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Erdöl ist in den Industrieländern ein äußerst wichtiger und vielfach eingesetzter Stoff. Der größte Teil der Mineralölprodukte wird zur Energiegewinnung genutzt. Nur 5-10 % des Rohöls dienen der Erzeugung von Rohstoffen für die chemische Industrie, in der BRD beträgt der Anteil ca. 8 %.
Erdöl ist ein komplexes Stoffgemisch, das hauptsächlich aus unterschiedlichen organischen Verbindungen besteht, die zum Teil Schwefel, Stickstoff oder Sauerstoff enthalten. Je nach Herkunft unterscheidet es sich stark in seiner Zusammensetzung.

Ein Eintrag von Düngemitteln aus der Landwirtschaft, privaten Haushalten und der Industrie in Seen und Flüsse, aber auch in Binnenmeeren führt zu einem höheren Nährstoffangebot für Algen und Uferpflanzen.
Nach zunächst starkem Pflanzenwachstum mit Sauerstoffanreicherung kommt es durch Abbau der erhöhten Masse an toten Organismus zu einer negativen Sauerstoffbilanz. Faulschlammbildung führt zu stinkenden Gewässern, es tritt eine massive Störung des Ökosystems ein. Durch verantwortliche, kontrollierte Nährstoffeinleitung und Investitionen in vermehrte Abwassereinigung kann dieser fatale Prozess aufgehalten werden.

Zum Färben von Garnen und Stoffen gibt es verschiedene Färbeverfahren. Ihre Anwendung hängt von der Art der Fasern und den Eigenschaften des verwendeten Farbstoffs ab. Es lassen sich drei Gruppen von Färbeverfahren unterscheiden: Die Direktfärbung, bei der der unbehandelte Stoff in eine Lösung des Farbstoffs getaucht wird, die Entwicklungsfärbung, bei der der Farbstoff erst auf der Faser entsteht, und die Dispersionsfärbung, bei der der Farbstoff in der Faser gelöst wird.

Der fotografische Prozess umfasst eine Reihe physikalischer und chemischer Prozesse, ohne deren Beherrschung beliebte Freizeitbeschäftigungen wie Kino und Fernsehen nicht möglich wären. Die fotochemische Umwandlung von weißen Silberhalogeniden in schwarzes metallisches Silber bildet die Grundlage für die Entwicklung sowohl von Schwarz-Weiß- als auch von Farbfilmen. Auch wenn der Farbfilm komplexer aufgebaut ist als der heute nur noch selten benutzte Schwarz-Weiß-Film, basieren die Entwicklung der Negative und die Herstellung von Abzügen auf ähnlichen Redox- und Komplexierungsreaktionen.
Die moderne digitale Fotografie dagegen speichert die Bilder nicht auf Filmen, sondern auf einem Computerchip.

Menschliche Augen können den Teil des elektromagnetischen Lichts wahrnehmen, der als sichtbares Licht oder VIS-Bereich bezeichnet wird und Wellenlängen zwischen 400 und 800 nm aufweist.
Chemische Verbindungen erscheinen farbig, wenn sie eine bestimmte Wellenlänge aus diesem Bereich absorbieren, sie zeigen dann die Komplementärfarbe der absorbierten Wellenlänge.
Weshalb es zur Absorption von Licht bestimmter Wellenlängen kommt, lässt sich mithilfe der Molekülorbital-Theorie erklären.

Zu den natürlichen Farbstoffen gehören beispielsweise Pflanzenfarbstoffe wie Chlorophyll, Indigo und Alizarin, und außerdem Farbstoffe tierischen Ursprungs wie der Blutfarbstoff Hämoglobin, Cochenille, das aus Läusen gewonnen wird, oder Purpur, der von der Purpurschnecke stammt.

Als synthetische Farbstoffe werden die Farbstoffe bezeichnet, die industriell hergestellt werden. Der allergrößte Teil der synthetischen Farbstoffe ist von der chemischen Industrie neu entwickelt worden, aber auch die natürlichen Farbstoffe Indigo und Alizarin werden aus Kostengründen mittlerweile industriell hergestellt.
Chemisch betrachtet lassen sich die synthetischen Farbstoffe in mehrere Gruppen unterteilen. Drei wichtige Gruppen sind die Azofarbstoffe, die Triphenylmethanfarbstoffe und die Anthrachinonfarbstoffe.

Als Feinstaub (PM10) bezeichnet man feste und flüssige Partikel mit einem Durchmesser von bis zu 10 µm in der Luft. Hauptquellen für den Feinstaub in Ballungsgebieten sind menschliche Aktivitäten. So werden die Staubbelastungen in den Großstädten hauptsächlich durch die Industrie, den Straßenverkehr, und Hausfeuerungsanlagen verursacht.
Auch auf natürliche Weise werden große Mengen an Staub erzeugt. Obwohl die Belastung seit 1990 auf ein Zehntel des damaligen Wertes gefallen ist, geistert das „Feinstaubgespenst“ durch die Medien, weil eine seit Anfang 2005 gültige EU-Richtlinie in deutschen Großstädten nicht eingehalten wird. Die gesundheitlichen und klimatischen Folgen der Feinstaubbelastung sowie der Sinn möglicher Gegenmaßnahmen werden in diesem Beitrag erläutert.

* 06.08.1881 in Lochfield (Schottland)
† 11.03.1955 in London

Der bekannte schottische Bakteriologe, ALEXANDER FLEMING, wurde am 06. August 1881 in Lochfield Darvel geboren. Nach seiner Lehrzeit in einer Reederei und seiner Militärdienstpflichtzeit studierte er Medizin.

Während des Studiums befasste er sich vor allem mit der Erforschung von Bakterien. Dabei passierte ihm eines Tages das Missgeschick: Eine seiner mühsam steril gehaltenen Bakterienkulturen wurde von den Sporen eines Schimmelpilzes befallen und von diesem mit einem Geflecht und seinen Fruchtkörpern überzogen. Als er diese unbrauchbar gewordene Kultur wegwerfen wollte, machte er die erstaunliche Entdeckung, dass sich überall dort, wo sich der Pilz ausbreitete, keine Bakterien ansiedelten und dort, wo welche vorhanden waren, diese sogar zu Grunde gingen.

Da dieser Stoff ein Stoffwechselprodukt des Pilzes Penicillium notatum war, nannte er ihn Penicillin.

FLEMING wurde 1944 in den Adelsstand erhoben und erhielt ein Jahr später den Nobelpreis für Medizin.

ALEXANDER FLEMING entdeckte 1922 das Lysozym im Nasensekret des Menschen. Als Enzym schützt es das Körperinnere vor Bakterien, indem es ihre Zellwände zerstört. Es bildet eine einfache Immunschranke gegenüber Bakterien, schützt aber leider nicht vor pathogenen Bakterien.

Ozon ist eine dreiatomige Modifikation des Sauerstoffs und chemisch viel reaktiver als der viel häufiger vorkommende Disauerstoff. Ozon besitzt einen charakteristischen Geruch, den man z. B. gut in Copyshops wahrnehmen kann.
Es entsteht u. a. in der oberen Atmosphäre unter Einwirkung von UV-Strahlung aus Sauerstoffmolekülen und bildet die schützende Ozonschicht der Erde. Diese ist für uns wichtig, weil sie biologisch schädliche UV-Strahlung von der Erdoberfläche fernhält.
In Bodennähe ist die Ozonkonzentration dagegen normalerweise gering. Im Sommer verursachen Autoabgase jedoch eine verstärkte Bildung von Ozon, das wesentlichen Anteil am Fotosmog hat. Hier ist es nicht erwünscht, weil es Augen und Schleimhäute reizt und die Atmungsorgane schädigt.

* 129 in Pergamon (Kleinasien)
† 199 in Rom

Galen (Galenos) von Pergamon war ein griechischer Arzt und Philosoph. Neben Hippokrates gilt er als der bedeutendste Arzt der Antike. Sein ganzheitliches System der Medizin war bis ins 17. Jahrhundert hinein vorherrschend. Er nahm anatomische Untersuchungen an Tieren vor und analysierte die Organe und deren Funktionen beim Menschen. Galen veröffentlichte über 400 Schriften zu Medizin, Philosophie und Ethik.

Glas ist einer der ältesten künstlichen Werkstoffe und ist heute aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Seit mehr als 6000 Jahren sind Gläser in Gebrauch, die Technik der Glasherstellung und das Wissen über die strukturellen Eigenschaften hat sich ständig weiterentwickelt. Gläser haben ein äußerst umfangreiches Anwendungsspektrum. Ob als einfache Glasflasche zur Aufbewahrung von den verschiedensten Getränken, als hochwertiges Fensterglas in der Baubranche oder in optischen Geräten, Glas hat ein breites Anwendungspektrum. Doch die Produktion von Glas, das Sintern, erfordert einen hohen Energieaufwand. Einmal gewonnene Gläser kann man immer wieder einschmelzen. Dies erfordert einen erheblich geringeren Energieaufwand und keinerlei neuen Rohstoffeinsatz.

* 29.12.1800 in New Haven (Connecticut, USA)
† 01.07.1860 in New York City

CHARLES NELSON GOODYEAR war ein amerikanischer Chemiker, Erfinder und Unternehmer. Er entdeckte 1839 die Heißluftvulkanisation von Naturkautschuk, eine chemische Reaktion mit Schwefel. Durch diese Methode entstand ein neuer Stoff, Gummi. 1852 erfand der Chemiker den Hartgummi, der ungefähr 20 % Schwefel enthält. 1898 wurde eine Reifenfirma gegründet, die bis heute seinen Namen trägt, und noch heute sind Goodyear-Reifen weltbekannt.

Bei der Herstellung von Stoffen ist es oft nicht ausreichend, nur die Edukte zusammenzugeben, es ist auch nötig, optimale Bedingungen für den Ablauf der Reaktion zu schaffen. Viele Reaktionen laufen in Lösung besser ab als ohne Lösungsmittel. Die Einstellung des Gleichgewichts wird durch Katalysatoren beschleunigt. Bei der Reaktion fallen dann häufig Produktgemische an, die durch Extraktion oder Adsorption getrennt werden müssen.Lösungsmittel, Katalysatoren, Extraktionsmittel oder Adsorptionsmittel sind Hilfsstoffe, die für viele chemische Prozesse benötigt werden und die theoretisch durch die Reaktion nicht verbraucht werden.

Oft werden den reinen Polymermaterialien Hilfsstoffe zugesetzt, die ihre technischen Eigenschaften verbessern. Dazu zählen insbesondere Weichmacher, Stabilisatoren und andere Zusatzstoffe. Am Beispiel des Polyvinylchlorids (PVC) wird dies erläutert.
Bei der großtechnischen Herstellung von Stoffen können nicht immer optimale Bedingungen hinsichtlich Druck, Temperatur usw. geschaffen werden, um das Reaktionsprodukt in ausreichender Menge oder Geschwindigkeit zu erhalten. Um dennoch eine Reaktion schnell und effizient durchführen zu können, werden chemische Zusätze, sogenannte Hilfsstoffe, zugefügt. Nach der Reaktion werden die Hilfsstoffe in der Regel abgetrennt, regeneriert und dem Prozess wieder zugeführt. Zu den Hilfsstoffen zählen Katalysatoren, Lösungsmittel, Extraktionsmittel und Adsorptionsmittel. Emulgatoren sind Hilfsstoffe, die jedoch im Produkt verbleiben.

* 08.04.1818 in Gießen
† 05.05.1892 in Berlin

August Wilhelm von Hofmann war ein deutscher Chemiker. Am bekanntesten ist er auch heute noch durch den nach ihm benannten Hofmannschen Wasserzersetzungsapparat.
Er beschäftigte sich mit der Gewinnung verschiedener Anilinfarben, die die Grundlage für die Entwicklung der Farbstoffindustrie (Teerfarbenchemie) auf Anilinbasis waren. Die Endungen -an, -en und –in für Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen stammen von ihm.

Infrarotes und ultraviolettes Licht gehören zum Spektrum elektromagnetischer Wellen, auch elektromagnetisches Spektrum genannt und sind für das menschliche Auge nicht sichtbar. Infrarotes Licht liegt in einem Wellenbereich zwischen 780 nm und 30 µm und kann als Wärmestrahlung wahrgenommen werden. Ultraviolettes Licht schließt sich an den sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung im kurzwelligen Bereich von 10 bis 390 nm an.

Kautschuk ist eine Sammelbezeichnung für natürliche oder synthetische Stoffe, die bei Raumtemperatur gummielastische Eigenschaften besitzen. Die Isoprenmoleküle des Naturkautschuks sind in kettenförmigen Knäueln miteinander verbunden. Durch Dehnen werden die kettenförmigen Makromoleküle gestreckt und dadurch parallel ausgerichtet. Durch die Vulkanisation, d. h. den Einbau von Schwefelbrücken zwischen den Ketten, wird die Beweglichkeit der Kette herabgesetzt. Damit erfordert eine Verformung des Materials mehr Kraft, ist begrenzt und nach Aufhören der Krafteinwirkung reversibel.

In der Natur begegnet uns das Kleben auf vielfältige Weise. Sei es der Cellulosebrei beim Nestbau der Wespe, der Latex beim Gummibaum oder das Wachs der Bienen. Menschen nutzten schon in der jüngeren Steinzeit die natürlich vorkommenden Baumharze als Klebstoff etwa zur Befestigung von Speerspitzen.
Moderne Entwicklungen haben die Technik der Materialverbindung revolutioniert. Wir alle kennen den Klebstoff aus der Tube oder das Befestigen eines Posters an der Wand mit einem sogenannten „Power Strip“. Weniger bewusst ist uns der Einsatz von Klebstoffen im Fahrzeugbau oder gar in der Luft- und Raumfahrttechnik.
Warum klebt aber nun ein Klebstoff? Welche Eigenschaften zeichnen ihn aus?

Kohle ist im Laufe vieler Millionen Jahre aus abgestorbenen Pflanzen entstanden, die in tiefen Erdschichten hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt waren, was zum Prozess der Inkohlung führte.
Im Verlauf der Inkohlung entstand zunächst Torf, dann Braunkohle, Steinkohle und schließlich Grafit.

Braunkohle wird meist im Tagebau abgebaut und hauptsächlich in Kraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt.

Steinkohle wird z. B. im Ruhrgebiet unter Tage abgebaut und wird hauptsächlich zu Koks weiterverarbeitet, der u. a. zur Eisenherstellung verwendet wird. Der Steinkohleteer, der als Nebenprodukt bei der Verkokung entsteht, ist ein wichtiger Ausgangsstoff für die chemische Industrie, aus ihm lassen sich Aromaten und Phenole isolieren, die zur Herstellung von Kunststoffen und Farbstoffen verwendet werden.

Sowohl Braunkohle als auch Steinkohle können zur Herstellung von Ammoniak und Methanol dienen, indem aus Kohle entsprechendes Synthesegas erzeugt wird. Außerdem sind durch Kohlehydrierung Benzine herstellbar.

Das Element Kohlenstoff ist in allen vier Umweltbereichen in Form unterschiedlicher Verbindungen enthalten. Der Hauptanteil, etwa 99,8 % der Gesamtmenge, befindet sich in der Lithosphäre.

Die chemischen Umwandlungen kohlenstoffhaltiger Verbindungen und den Austausch dieser Verbindungen zwischen den vier Umweltbereichen bezeichnet man als gobalen Kohlenstoffkreislauf oder Kohlenstoffzyklus.

Zu den Kunststoffen gehören Plaste, Synthesefasern, Elaste, synthetische Lacke und Klebstoffe.

Die bekanntesten Kunststoffe sind die unterschiedlichen Plastsorten, weil sie vielfältig verwendet werden.
Nach ihrem Verhalten beim Erwärmen unterscheidet man zwei große Gruppen – Thermoplaste und Duroplaste.

Bei den Elastomeren handelt es sich um organische Polymere mit gummielastischen Eigenschaften bei Raumtemperaturen.
Fasern sind meist thermoplastische Polymere, die sich z. B. aus der Schmelze durch eine Düse zu einem Faden ziehen lassen.

17 Millionen Tonnen Kunststoff sind in der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2009 produziert worden. Dabei nehmen Anwendungen im Baubereich und Verpackungen den größten Stellenwert ein. Darüber hinaus finden wir Kunststoffe sowohl in ganz außergewöhnlichen Einsätzen (Medizin) als auch in fast allen Gebieten des Alltags.

Ein modernes Auto ohne Kunststoffe wäre undenkbar. Immerhin ein Viertel der Teile bestehen aus unterschiedlichen Kunststoffen, seien es die Sitze oder Dichtungen und Schläuche, seien es Innenverkleidungen oder andere Bauteile. Inzwischen wurde sogar ein Auto entwickelt, dessen Karosserie komplett aus Kunststoffen besteht, was insbesondere eine deutliche Gewichtseinsparung und somit einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch bedeutet.