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* 23.10.1875 in Weymouth,
† 23.03.1946 in Berkeley

GILBERT NEWTON LEWIS widmete sich hauptsächlich der Thermodynamik, für deren Verbreitung er in den USA sorgte. Zu seinen großen Leistungen zählen die Erstellung des kubischen Atommodells, die Entwicklung der Valenztheorie sowie die Herstellung des fast reinen schweren Wasserstoffs. Daneben widmete er sich einer Reihe anderer Aufgaben.

Salzsäure hat als Magensäure in diesem Verdauungsorgan wichtige Funktionen. Chemisch gesehen handelt es sich bei der Salzsäure um eine sehr starke Säure. Sie ist ätzend und reagiert mit vielen Stoffen, beispielsweise mit unedlen Metallen. Aber auch organische Substanz werden angegriffen. Ein Schluck aus einer Salzsäureflasche hätte gefährlichen Folgen für den Betroffenen! Wie gelangt so eine ätzende Substanz in unseren Magen und warum wird er nicht zerstört?

Neutralisationsreaktionen sind spezielle Reaktionen zwischen Säuren und Basen, bei denen äquivalente Stoffmengen der Basen und Säuren miteinander reagieren. Bei dieser exothermen Reaktion heben sich die Wirkung der Säure und Base gegenseitig auf und man erhält in der Regel eine neutrale Lösung mit dem pH-Wert von 7. Dieser Fakt wird in der Technik, in der Medizin bzw. auch in der Landwirtschaft häufig bewusst ausgenutzt, spielt aber auch in der oft in der Natur eine Rolle.

Oxidationszahlen sind formale Größen zur Beschreibung von Redoxreaktionen. Sie werden in römischen Ziffern über die Elementsymbole geschrieben. Die Änderung der Oxidationszahlen ist das charakteristische Merkmal von Redoxreaktionen.
Für die Bestimmung der Oxidationszahlen gibt es einfache Regeln. Bei komplexeren Verbindungen oder Teilchen ermittelt man die Oxidationszahlen der Atome anhand der Lewis-Formel, indem man formal eine heterolytische Bindungsspaltung durchführt.

Das 18. Jahrhundert ist aus chemischer Sicht das Jahrhundert der Verbrennungstheorien und in den ersten 75 Jahren geprägt durch die „Phlogistontheorie“. Obwohl diese durch LAVOISIER 1777 eindeutig widerlegt wurde, trug sie wesentlich zur Weiterentwicklung der Chemie bei. In ihrem Bestreben, das Phlogiston nachzuweisen, entdeckten die Forscher 20 neue Elemente, darunter Sauerstoff und Chlor, sowie eine Vielzahl neuer Verbindungen. Experimentelle Techniken wurden weiterentwickelt und die Chemie zunehmend in den Dienst der sich entwickelnden Industrie gestellt. Vor allem aus ökonomischen Gründen lehnten die Phlogistiker die Alchemie ab und stellten sich neue, rationale Ziele.
Zu Beginn der industriellen Revolution wurden auch die ersten großtechnischen chemischen Verfahren entwickelt, z. B. zur Produktion von Schwefelsäure oder zur Fabrikation von Rübenzucker.
LAVOISIER erkannte die Rolle des Sauerstoffs bei der Verbrennung, Atmung und Gärung und entwickelte die erste wissenschaftlich fundierte Theorie der Oxidationsprozesse. Mit seinen Arbeiten bestätigte er das Gesetz der Erhaltung der Masse, begründete die Verbrennungsanalyse und schuf wichtige Voraussetzungen für die Entwicklung der klassischen Chemie.

Der pH-Wert ist ein Maß für die Konzentration von Wasserstoff-Ionen bzw. Hydronium-Ionen in einer Lösung. Der Zahlenwert gibt die Konzentration als negativen dekadischen Logarithmus an. Je weniger Wasserstoff-Ionen in einer Lösung vorhanden sind, desto größer ist der pH-Wert. Saure Lösungen weisen einen pH-Wert von weniger als 7,0 und basische Lösungen einen pH-Wert über 7,0 auf.
Der pH-Wert von Lösungen lässt sich durch verschiedene Näherungsgleichungen aus der Ursprünglichen Konzentration einer Säure bzw. einer Base berechnen.

Die Energie zum Antrieb von Raketen kann über Redoxreaktionen gewonnen werden. Allen festen oder flüssigen Raketentreibstoffen liegt ein gemeinsames Prinzip zugrunde: Im Ergebnis stark exothermer Redoxprozesse werden sehr heiße, gasförmige Reaktionsprodukte gebildet. Die bei sehr hohen Temperaturen aus der Raketendüse austretenden Gase bewirken einen Schub entgegen ihrer Austrittsrichtung (Aktion = Reaktion) und treiben so die Rakete an.

Redoxgleichungen müssen wie alle Reaktionsgleichungen die Gesetze der Erhaltung der Masse und der Ladung erfüllen. Die herkömmliche Verfahrenweise zum Aufstellen von Reaktionsgleichungen ist jedoch bei komplexen Redoxreaktionen sehr zeitraubend und führt häufig zu Fehlern. Deshalb geht man beim Einrichten von Redoxgleichungen nach folgendem Schema vor:

Redoxreaktionen sind Reaktionen, bei denen eine Elektronenübertragung stattfindet. Sie lassen sich in zwei Teilreaktionen zerlegen: Die Reduktion, die eine Elektronenaufnahme ist, und die Oxidation, bei der es sich um eine Elektronenabgabe handelt. Beide Teilschritte laufen immer gleichzeitig ab, und es werden ebenso viele Elektronen aufgenommen wie abgegeben.

In allen Bereichen unseres Lebens begegnen wir Redoxreaktionen. Das fängt in den Organismen an, in denen Redoxreaktionen die Grundlage des Lebens darstellen, so handelt es sich beispielsweise bei der Atmung und der Fotosynthese um Redoxprozesse.
In der Industrie beruht die Herstellung vieler Produkte wie Schwefelsäure, Ammoniak und Salpetersäure oder verschiedenster organischer Stoffe auf Redoxreaktionen.
Zur Energiegewinnung werden fossile Energieträger verbrannt, d. h. sie werden oxidiert, wobei Luftsauerstoff reduziert wird.
Wichtige Reaktionen zur Gewinnung von Metallen, in der Lebensmittelindustrie oder in der chemischen Analytik sind ebenfalls Redoxreaktionen.

Redoxreaktionen sind Gleichgewichtsreaktionen. Sind an ihnen Oxonium- oder Hydroxid-Ionen beteiligt, wirken sich Änderungen an deren Konzentration und somit Änderungen des pH-Werts auf die Lage des chemischen Gleichgewichts aus.
Je nach pH-Wert verändert sich das Redoxpotenzial eines korrespondierenden Redoxpaars, was mithilfe der nernstschen Gleichung berechnet werden kann.

Fast alle Metalle sind so unedel, dass sie in der Natur nicht elementar, sondern in Form ihrer Erze, z. B. als Oxide oder Sulfide vorliegen. Durch Anwendung bestimmter Verfahren können die Metalle aus ihren Erzen gewonnen werden. So wird beispielsweise Blei in einem Röstreduktionsverfahren aus dem sulfidischen Erz Bleiglanz gewonnen.

Sulfidische Erze sind außerdem als Rohstoff für die Schwefelsäuresynthese von Bedeutung. Aus ihnen werden – ebenfalls durch Röstprozesse – Schwefelverbindungen wie Metallsulfate oder Schwefeldioxid gewonnen, die sehr gut weiterverarbeitet werden können.

Eine Verbindung, die nach BRÖNSTED eine Base ist, ist auch im LEWIS-Konzept eine Base. Bei den Säuren umfasst die LEWIS-Definition jedoch eine wesentlich größere Klasse von Substanzen. Eine LEWIS-Säure muss ein unbesetztes Orbital haben, das mit dem Elektronenpaar der Base besetzt werden kann.
LEWIS-Säuren sind in der Lage, Elektronenpaare aufzunehmen, sie sind Elektronenpaar-Akzeptoren. LEWIS-Basen sind in der Lage, Elektronenpaare zur Verfügung zu stellen, sie wirken als Elektronenpaar-Donatoren.
Nach der 1923 von GILBERT NEWTON LEWIS aufgestellten Säure-Base-Theorie wird das Proton selbst als Säure betrachtet.

Die quantitative Säure-Base-Titration ist eine wichtige Analysemethode im chemischen Labor, im Bereich der Umweltüberwachung und der chemischen Industrie. Sie kann sowohl zur Bestimmung der Konzentration starker als auch schwacher Säuren bzw. Basen eingesetzt werden. Dabei muss allerdings der unterschiedliche Verlauf der Titrationskurven beachtet werden. Dieser Verlauf ist u. a. wichtig für die Auswahl eines geeigneten Farbstoffs als Säure-Base-Indikator. Der Äquivalenzpunkt einer Säure-Base-Titration kann auch potenziometrisch oder konduktometrisch bestimmt werden.

Säuren sind dem Menschen schon lange bekannt. Schon 2000 v. Chr. verwendete man Essig zum Würzen von Speisen. Es ist zwar unwahrscheinlich, dass diese Stoffe schon damals als Säuren angesprochen wurden, aber ihr saurer Charakter war bereits bekannt und geschätzt.
Die erste Definition der Säuren war wohl die nach dem Geschmack. Unsere Zunge spricht auf saure Stoffe an, das heißt etwas schmeckt „sauer“. Da man aber im chemischen Labor keine Stoffe kosten kann, ohne die Gesundheit zu gefährden, wurden Messgeräte entwickelt und der Begriff „Säure“ definiert. Die Definitionskriterien wandelten sich dabei im Laufe der Zeit.

Säuren sind in vielen Stoffen des Alltags vorhanden und haben eine große wirtschaftliche Bedeutung. Sie werden zum Beispiel zum Haltbarmachen von Lebensmitteln (Ascorbinsäure, Zitronensäure, Essigsäure) benötigt, sie sind in vielen Getränken enthalten (Weinsäure, Kohlensäure) oder können als Reinigungsmittel verwendet werden (Salzsäure zum Entkalken). Im Körper spielt die Magensäure eine wichtige Rolle. Selbst beim Autofahren kommt man nicht um Säuren herum, denn die Autobatterien enthalten etwa 40 %ige Schwefelsäure.

Säuren gibt es unter den anorganischen sowie unter den organischen Verbindungen. Sie sind Naturprodukte, oder werden in der chemischen Industrie hergestellt.

Um die Umwelt nicht weiterhin so stark mit Stickstoffoxiden zu belasten, muss das Abgas bei der Salpetersäureherstellung „entstickt“ werden. Dies geschieht mit einer Reduktion zu Stickstoff und Wasser in einer „DeNOx-Anlage“.

Das Metall Eisen ist schon seit dem Jahr 3500 v. Chr. bekannt. Damals waren die Menschen allerdings noch nicht in der Lage, es aus seinen Erzen zu gewinnen. Die Ersten, denen dies gelang, waren die Hethiter ungefähr 1400 v. Chr., die damit den Grundstock für die Eisenverarbeitung legten. Heute ist Eisen das wichtigste Gebrauchsmetall.

Roheisen wird im Hochofen durch die Reduktion von Eisenerzen gewonnen und für die Herstellung von Stahl und Gießereieisen (Gusseisen) verwendet.

Rohstoffe müssen vor ihrem Einsatz aufbereitet werden. Je nach ihrer Herkunft unterscheidet man mineralische, fossile, nachwachsende und Sekundärrohstoffe.

Wenn man die Zeitung liest, wird man fast täglich etwas über das Thema der knapp werdenden fossilen Rohstoffe finden können. Die wichtigste Frage ist wohl: Wie wird unsere Energieversorgung in einigen Jahren aussehen? Eine gute Alternative zu den endlichen fossilen Rohstoffressourcen bieten die nachwachsenden Rohstoffe. Da sie landwirtschaftlich angebaut werden, stehen sie immer wieder zur Verfügung.

Fast alle Metalle sind so unedel, dass sie in der Natur nicht elementar, sondern in Form ihrer Erze, z. B. als Oxide oder Sulfide vorliegen. Durch Anwendung bestimmter Verfahren können die Metalle aus ihren Erzen gewonnen werden. So wird beispielsweise Blei in einem Röstreduktionsverfahren aus dem sulfidischen Erz Bleiglanz gewonnen.

Sulfidische Erze sind außerdem als Rohstoff für die Schwefelsäuresynthese von Bedeutung. Aus ihnen werden – ebenfalls durch Röstprozesse – Schwefelverbindungen wie Metallsulfate oder Schwefeldioxid gewonnen, die sehr gut weiterverarbeitet werden können.