Teilgebiete der Chemie

Die Chemie wird in verschiedene Teilgebiete untergliedert. Sie unterscheiden sich in Aufgabenbereichen und Arbeitsmethoden. Die Teilgebiete der Chemie sind auf vielfältige Weise miteinander verknüpft.

Auch mit anderen Wissenschaften ist die Chemie eng verknüpft.

Die Chemie und die Biologie

Die Biologie untersucht das Leben von Pflanzen, Tieren und Menschen, deren Aufbau und die Lebensvorgänge in ihnen. Die Wissenschaft Chemie hilft der Wissenschaft Biologie, z.B. solche Fragen zu beantworten: Aus welchen Stoffen besteht ein Haar? Warum schmeckt die eine Frucht süß, eine andere sauer?

Sind die Eiweiße des Menschen der gleiche Stoff wie das Eiweiß im Hühnerei? Welche Eigenschaften haben die Farbstoffe in den Blütenblättern? Welche Stoffe enthalten die Samen der Pflanzen? Warum werden bestimmte Früchte von den Tieren gern, andere gar nicht gefressen? Aus welchen Stoffen besteht die Kuhmilch? Welche Früchte muss man essen, um sich ausreichend mit Vitamin C zu versorgen?

Die Stoffe machen im Körper der Lebewesen Veränderungen durch, es finden Stoffumwandlungen statt.

Mithilfe der Chemie kann geklärt werden: Was geschieht im Körper eines Tieres mit der eingeatmeten Luft? Wo kommt das Kohlenstoffdioxid her, das der Mensch ausatmet? Was macht die Pflanze mit dem aufgenommenen Wasser? Woher kommt das Öl in einigen Pflanzensamen?

Welche Prozesse finden nach einer Medikamenteneinnahme statt? Was sind das für Vorgänge, die wir als Verdauung bezeichnen?

Zwischen der Chemie und der Biologie bestehen enge Verbindungen, weil alle Lebewesen aus Stoffen bestehen und in ihrem Körper chemische Vorgänge stattfinden.

Die anorganische Chemie und die organische Chemie befassen sich mit dem Aufbau und den Reaktionen anorganischer und organischer Stoffe.

Die Biochemie erklärt chemische Reaktionen und Vorgänge im Stoffwechsel aller Lebewesen. Die Physiologie, ein Teilgebiet der Biologie, beschäftigt sich mit Funktionen und Leistungen des Organismus und seiner Teile.

In der präparativen Chemie werden die verschiedensten Stoffe hergestellt. Kunststoffe, Medikamente, Schädlingsbekämpfungsmittel, Waschmittel oder Düngemittel sind für Menschen, Tiere und Pflanzen bedeutsam.

Die Chemie und die Physik

Auch zwischen der Physik und der Chemie bestehen enge Zusammenhänge.

Die Naturwissenschaft Physik untersucht grundlegende Erscheinungen und Gesetzmäßigkeiten sowohl in der unbelebten als auch in der belebten Natur. In einem Teilbereich, der Optik, erforscht sie auch das Licht.

Auf einem Fotofilm befinden sich in einer bestimmten Schicht Stoffe, die unverändert bleiben, wenn der Film im Dunklen aufbewahrt wird. Fällt auf diese Stoffe Licht, wandeln sie sich um. Wie kommen diese Veränderungen zustande? Welche Stoffe entstehen durch den Lichteinfall?

In einer Autobatterie befinden sich Bleiplatten und verdünnte Schwefelsäure. Die Batterie liefert elektrischen Strom. Welche chemischen Prozesse laufen in der Batterie ab, wenn sie Strom liefert, welche sind es beim Laden? Wie entsteht in der Batterie der elektrische Strom? Welche Stoffe bilden sich dabei? Was wird aus dem Blei und der Schwefelsäure? Warum kann die Batterie immer wieder geladen werden?

Was auf einem Fotofilm abläuft und in einer Autobatterie stattfindet, kann allein mit physikalischen Kenntnissen nicht ergründet werden, es sind auch chemische erforderlich. Will der Chemiker solche Fragen klären, beschäftigt er sich mit der physikalischen Chemie.

Die Chemie befasst sich in der physikalischen Chemie u.a. mit den Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen. Dabei nutzt sie physikalische Erkenntnisse und Gesetzmäßigkeiten zur Beschreibung und Erklärung der Vorgänge.

Bei exothermen Reaktionen wird Energie freigesetzt. Das kann thermische Energie, z.B. bei der Verbrennung von Kohle, Lichtenergie, z.B. bei der Verbrennung von Kerzenwachs, oder mechanische Energie, z.B. bei Knallgasreaktionen, sein.
Bei endothermen Reaktionen wird Energie zugeführt, z.B. bei der Bildung von Stickstoffoxiden aus Luftstickstoff und Sauerstoff bei Gewittern.

Die allgemeine theoretische Chemie erklärt den Aufbau der Stoffe. Alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen. Diese Teilchen sind Atome, Ionen oder Moleküle. Ein Atom besitzt einen Atomkern und eine Atomhülle. Die Atom- und Kernphysik erklärt den Aufbau von Atomen, das Zustandekommen radioaktiver Strahlung oder die Erzeugung von Kernenergie. Die Erkenntnisse der Physik werden in der allgemeinen Chemie verwendet, z.B. um Stoffumwandlungen zu erklären.

Auch mit der Geografie ist die Chemie verflochten. Stoffkreisläufe, z.B. der Kreislauf des Wassers, können sowohl von chemischer Seite als auch von geografischer (geologischer) und sogar von physikalischer Seite betrachtet werden.

Gesteine und Mineralien bestehen aus anorganischen Stoffen. Bei der Verwitterung finden nicht nur physikalische Vorgänge, sondern auch chemische Reaktionen statt.