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Styropor gehört zu den Kunststoffen und ist ein sehr leichtes Material.

Es ist ein Schaumprodukt, das aus Polystyren gewonnen wurde.
Man kann es unter anderem beim Einkaufen finden, denn teilweise werden Eier in Schaumstoffverpackungen angeboten und Elektrogeräte stoßfest damit verpackt. Styropor wird auch zur Wärmedämmung eingesetzt.

Die Abgase von Kraftwerken enthalten als Haupbestandteile Kohlenstoffdioxid, Schwefeldioxid, Stickoxide und Staub. Um die Emission dieser Umweltschadstoffe zu reduzieren wurden verschiedene Verfahren zur Reinigung der industriellen Abgase entwickelt, die je nach Bedarf kombiniert eingesetzt werden können. Das DeNOx-Verfahren dient zur Beseitigung der Stickoxide (NO${}_{\text{X}}$) und in der Rauchgasentschwefelung wird das Schwefeldioxid entfernt.
Zur Entfernung des Schwefeldioxides aus dem Abgas der Schwefelsäure-Herstellung wurde ein spezielles Verfahren entwickelt, um das SO${}_2$ zurückzugewinnen und wieder dem Produktionskreislauf zuzuführen.

Ammoniak ist eine der wichtigsten Chemikalien in der chemischen Industrie und dient als Ausgangsstoff für viele Synthesen.

Das technische Verfahren zur Ammoniaksynthese wird nach seinen Entwicklern Haber-Bosch-Verfahren genannt. Hierbei werden Wasserstoff und Stickstoff mithilfe eines Katalysators bei hoher Temperatur und hohem Druck zu Ammoniak umgesetzt. Die ablaufende Reaktion stellt ein Musterbeispiel für eine Gleichgewichtsreaktion dar.

Zu den keramischen Baustoffen (Baukeramik) gehören Ziegel, Dachziegel, Klinker, Fliesen, Ofenkacheln und Tonröhren. Der wichtigste Rohstoff zur Herstellung ist der Ton, der bei thermischer Behandlung (Brennen) zusammensintert. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Tons und den Brenntemperaturen (900 bis 1500 °C) erhält man die verschiedenen Produkte.

Baustoffe sind alle Materialien, aus denen Bauwerke entstehen. Das können Metalle und deren Legierungen, Steine, Stoffgemische wie Zement und Beton, Glas oder auch pflanzliche Materialien wie Holz sein.

Benzin ist ein aus dem Erdöl gewonnener Kraftstoff. Die im 20. Jahrhundert stark fortschreitende Motorisierung und der große Aufschwung in der Automobil- und Flugzeugindustrie führte auch zu einem großen Bedarf an Kraftstoffen, besonders Benzin. Ebenso stiegen auch die Ansprüche an die Qualität des Benzins. Die Klopffestigkeit der Benzine ist dabei von entscheidender Bedeutung. Ein Maß dafür ist die Oktanzahl.
Zur Verbesserung der Klopffestigkeit werden dem Benzin Antiklopfmittel zugesetzt. Dazu wurde früher das Tetraethylblei verwendet, das jedoch giftig ist und zu erheblichen Umweltschäden führt. Moderne Kraftfahrzeuge fahren deshalb mit bleifreiem Benzin.

Beton, ein künstlich hergestellter Stein, der schon den alten Römern bekannt gewesen ist. Noch heute ist er der verbreitetste und mit über fünf Milliarden Kubikmetern der meistgenutzte Baustoff unserer Zeit.

Bier ist eines der ältesten biotechnologisch hergestellten Produkte der Menschheit. Es war bereits den Sumerern und im alten Ägypten bekannt. Getreide ist das Ausgangsprodukt, das bei der Bierherstellung in Malz und danach in eine Maische umgewandelt wird. Die in der Maische enthaltenen Zucker werden von Hefe zu Alkohol gegoren. In Deutschland darf seit 1516 nur Gerste, Weizen, Wasser, Hopfen und Hefe zum Bierbrauen verwendet werden (Reinheitsgesetz).

Die Technik des Bierbrauens von der Gerste bis zum Bier als umfasst weit mehr als den Prozess der alkoholischen Gärung. Der biochemische Hintergrund kann im Chemieunterricht durch eine Reihe von Experimenten untersucht werden. Im Rahmen des Projektes wird die Geschichte der Bierbrauerei und die moderne Technologie der Bierherstellung erläutert.

* 27.08.1874 in Köln 
† 26.04.1940 in Heidelberg

CARL BOSCH studierte Chemie und promovierte 1896 an der Universität Leipzig. 1899 erhielt er Anstellung bei der BASF, wo er sein ganzes Arbeitsleben blieb. Zu seinen besonderen Leistungen gehört die Entwicklung der Ammoniaksynthese zur Großtechnik sowie die Herstellung von Stickstoffdüngesalzen. Für seine Arbeiten erhielt BOSCH 1931 den Nobelpreis.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde die klassische Chemie vollendet. Den Anorganikern gelang die Systematisierung der Elemente im Periodensystem. In der organischen Chemie erkannte man die Vierwertigkeit des Kohlenstoffs und die daraus resultierende tetraedrische Konfiguration des Kohlenstoffatoms. Die verschiedenen Formen der Isomerie und ihre Bedeutung wurden nachgewiesen und richtig interpretiert, darunter auch das Schlüssel-Schloss-Prinzip enzymatischer Reaktionen. Die Physikochemiker formulierten die Hauptsätze der Thermodynamik und begründeten die chemische Kinetik.
Die fundamentalen naturwissenschaftlichen Entdeckungen führten auch dazu, dass großtechnische Prozesse immer besser beherrscht wurden und riesige Gewinne abwarfen. Die Verfahren zur Herstellung von Stahl und Schwefelsäure wurden revolutioniert. Eine besondere Entwicklung nahm die organische Synthesechemie durch die erfolgreiche technische Realisierung der Synthesen von Farbstoffen wie Indigo oder Arzneistoffen wie Aspirin. Dadurch bedingt erfolgte die Gründung vieler großer Chemieunternehmen wie der BASF und der BAYER AG, die heute noch führende Unternehmen in ihrer Branche sind.

Bei der industriellen Herstellung chemischer Produkte spielen wirtschaftliche und ökologische Aspekte eine weitaus größere Rolle als bei Synthesen im Labor.
Deshalb müssen großtechnische Verfahren einen möglichst vollständigen Stoffumsatz bei minimalem Energieverbrauch realisieren. Die Industrie hat zur Lösung der sich daraus ergebenden Probleme spezielle technische Syntheseprinzipien und Anlagen entwickelt, die weit über den Umfang eines einfachen Synthesereaktors hinausgehen.

Natronlauge und Chlor werden als Grundprodukte der chemischen Industrie heute nahezu ausschließlich elektrolytisch hergestellt. Für die technische Durchführung dieser Elektrolyse werden drei Verfahren angewendet: das Amalgam-, das Diaphragma- und das Membranverfahren. Im Wesentlichen unterscheiden sich die Verfahren im Energieverbrauch und der Art der Trennung zwischen Anoden- und Katodenraum. Obwohl das Membranverfahren das wirtschaftlichste und ökologisch nachhaltigste Verfahren ist, arbeiten noch ca. 50 % der Anlagen in Deutschland nach dem Amalgam-Verfahren.

Ein Gemisch von Wasserstoff und Chlor im Volumenverhältnis von 1 : 1 reagiert explosionsartig. Dieses explosive Gemisch wird Chlor-Knallgas genannt.

Bei der Rohöldestillation erhält man – je nach Zusammensetzung des eingesetzten Erdöls – oft nur ca. 20 % Benzine und einen relativ hohen Anteil an hoch siedenden Schwerölen. Der Bedarf an Benzinen und Dieselöl ist aber höher. Beim Cracken werden daher die langkettigen, hoch siedenden Kohlenwasserstoffe gespalten, um größere Mengen an den kurzkettigen, niedriger siedenden Fraktionen zu erhalten.
Dazu nutzt man verschiedene technische Crackverfahren:

1. thermisch ohne Katalysator
2. mithilfe von Katalysatoren
3. unter Zusatz von Wasserstoff (Hydrocracken)

* 17.12.1778 in Penzance (Cornwall)
† 29.05.1829 in Genf (Schweiz)

Sir Humphry Davy war einer der herausragenden Chemiker (und Physiker) des 19. Jahrhunderts und gilt als Mitbegründer der Elektrochemie.
Er erforschte vor allem die Elektrolyse. Neben der Entdeckung verschiedener chemischer Elemente, z. B. Alkali- und Erdalkalimetalle und deren Verbindungen, entwickelte er auch technische Geräte, wie z. B. eine Sicherheitslampe für Kohlegruben, erzeugte als Erster den elektrischen Lichtbogen und untersuchte Möglichkeiten, Chemie in der Landwirtschaft einzusetzen.

Zur vierten Hauptgruppe gehören die Elemente Kohlenstoff, Silicium, Germanium, Zinn und Blei.

Der Metallcharakter der Elemente nimmt mit steigender Ordnungszahl zu. Kohlenstoff ist ein typisches Nichtmetall, Germanium ein typisches Halbmetall, Blei ein typisches Metall.
Kohlenstoff besitzt von allen Elementen die ausgeprägteste Tendenz zur Bildung von Ketten und Ringen und bildet zahlreiche Verbindungen mit C-C - oder C-Element-Mehrfachbindungen. Daraus resultiert eine Vielzahl von Verbindungen, die die Grundlage für das Leben auf der Erde bilden und Thema der organischen Chemie sind.

Kohlenstoff als Element der IV. Hauptgruppe bildet fast ausschließlich polare Atombindungen zu anderen Partnern aus. Dabei entsteht eine Vielzahl von Molekülverbindungen, angefangen von den Kohlenwasserstoffen über die ungeheure Vielfalt der anderen organischen Verbindungen bis hin zu den anorganischen Kohlenstoffoxiden. Kohlenstoffverbindungen spielen eine wichtige Rolle in der Natur (z. B. Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße als Grundbausteine des Lebens), in der Umweltchemie (z. B. das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid), im Alltag (z. B. organische Säuren als Konservierungsmittel) und in der Technik (z. B. Erdölprodukte oder Werkstoffe).

* 07.10.1939 in Wisbech (Cambridgeshire)

Harold Kroto ist ein britischer Chemiker. Er forscht und lehrt an der Universität in Sussex.
Gemeinsam mit seinen Kollegen Robert F. Curl und R. Smalley erhielt er 1996 den Nobelpreis für Chemie für die Entdeckung einer neuen Modifikation von festem Kohlenstoff, in der die Atome zu polyederartigen Hohlkörpern mit fünf- und sechseckigen Seitenflächen verknüpft sind, den Fullerenen.

* 08.02.1834 Tobolsk
† 02.02.1907 St. Petersburg

DMITRIJ IVANOVIC MENDELEEV lebte und arbeitete, von einigen Studienreisen abgesehen, in St. Petersburg, wo er auch sein Studium absolviert hatte.

Berühmt wurde er für die Ordnung der Elemente im Periodensystem, wie es auch heute noch verwendet wird. MENDELEEV sagte die Existenz einiger Elemente voraus, die später entdeckt wurden.

Nach ihm wurde das künstlich hergestellte, radioaktive Element mit der Ordnungszahl 101 – Mendelevium – benannt.

* 19.08.1830 in Varel
† 11.04.1895 in Tübingen

Vor über 100 Jahren entwickelte der Russe D. I. MENDELEJEW und der Deutsche LOTHAR MEYER unabhängig von einander ein Ordnungssystem für die damals bekannten Chemischen Elemente.
Sie ordneten die Elemente nach ihren Atomgewichten bzw. Atomvolumina und ihren ähnlichen chemischen Eigenschaften und schufen so das Periodensystem der Elemente, das bis in die heutige Zeit durch neue Entdeckungen ergänzt wird. Bereits in seinen „Modernen Theorien“ hatte LOTHAR MEYER sechs Elementgruppen nach ihren Eigenschaften und Atomgewichten zusammengestellt, die späteren Haupt- und Nebengruppen. Daran anknüpfend ordnete er in einer weitaus umfangreicheren Tabelle 52 Elemente an. Ehe er sich allerdings dazu entschloss, diese Ergebnisse 1870 zu publizieren, hatte bereits MENDELEJEW seine unabhängig davon laufenden Ergebnisse 1869 veröffentlicht.

Vor nicht allzu langer Zeit kannte man nur zwei Zustandformen (Modifikationen) des Kohlenstoffs – Grafit und Diamant. Diese beiden Stoffe sind sehr gut untersucht, ihr Bau ist bekannt und die Palette der Verwendungsmöglichkeiten ausgereizt.

Der elementare Kohlenstoff wurde für Wissenschaftler erst wieder am Ende des letzten Jahrtausends richtig interessant, als neue Strukturen des Kohlenstoffs gefunden und hergestellt werden konnten. Dazu gehören die kugelförmigen Fullerene und kleine zylinderförmige Kohlenstoffmoleküle mit einem Durchmesser von nur einem Nanometer. Insbesondere die Nanotubes könnten sehr stabile Carbonfasern liefern oder als Speicher für Wasserstoffmoleküle dienen und auf diese Weise bei der Umsetzung wichtiger Schlüsseltechnologien eine Rolle spielen.

Zwischen dem Atombau und der Stellung des jeweiligen Elements im Periodensystem besteht ein enger Zusammenhang. Bei den Hauptgruppenelementen bis zur Ordnungszahl 20 kann man mit einem Blick den Bau der Atome ablesen. Danach wird der Atombau etwas komplizierter, besonders bei den Nebengruppenelementen.

* 28.02.1901 in Portland,  
† 19.08.1994 in Californien

Der zweifache Nobelpreisträger LINUS CARL PAULING wurde am 28. Februar 1901 in Portland, Oregon geboren. Große Verdienste erwarb er sich um die molekularbiologische Untersuchung der Sichelzellenanämie (auch Sichelzellanämie) und schuf die gedankliche Grundlage für die Aufklärung der Struktur der DNS. Für die Chemie von besonderer Bedeutung war seine Klassifizierung zur Unterscheidung der drei Verbindungstypen. PAULING engagierte sich gegen die Tests von Atomwaffen und führte den Begriff der orthomolekularen Medizin ein. Von Bedeutung ist auch die von ihm entwickelte Therapie zur Behandlung koronarer Herzerkrankungen ohne Chirurgie. PAULING starb 93-jährig am 19. August 1994 auf seiner Ranch in Californien.

Das von MENDELEJEW formulierte Gesetz der Periodizität besagt, dass sich die Eigenschaften der Elemente periodisch – also regelmäßig wiederkehrend - in Abhängigkeit von den Atomgewichten bzw. Massen ändern. Damit ist gemeint, dass in den Perioden und Hauptgruppen des PSE immer wiederkehrende Tendenzen der Elementeigenschaften zu beobachten sind. Dazu gehören die Änderungen der Atomradien, der Elektronegativität, des Metallcharakters und der Wertigkeit der Elemente.

Heute wissen wir, dass die Ursachen für die periodische Änderung der Eigenschaften im inneren Aufbau der Atome also der Kernladungszahl und der Besetzung der Elektronenschalen zu suchen sind.