acetylen gab der ganzenGruppe den heute noch gebräuchlichen Na-men Acetylene. Enthält die Verbindungmehrere Dreifachbindungen, so spricht manvon Alkadiinen, Alkatriinen usw. Die Lageder Dreifachbindung wird durch die voran-gestellte, kleinstmögliche Ziffer des Kohlen-stoffatoms vor der Dreifachbindung gekenn-zeichnet. Die Alkinylradikale entstehendurch Entzug eines Wasserstoffatoms ausden Alkinen.A. lassen sich herstellen:

■ durch Abspaltung von Halogenwasser-stoff aus vicinalen Dihalogenalkanen;

■ durch Umsetzung der Natriumsalze vonA. (z. B. Natriumacetylid) mit primärenHalogenalkanen:

H3C CH CH2

Br Br1,2-Dibrompropan

– 2 NH3, – 2 NaBr

+ 2 NaNH2

C CHH3C

Propin

HCoC|—Na++Br—CH2—CH3

—NaBr HCoC—CH2—CH3—NaBr

Zur Herstellung von Ethin wurden mehreretechnische Verfahren entwickelt. Die Drei-fachbindung besteht aus einer s- und zweip-Bindungen ( Atombindung). Die nichthybridisierten py- und pz-Orbitale der betei-ligten Kohlenstoffatome durchdringen sichpaarweise in zwei zueinander senkrecht ste-henden Ebenen (Abb.).Die p-Elektronen bilden eine um die s-Bin-dung zylinderförmig angeordnete Ladungs-wolke. Das Ethin ist linear gebaut, d. h. ,seine vier Atome liegen auf einer Geraden.Es gibt daher keine cis-trans-Isomerie ( Iso-merie) wie bei den Alkenen.Alkine sind noch reaktionsfreudiger als dieAlkene, was sich in der höheren Bindungs-energie und dem noch geringeren Kohlen-stoff-Kohlenstoff-Bindungsabstand aus-drückt. Der lineare Bau erschwert die Pola-risierbarkeit der p-Elektronenwolke, daheraddieren ( Addition) A. nukleophile Teil-chen besser und elektrophile schlechter alsAlkene bei sonst gleichen Reaktionsmög-lichkeiten.Alkine mit endständiger Dreifachbindungzeigen sauren Charakter. Beim Ersatz desWasserstoffs durch ein Metallkation entste-hen Salze, die im Falle des Ethins Acetylideheißen.Alkoholate: Metallsalze der Alkohole.Alkohole [zu arab. al-kuhl »antimonhaltigeLidschattensalbe«]: organische Verbindun-gen, die als funktionelle Gruppe die Hyd-roxylgruppe, —OH, tragen. (Verbindungen,die die Hydroxylgruppe an einem aromati-

Alkine · homologe Reihe

Name Summenformel vereinfachte Strukturformel Sp. in °CEthin (Acetylen) C2H2 HCsCH —84Propin C3H4 CH3—CsCH —23But-1-in C4H6 CH3—CH2—CsCH 9But-2-in C4H6 CH3—CsC—CH3 27Pent-1-in C5H8 CH3—(CH2)2—CsCH 40

Sp.: Siedepunkt

30

Alkohole

schen Ring tragen, zählen nicht zu den A. ,sondern bilden eine eigenständige Verbin-dungsklasse, die Phenole.)Nach der Zahl der im Molekül vorhandenenHydroxylgruppen unterscheidet man ein-,zwei- und mehrwertige Alkohole. Allgemeinwerden die A. benannt, indem die Endung»-ol« angehängt wird oder dem Namen desKohlenwasserstoffs der Vorsatz »Hydroxy-«vorangestellt wird, wobei die vorangestellteZiffer jeweils die Stellung der Hydroxyl-gruppe an der Kohlenstoffkette bezeichnet.

Nach der Struktur unterscheidet man pri-märe A. , bei denen das die Hydroxylgruppetragende Kohlenstoffatom nur mit einemweiteren Kohlenstoffatom verbunden ist, se-kundäre A. , bei denen am Kohlenstoffatommit der Hydroxylgruppe zwei organischeReste hängen, und tertiäre A. , bei denen alledrei weiteren Valenzen durch organischeReste abgesättigt sind (Abb. 1).Im Allgemeinen werden A. durch die folgen-den vier Methoden hergestellt:■ durch Anlagerung von Wasser an Alkene:

■ durch katalytische Hydrierung von Car-bonylverbindungen (Aldehyde, Ketone,Ester, Säuren);

■ durch Hydrolyse von Halogenalkanen;■ durch die Grignard-Reaktion ( Magne-

sium).Die niederen A. sind flüssige Substanzen,die höheren Feststoffe. A. sieden wesentlichhöher als entsprechende Alkane infolge derAusbildung von Molekülassoziationendurch Wasserstoffbrückenbindungen ( As-soziation). Mit zunehmender Länge der

0,1207 nm

C

p-Bindungen p-Elektronenwolke

C

s-Bindung

C

H

pz

py

H

HC

0,1207 nm

Alkine: Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung

H3C CH2 OH

Ethanol:einwertiger Alkohol

primärer Alkohol

Ethan-1,2-diol (Glykol):zweiwertiger Alkohol

Propan-1,2,3-triol (Glycerin):dreiwertiger Alkohol

Propan-2-ol:sekundärer Alkohol

Methylpropan-2-ol(tert.-Butylalkohol):

tertiärer Alkohol

CH2 CH2

OH OH

CH2 CH

OH OH

CH2

OH

CH

OH

CH3 C

OH

CH3

CH3H3CH3C

Alkohole (Abb. 1): Unterscheidungverschiedener Alkohole

+ H2OC C

H

H

H

H

Ethen

H C C OH

H

H

H

HEthanol

490

Periodensystem der chemischen Elemente

H1 Gas

Br1 Flüssigkeit

Mg1 Feststoff

Nichtmetall

Halbmetall

Metall

[ ] Die umklammerten Werte für die Atommasse geben die Massenzahldes Isotops mit der größten Halbwertszeit an.

Peri

ode

* Alle Isotope diesesElements sind radioaktiv.

Na

Li Be

Mg

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc* Ru Rh Pd

Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt

H

Ce Pr Nd Pm* Sm Eu Gd

Th* Pa* U* Np* Pu* Am* Cm*

La

Ac*

Fr* Ra* Rf* Db* Sg* Bh* Hs* Mt* Ds*

6,94 9,01

22,99 24,31

39,10 40,08 44,96 47,90 50,94 51,996 54,94 55,85 58,93 58,70

85,47 87,62 88,91 91,22 92,91 95,94 [97] 101,07 102,91 106,4

132,91 137,33 178,49 180,95 183,85 186,21 190,2 192,22 195,09

[223] [226] [261] [268] [271] [267] [270] [276]

1,008

1,0 1,5

0,9 1,2

0,8 1,0 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,8 1,8 1,

0,8 1,0 1,3 1,4 1,6 1,8 1,9 2,2 2,2 2,2 1,

0,7 0,9 1,3 1,5 1,7 1,9 2,2 2,2 2,2 2

0,7 0,9

2,1

1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,1,1

1,3 1,5 1,4 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1,1

1,1

140,12 140,91 144,24 [145] 150,35 151,96 157,25

232,04 231,04 238,03 237,05 [244] [243] [247]

138,91

[227]

Cobalt Nickel Ku

Rhodium Palladium Si

Iridium Platin Go

Meitnerium

Mangan Eisen

Technetium Ruthenium

Rhenium Osmium

Bohrium Hassium

Titanium Vanadium Chromium

Zirconium Niobium Molybdän

Hafnium Tantal Wolfram

DubniumRutherfordium Seaborgium

Lithium Beryllium

Natrium Magnesium

Kalium Calcium Scandium

Rubidium Strontium Yttrium

Caesium Barium Lanthanoide

Francium Radium Actinoide

Wasserstoff

Cer Praseodym Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Te

Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Be

Lanthan

Actinium

Darmstadtium Ro

3 4

11 12

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 2

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 4

55 56 57–71 72 73 74 75 76 77 78 7

87 88 89–103 104 105

1

Lanthanoide

Actinoide

106 107 108 109

58 59 61 62 63 64 657

91 92 93 94 95 96 99089

60

110 1

1

2

3

4

5

6

7

I A II B

Nebengruppe

III B IV B V B VI B VII B VIII B

Hauptgruppe

Protonenzahl(Ordnungszahl)

Atommasse in u(u = 1,66·10–27 kg)

ElementsymbolElektronegativität

ElementnameB

5 10,81

2,0

Bor

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

491

Anhang

Helium

Neon

Argon

Krypton

Xenon

Radon

1 Aggregatzustand bei 25 °C (298 K) und 1013,25 hPa

He

B C N O F Ne

Al Si P S Cl Ar

e Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

u Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

s Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi* Po* At* Rn*

m Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

u* Am* Cm* Bk* Cf* Es* Fm* Md* No* Lr*

Mt* Ds* Rg* Cn* Uut* Uuq* Uup* Uuh* Uuo*Uus*

10,81 12,01 14,007 15,999 18,998 20,18

26,98 28,09 30,97 32,06 35,45 39,95

5 58,93 58,70 63,55 65,38 69,72 72,59 74,92 78,96 79,90 83,80

7 102,91 106,4 107,87 112,41 114,82 118,69 121,75 127,60 126,90 131,30

2 192,22 195,09 196,97 200,59 204,37 207,2 208,98 [209] [210] [222]

0] [276]

4,00

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

1,5 1,8 2,1 2,5 3,0

1,8 1,8 1,9 1,6 1,6 1,8 2,0 2,4 2,8

2,2 2,2 1,9 1,7 1,7 1,8 1,9 2,1 2,5

2,2 2,2 2,4 1,9 1,8 1,8 1,9 2,0 2,2

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3

1,2

5 151,96 157,25 158,92 162,50 164,93 167,26 168,93 173,04

4] [243] [247] [247] [251] [254] [257] [258] [259]

[281] [280] [285]

174,97

[262]

[284] [289] [288] [293] [294][294]

KohlenstoffBor Stickstoff Sauerstoff Fluor

Aluminium Silicium Phosphor Schwefel Chlor

Gallium Germanium Arsen Selen Brom

Indium Zinn Antimon Tellur Iod

Thallium Blei Bismut Polonium Astat

Cobalt Nickel Kupfer Zink

Rhodium Palladium Silber Cadmium

Iridium Platin Gold Quecksilber

Meitnerium

Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium

Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium

Darmstadtium Roentgenium Copernicium Ununtrium Ununquadium Ununpentium Ununhexium UnunoctiumUnunseptium

2

5 6 7 8 9 10

13 14 15 16 17 18

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

45 46 47 48 49 50 51 52 53 54

77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

63 64 65 67 68 69 70 7166

95 96 97 98 99 100 101 102 103

110 111 112 113 114 115 116 118117

pe

VIII B I B II B

III A IV A

Hauptgruppe

V A VI A VII A VIII A

asse in u6·10–27 kg)

tsymbol

9 11 12 13 14 15 16 17 1810

494

Anhang

Ausgewählte Kurzbiografien

AAlder, Kurt: *Königshütte (heute Chor-zow) 10. 7. 1902, †Köln 20. 6. 1958, deutscherChemiker; Forschungen über Stereochemieund Polymerisation; erhielt 1950 mitO. Diels für Arbeiten zur Diensynthese denNobelpreis für Chemie.Arndt, Fritz Georg: *Hamburg 6. 7. 1885,†Hamburg 8. 12. 1969, deutscher Chemiker;Forschungen über die chemische Bindung;A. war einer der Begründer der Mesomerie-lehre.Arrhenius, Svante: *Gut Wyk 19. 2.1859, † Stockholm 2. 10. 1927, schwedi-scher Physikochemiker; entdeckte 1887 dieGesetze der elektrolytischen Dissoziation,Lehre der chemischen Reaktionen in wäss-riger Lösung, Arrheniusgleichung zurTemperaturabhängigkeit der Reaktionsge-schwindigkeit; 1903 Nobelpreis für Che-mie.Avogadro, Lorenzo Romano Amedeo:*Turin 9. 8. 1776, †Turin 9. 7. 1856, italieni-scher Physiker; Arbeiten zur spezifischenWärme; erkannte, dass die Moleküle ausAtomen bestehen; stellte 1811 das Avoga-dro-Gesetz auf; nach ihm wurde die Avoga-dro-Konstante benannt.B

Barton, Sir Derek Harold Richard[b tn]: *Gravesend 8. 9. 1918, †College Sta-tion (Texas) 16. 3. 1998, britischer Chemiker;Arbeiten zur Stereochemie; erforschte denZusammenhang zwischen der räumlichenAnordnung der Atome in den Molekülenund der Reaktivität der entsprechendenVer-bindungen; erhielt 1969 zusammen mit OddHassel (* 1897, † 1981) den Nobelpreis fürChemie.Beilstein, Friedrich Konrad: * St. Peters-burg 17. 2. 1838, † St. Petersburg 18. 10. 1906,russischer Chemiker deutscher Herkunft;Arbeiten über aromatische Verbindungen;

sein »Handbuch der organischen Chemie«ist ein internationales Standardwerk.Berthelot, Marcelin Pierre Eugene[b rt lo]: * Paris 25. 10. 1827, †Paris 18. 3.1907, französischer Chemiker; thermoche-mische Untersuchungen (kalorimetrischeBombe, Berthelot-Bombe); synthetisiertezahlreiche organische Verbindungen.Berthollet, Claude Louis Graf von [b r-t l ]: * Talloires bei Annecy 9. 12. 1748, † Pa-ris 6. 11. 1822, französischer Chemiker; be-gründete die moderne chemische Fachspra-che; erforschte die Eigenschaften von Chlor,Blausäure, Ammoniak und Knallsilber.Berzelius, Jöns Jakob Freiherr von:*Väversunda Sörgard 20. 8. 1779, † Stock-holm 7. 8. 1848, schwedischer Chemiker; be-stimmte Atommassen, entdeckte neue Ele-mente (u. a. Cer, Selen, Thorium); führte dieheute gebräuchliche chemische Zeichen-sprache ein; stellte die Theorie auf, nach derelektrische Ladungen die Bindungskräftebewirken.Black, Joseph [blæk]: * Bordeaux 16. 4.1728, †Edinburgh 10. 11. 1799, schottischerChemiker; Untersuchungen über das vonihm 1757 entdeckte Kohlenstoffdioxid undseine Gewinnung aus Carbonaten; ent-deckte 1762 die latente Wärme.Bosch, Carl: *Köln 27. 8. 1874, †Heidel-berg 26. 4. 1940, deutscher Ingenieur, Che-miker und Großindustrieller; baute das Ha-ber-Bosch-Verfahren zur Ammoniakgewin-nung zur Großindustrie aus; erhielt 1931zusammen mit Friedrich Bergius (* 1884,† 1949) den Nobelpreis für Chemie.Brønsted, Johannes Nicolaus [brœns-d ]: *Varde (Jütland) 22. 2. 1879, †Kopen-hagen 17. 12. 1947, dänischer Physikochemi-ker; Arbeiten über Reaktionskinetik undIndikatoren; entwickelte 1923 eine neueTheorie der Säuren und Basen (brønsted-sche Theorie).Bunsen, Robert Wilhelm: *Göttingen30. 3. 1811, †Heidelberg 16. 8. 1899, deut-

495

Anhang

scher Chemiker; Mitbegründer der Spektral-und Gasanalyse, Begründer der Iodometrie;konstruierte 1855 den Bunsenbrenner, ent-deckte die Elemente Rubidium und Cae-sium, erfand die Wasserstrahlpumpe unddas Bunsen-Element (galvanisches Kohle-Zink-Element).Butenandt, Adolf Friedrich Johann:*Bremerhaven-Lehe 24. 3. 1903, †München18. 1. 1995, deutscher Chemiker; Arbeitenüber Sexualhormone, die chemische Naturder Viren, biochemische Grundlagen derKrebsentstehung; erhielt 1939 zusammenmit Leopold Ruzicka (* 1887, † 1976) denNobelpreis für Chemie.C

Cannizzaro, Stanislao: * Palermo 13. 7.1826, †Rom 10. 5. 1910, italienischer Chemi-ker; entdeckte 1853 am Benzaldehyd dieCannizzaro-Reaktion, setzte die avogadro-sche Molekulartheorie durch und unter-schied als Erster zwischen Atom und Mole-kül.Carnot, Nicolas Leonard Sadi [kar no]:* Paris 1. 6. 1796, †Paris 24. 8. 1832, franzö-sischer Physiker; bestimmte den maximalenWirkungsgrad der idealen Wärmekraft-maschine (Carnot-Kreisprozess); nach ihmwurde das carnot-clausiussche Prinzip(2. Hauptsatz der Thermodynamik) be-nannt.Crafts, James Mason [kr fts]: * Boston8. 3. 1839, †Ridgefield 20. 6. 1917, amerika-nischer Chemiker; arbeitete über organischeSiliciumverbindungen und entdeckte zu-sammen mit C. Friedel 1877 die Friedel-Crafts-Reaktion.Cram, Donald James [kræm]: * Chester(Vermont) 22. 4. 1919, †Palm Desert (Kali-fornien) 17. 6. 2001, amerikanischer Chemi-ker; synthetisierte eine Vielzahl kronen-,käfig- oder kugelartiger zyklischer Verbin-dungen, deren Moleküle in ihrem Hohlraumein »Gastteilchen« (Kationen, Anionen undneutrale Moleküle) aufnehmen und unter-

schiedliche Komplexe bilden (»Wirt-Gast-Chemie«); erhielt 1987 mit J.-M. Lehn undC. J. Pedersen den Nobelpreis für Chemie.Curie, Marie: siehe Topthema S. 99.Curl, RobertF. [k l]: *Alice (Texas) 23. 8.1933, amerikanischer Chemiker; war 1985an der Entdeckung der Fullerene in konden-siertem Grafitdampf beteiligt und erhieltdafür mit Sir H. W. Kroto und R. E. Smalley1996 den Nobelpreis für Chemie.Curtius, Theodor: *Duisburg 27. 5. 1857,†Heidelberg 8. 2. 1928, deutscher Chemiker;Entdecker von Diazoverbindungen, organi-scher Synthese von Hydrazin, Stickstoffwas-serstoffsäure und Aziden.D

Dalton, John [ d lt n]: * Eaglesfield beiWorkington 6. 9. 1766, †Manchester 27. 7.1844, britischer Chemiker; schuf den BegriffAtomgewicht und stellte 1803 die ersteAtomgewichtstabelle auf, fand das Gesetzder konstanten und multiplen Proportio-nen, untersuchte Ausdehnung und Mi-schung von Gasen.Davy, Sir Humphry [ de v ]: * Penzance(Cornwall) 17. 12. 1778, †Genf 29. 5. 1829,britischer Chemiker; Begründer der Elektro-chemie, entdeckte 1807 die elektrolytischeDarstellung der Alkalimetalle Natrium undKalium, erkannte 1809/10 das Chlor als Ele-ment und die Salzsäure als Wasserstoffver-bindung des Chlors.Diels, Otto: *Hamburg 23. 1. 1876, †Kiel7. 3. 1954, deutscher Chemiker; entdecktedas Kohlensuboxid (C3O2), die Selendehy-drierung und das Steroid-Grundskelett; er-hielt 1950 zusammen mit K. Alder den No-belpreis für Chemie für die Entwicklung derDiensynthese.Döbereiner, Johann Wolfgang: *Bug beiHof 13. 12. 1780, † Jena 24. 3. 1849, deutscherChemiker; erfand 1823 das Döbereiner-Feu-erzeug; Arbeiten über die katalytischen Ei-genschaften des Platins und (1829) über dasPeriodensystem (Triaden).