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Die Hochofenschlacke entsteht als Nebenprodukt bei der Roheisengewinnung im Hochofen, wenn nichtmetallene Erzbestandteile sich mit zugesetzten Stoffen, den Zuschlägen, verbinden. Hochofenschlacke besteht im wesentlichen aus Calcium- bzw. Magnesiumsilicaten. Die spezifisch leichtere Hochofenschlacke schützt das Roheisen im Hochofen vor Rückoxidation. Später findet sie größtenteils als Baumaterial Anwendung.

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).

Organische Liganden haben aufgrund der hohen Stabilität der Komplexe, die sie bilden, eine große Bedeutung. Oft sind organische Liganden mehrzähnig, d. h. sie können gleichzeitig mehrere Bindungen zu einem Zentralion ausbilden. Die enstehenden Chelatkomplexe sind stabiler als Komplexe mit vergleichbaren einzähnigen Liganden.
Wichtige, in der Natur vorkommende Komplexe mit organischen Liganden sind z. B. Hämoglobin, Chlorophyll und Vitamin B 12. In der analytischen Chemie findet insbesondere Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) als Ligand Verwendung.

Bei der Komplexbildung treten sehr viele Eigenschaftsänderungen auf, die Eigenschaften des Komplexes unterscheiden sich oft deutlich von denen des Zentralions und der Liganden. Werden Komplexsalze in Wasser gelöst, bleiben oft die charakteristischen Reaktionen aus, die die freien, unkomplexierten Ionen eingehen würden. Die Stabilität des Komplexes ist dabei von entscheidender Bedeutung. In diesem Abschnitt werden die häufigsten und wichtigsten Eigenschaftsveränderungen vorgestellt, die bei einer Komplexbildung auftreten können.

Chemische Verbindungen sind isomer, wenn sie in ihrer Summenformel übereinstimmen, sich aber in der Struktur unterscheiden. Aufgrund dieses Umstandes besitzen Isomere in der Regel unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften. In der anorganischen Chemie treten Isomere insbesondere bei Komplexverbindungen auf, wobei hauptsächlich vier Hauptisomerieformen unterschieden werden, Konfigurationsisomerie, Bindungsisomerie, Ionenisomerie und Koordinationsisomerie. Sie alle beruhen auf unterschiedlicher Anordnung der Liganden um das Zentralion oder darauf, dass diese in verschiedenen stöchiometrischen Verhältnissen an das Zentralion gebunden sind.

Die Eigenschaften von Komplexverbindungen, z. B. ihr Verhalten im Magnetfeld, können mit der Ligandenfeldtheorie erklärt werden. Bei dieser Theorie geht man davon aus, dass die Liganden, die das Zentralion umgeben, sich dessen d-Orbitalen unterschiedlich stark nähern. Weil die elektrostatische Wechselwirkung zwischen Liganden und d-Orbitalen dadurch unterschiedlich groß ist, kommt es zu einer Aufspaltung der d-Orbitale. Das bedeutet, dass sie energetisch nicht mehr gleichwertig sind, sondern beispielsweise bei oktaedrischen Komplexen auf zwei unterschiedliche Energieniveaus verteilt sind. Die Verteilung der vorhandenen d-Elektronen auf diese Energieniveaus hat Einfluss auf die Eigenschaften eines Komplexes.

Für die Benennung von Komplexverbindungen hat die IUPAC bestimmte Regeln aufgestellt. Generell werden Komplexteilchen folgendermaßen benannt: Erst die Anzahl der Liganden, dann die Namen der Liganden, schließlich der Name des Zentralteilchens mit seiner Oxidationszahl. Handelt es sich um ein anionisches Komplexteilchen, erhält es außerdem die Endung –at, und man verwendet den lateinischen Namen für das Zentralteilchen.

Die Anzahl der Liganden in einem Komplex wird Koordinationszahl (KZ) genannt, sie bestimmt seinen räumlichen Aufbau. Am häufigsten sind oktaedrische (KZ = 6), tetraedrische (KZ = 4) und quadratisch-planare (KZ = 4) Komplexe. Sowohl die Art der Liganden als auch die Art des Zentralteilchens haben Einfluss auf den räumlichen Bau eines Komplexes. Wie die unterschiedlichen räumlichen Anordnungen zustande kommen, kann durch die Valenzbindungstheorie oder die Ligandenfeldtheorie beschrieben werden.

Die Stabilität von Komplexverbindungen hat sowohl thermodynamische als auch kinetische Ursachen. Die Stärke der Donor-Akzeptor-Wechselwirkung zwischen Zentralion und Liganden und somit die Stärke der koordinativen Bindung hängt von der Lewis-Acidität des Zentralions und der Lewis-Basizität der Liganden ab. Quantitativ kann die thermodynamische Stabilität mithilfe des Massenwirkungsgesetzes bestimmt werden.
Die Stabilität von Komplexverbindungen nutzt man in der chemischen Analyse z. B. zum Auflösen von Niederschlägen aus Fällungsreaktionen oder zur Maskierung von bestimmten Ionen in Lösung.

Glas ist seit etwa 4000 Jahren bekannt und besteht in der Regel hauptsächlich aus Siliciumdioxid und verschiedenen Metalloxiden als Zusätzen. Die Struktur und damit die Eigenschaften von Glas können durch die Zusammensetzung und die Herstellungsbedingungen gezielt beeinflusst werden. Neben dem Normalglas, unserem Fensterglas, gibt es verschiedene andere Glassorten mit vielfältigen Anwendungen. Diese Spezialgläser werden in der als chemische Glasgeräte, optische Gläser, Schmuckgläser oder als Lichtleiter eingesetzt.

* 23.03.1881 in Worms
† 08.09.1965 in Freiburg (Breisgau)

HERMANN STAUDINGER war ein deutscher Chemiker.
Er erforschte organische Verbindungen, z. B. die Ketene, organische Kolloide, Cellulose, Stärke, Glykogen und Kautschuk. Der Begriff „Makromolekül“ stammt von ihm. STAUDINGER wies nach, dass sich kleinere Moleküle, sogenannte Monomere, zu größeren Molekülen, sogenannten Polymeren, verbinden können. Damit schuf er die Grundlagen der Kunststoffchemie.
1953 erhielt der Wissenschaftler den Nobelpreis für Chemie.

Stickstoff ist eines der Elemente, das alle Lebewesen der Erde für körpereigene Eiweiße benötigen.
Der mit den Lebewesen verknüpfte Kreislauf des Stickstoffs lässt sich in mehrere Abschnitte unterteilen: Fixierung des Luftstickstoffs, Assimilation von Stickstoff in Pflanzen, Umwandlung von organischen Stickstoffverbindungen und Umwandlung von organischen Stickstoffverbindungen in anorganische.

Natürliche Kreisläufe sind Stoffkreisläufe, die durch Energieumwandlungen aufrechterhalten werden. Die Stoffe in den Kreisläufen unterliegen in unterschiedlichem Maße verschiedenen physikalischen, chemischen oder biogeochemischen Zustandsveränderungen. In den Kreisläufen der Stoffe werden entweder nur der Weg eines chemischen Elementes und seiner anorganischen und organischen Verbindungen, oder der Weg einer einzigen Verbindung eines Elementes betrachtet.

Die Farbigkeit einer organischen Verbindung hängt davon ab, wie viele $\pi –Elektronen$ delokalisiert sind. Je höher der Grad der Delokalisierung ist, desto farbiger erscheint uns eine Verbindung.
Wesentlichen Einfluss auf die Farbigkeit hat also die Struktur der Verbindung, d. h. die Zahl und Lage der Mehrfachbindungen und das Vorhandensein bestimmter funktioneller Gruppen. Weil das mesomere System durch den pH-Wert beeinflusst werden kann, hat auch dieser Einfluss auf die Farbigkeit. Außerdem kann das Lösemittel, in dem die Verbindung gelöst wird, mesomere Systeme stabilisieren bzw. destabilisieren und zeigt somit ebenfalls Einfluss auf die Farbe, die eine Verbindung hat.

Für die Ammoniaksynthese benötigt man Stickstoff und Wasserstoff im Verhältnis 1 : 3. Dieses Gasgemisch kann auf unterschiedliche Arten erhalten werden. Von den verschiedenen Möglichkeiten, Stickstoff und Wasserstoff zu gewinnen, hat sich besonders das sogenannte Steamreforming durchgesetzt, weil es relativ preiswert ist. Hierbei wird das Synthesegas aus Erdgas (Methan), Wasserdampf und Luft hergestellt.

Seitdem in den 90er-Jahren auch der breiten Öffentlichkeit bewusst geworden ist, dass wir in Müllbergen zu ersticken drohen, gewinnt die Wiederverwertung von Wertstoffen immer mehr an Bedeutung. Hinter dem so populären Symbol des „Grünen Punkts“ verbirgt sich ein komplexes System aus Abfallmanagement, Logistik und der technischen Aufbereitung verschiedenster, bunt gemischter Stoffe.

Tenside sind ein wesentlicher Bestandteil aller Waschmittel. Neben einem möglichst hohen Waschvermögen werden aber auch weitere Anforderungen aus verschiedenen Bereichen an Tenside zur Verwendung in Waschmitteln gestellt. Um alle Anforderungen erfüllen zu können, werden optimierte Gemische aus anionischen und nichtionischen Tensiden verwendet, um Schmutz abzulösen und in Lösung zu halten.
Moderne Tenside sind biologisch abbaubar, wenig toxisch und preisgünstig synthetisch herzustellen oder sogar mit wenigen Syntheseschritten aus nachwachsenden Rohstoffen zugänglich.

Gasmoleküle mit mehr als zwei Atomen wie Kohlenstoffdioxid, Methan, Wasserdampf u. a. absorbieren infrarote Strahlung und speichern auf diese Weise Wärme in der Erdatmosphäre. Die daraus resultierende Erwärmung der Atmosphäre bezeichnet man als Treibhauseffekt und die verursachenden Spurengase als Treibhausgase.
Ohne die natürlichen Treibhausgase in der Atmosphäre würde die mittlere Oberflächentemperatur der Erde nur -18 °C statt der tatsächlichen +15 °C betragen. Dieser natürliche Treibhauseffekt wird durch menschliche Aktivitäten, insbesondere die Verbrennung fossiler Energieträger, verstärkt. Dabei entstehen riesige Mengen an Kohlenstoffdioxid, das zwar das am meisten beachtete aber keineswegs einzige Treibhausgas ist.

Wasser kommt in der Umwelt in allen drei Aggregatzuständen vor. In der Atmosphäre findet sich vor allem gasförmiges Wasser (Wasserdampf). Auf der Erdoberfläche gibt es flüssiges Wasser und festes Wasser (Eis).
Durch verschiedene miteinander verbundene Prozesse wird das Wasser zwischen der Erdoberfläche, dem Grundwasser und der Atmosphäre immer wieder ausgetauscht. Diese Prozesse bilden den Wasserkreislauf und sorgen für den Erhalt des kostbaren Süßwasserbestands der Erde.

Zahlreiche makromolekulare Werkstoffe verfügen als reine Stoffe über ungünstige Verarbeitungseigenschaften. Zusätze wie Weichmacher sollen u. a. die Elastizität verbessern und die Härte verringern. Sie werden daher Kunststoffen, Lacken, Dichtungsmassen und Gummiartikeln zugesetzt.
Chemisch gesehen handelt es sich bei den Weichmacher oft um Ester aus langkettigen Alkoholen (z. B. Octanol) mit mehrwertigen Säuren, wie Phthalsäure. Diese stehen jedoch im Verdacht zwar nicht akut, jedoch chronisch toxisch zu sein und ein allergenes Potenzial zu besitzen. Aus diesem Grund erfolgt die Verwendung von Weichmachern in der EU nach strengen Richtlinien.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Farbstoffe und Tenside“.

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Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Kunststoffe“.

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Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Chemisch-technische Prozesse“.

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Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Stoffkreisläufe und Umweltchemie“.

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* 26.11.1898 in Helsa (Hessen)
† 11.08.1973 in Mülheim a. d. Ruhr

Karl Waldemar Ziegler war ein deutscher Chemiker. Er erforschte freie organische Radikale, Fettalkohole und metallorganische Verbindungen, z. B. Tetraethylblei. Die von ihm entdeckten metallorganischen Mischkatalysatoren auf Titanbasis wurden und werden zur industriellen Herstellung von Plasten, z. B. Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) verwendet. Für seine Erkenntnisse zur Chemie der Polymere erhielt Ziegler 1963 gemeinsam mit Giulio Natta den Nobelpreis für Chemie.