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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.

Kunststoffe für medizinische Instrumente oder die Einwegspritzen sind aus dem Alltag der Mediziner schon lange nicht mehr wegzudenken. Darüber hinaus sind Kunststoffe heute lebenswichtig und das im wahrsten Sinne des Wortes. Die moderne Chirurgie nutzt eine Vielzahl von synthetischen Materialien. Man denke nur an die künstliche Herzklappe, das künstliche Hüftgelenk, den Knochendübel, der eine erneute Operation erspart, oder die Hornhautprothese. Auch beim Zahnarzt sind Kunststoffe allgegenwärtig.

Die Feststellung, aus welchen Atomen ein Makromolekül aufgebaut ist, sagt noch nichts über seinen wirklichen Aufbau aus. Polyethylen, Polypropylen, Kautschuk, Polystyren und andere bestehen alle nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, haben jedoch durchaus unterschiedliche Eigenschaften. Entscheidend ist, wie und in welchem Verhältnis die verschiedenen Atome miteinander verbunden sind.

Es gibt eine Vielzahl verschiedenartiger technischer Kunststoffe. Die wichtigsten werden hier tabellarisch aufgelistet und nach Zugehörigkeit zu den Polymerisaten, Polykondensaten bzw. Polyaddukten geordnet. Neben Strukturformeln der Monomeren werden auch Strukturausschnitte der Polymere aufgeführt. Gleichzeitig sind die wichtigsten Eigenschaften und Verwendungszwecke, die Werkstoffbezeichnungen und einige Handelsnamen angegeben.

2009 wurden in Deutschland 17 Mio. t Kunststoffe produziert. Fehlender Deponieraum aber auch ökologische und ökonomische Vernunft gebieten die Verwertung und wenn möglich auch die Vermeidung von Abfällen.
Prinzipiell werden drei Verfahren unterschieden, die werkstoffliche, die rohstoffliche und die energetische Verwertung.

Kunststoffe sind aus fast keiner alltäglichen Situation mehr wegzudenken. Überall werden sie verwendet und erleichtern oder verschönen uns den Alltag. Um dem gerecht zu werden, müssen Kunststoffe ganz verschiedene Eigenschaften und Formen aufweisen können. So werden meist Pulver oder Granulate zur Verarbeitung erwärmt, gegossen, gespritzt, extrudiert, kalandriert, beblasen, aufgeschämt oder gepresst.

Lacke sind aus unserem Alltag heute nicht mehr wegzudenken. Für viele spielt die Wahl der Farbe beim Autokauf eine wichtige Rolle, für andere ist eine farbenfrohe Einrichtung der Wohnung von Bedeutung. Lacke sehen wir jeden Tag überall. In Abhängigkeit von der Oberfläche auf die sie aufgetragen werden und der Aufgabe, die sie erfüllen sollen, können ihnen unterschiedliche Zusätze beigemischt werden. Lacke bestehen in der Hauptsache aus Bindemitteln (Kunstharze), die das Trägermaterial für den Oberflächenfilm darstellen, Pigmenten und Füllstoffen zur Farbgebung und Additiven sowie Lösungsmitteln.

Bei der Herstellung von Lebensmitteln werden häufig auch Farbstoffe verwendet. Das Färben von Lebensmitteln hat vor allem den Grund, dem Verbraucher das Lebensmittel schmackhafter und attraktiver erscheinen zu lassen: „Das Auge isst mit“. Farbstoffe, die zur Färbung von Lebensmitteln verwendet werden dürfen, müssen für diesen Zweck zugelassen sein und sind in der Lebensmittelzusatzstoffverordnung aufgeführt.
Die eingesetzten Farbstoffe kann man in natürliche, naturidentische und künstliche Farbstoffe unterteilen.

Wenn durch Absorption von elektromagnetischer Strahlung ein höherer energetischer Zustand erreicht wird, dann kann diese Energie in verschiedenen Formen wieder abgegeben werden. Liegt die Wellenlänge der abgegebenen Energie im Bereich des sichtbaren Lichtes, spricht man von Lichtemission.
Die Lichtemission ist immer mit einer Veränderung des Energiezustandes verbunden. Welche Art der Energiezufuhr von außen notwendig ist, hängt vom Molekül ab und lässt sich mithilfe quantenchemischer Modelle berechnen.

Luft ist ein Stoffgemisch und besteht aus verschiedenen Gasen. Sie kann auch Wasser in Form von Wasserdampf enthalten. Die Luft bildet um Erde eine Lufthülle, die Atmosphäre. In Abhängigkeit von der Zusammensetztung der Luft und ihren physikalischen Größen wie Temperatur und Druck, bilden sich verschiedene Schichten in der Atmosphäre aus. Die Zusammensetzung der Atmosphärenschichten wird durch natürliche Prozesse beeinflusst. Immer stärker wirkt sich allerdings auch die Beeinflussung durch den Menschen auf die Atmosphäre aus, so dass die empfindlichen Gleichgewichte gestört werden. Der antropogene Treibhauseffekt und die damit verbundene globale Erwärmung, sowie das Entstehen eines "Loches" in der Ozonschicht der Stratosphäre sind nur einige Beispiele für die Auswirkungen dieser Veränderungen in der Atmosphäre.

Trotz der Vielfalt und mitunter spektakulären Eigenschaften der modernen Kunststoffe gehören die seit Jahrtausenden bekannten Metalle immer noch zu den unentbehrlichen Werkstoffen unserer Zeit. Sie weisen glänzende Oberflächen, gute mechanische Eigenschaften sowie eine hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit auf. Metalle besitzen die Fähigkeit zur Bildung von Legierungen. Legierungen sind Stoffsysteme aus zwei oder mehr Metallen, die die günstigen Eigenschaften der einzelnen Komponenten kombinieren können.

* 27.12.1869 in Großdehsa
† 04.06.1953 in Heidelberg

ALWIN MITTASCH war zunächst Lehrer. Nebenbei studierte er Chemie und fand schließlich eine Anstellung bei der BASF.
Unter seiner Leitung wurde der technische Katalysator für die Ammoniaksynthese entwickelt.

Die Molekulare Gastronomie soll die Kochkunst auf ein wissenschaftliches Fundament stellen und Aberglauben von überliefertem Know-How trennen. Zum einen können so z. B. neuen Emulsionstypen planmäßig entwickelt werden. Zum anderen kann besser verstanden werden, was sich im und auf dem Herd abspielt, um so zuverlässige neue Kochrezepte ausarbeiten zu können.

* 26.02.1903 in Imperia (Italien)
† 02.05.1979 in Bergamo (Italien)

Giulio Natta war ein italienischer Chemiker. Er synthetisierte viele organische Verbindungen, z. B. Methanol und Methanal oder Synthesekautschuk. Gemeinsam mit K. W. Ziegler erforschte er die Wirkung bestimmter (stereospezifischer) Katalysatoren, die nach den Wissenschaftlern als „Ziegler-Natta-Katalysatoren“ benannt wurden. 1963 erhielt er gemeinsam mit Ziegler dafür den Nobelpreis für Chemie.

* 02.09.1853 in Riga
† 04.04.1932 in Großbothen (bei Leipzig)

WILHELM OSTWALD war ein außergewöhnlich vielseitiger Forscher und machte sich vor allem um die Begründung der Farblehre und die Ausbildung vieler bedeutender Chemiker Europas verdient. In der Elektrochemie formulierte er das Verdünnungsgesetz für schwache Elektrolyte. Nach ihm ist in der Thermodynamik u. a. die OSTWALDSCHE Stufenregel benannt. Er entwickelte das Verfahren zur Salpetersäureherstellung durch Ammoniakverbrennung. 1909 erhielt er den Nobelpreis für Chemie.

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 z. B. 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.

Durch verschiedene Spurengase in der Atmosphäre wird Ozon teilweise abgebaut, sodass in den letzten 30 Jahren die Ozonkonzentration um ca. 10% gesunken ist. Über den Polkappen der Erde wird seit 1985 zu bestimmten Jahreszeiten eine regional begrenzte, viel stärkere Abnahme des Ozongehalts - das sogenannte Ozonloch - registriert.

* 11.11.1493 bei Einsiedel
† 24.09.1541 in Salzburg

Theophrastus Bombastus von Hohenhein, PARACELSUS genannt, wurde am 11. November 1493 bei Einsiedel nahe Zürich geboren. Sein besonderes Interesse galt der Chemie und Medizin. Besonders interessierte ihn neben der Heilung von Krankheiten, deren Ursache. Er war Begründer der Iatrochemie und machte die Chemie zum Bestandteil der Ausbildung von Ärzten und Apothekern. Daneben setzte er sich mit dem Zusammenhang zwischen Stoff und seiner chemischen Wirkung auseinander und nutzte verschiedene chemische Elemente bzw. Verbindungen trotz ihrer Giftigkeit als Medikamente. Damit zeigte er, dass Gifte in geringen Dosen für die Genesung günstig sind. Im Alter von 48 starb PARACELSUS am 24. September 1541 in Salzburg.

Penicillin ist ein Antibiotikum. Es wirkt als Inhibitor auf das Bakterienenzym Transpeptidase, das die Quervernetzung in der Bakterienwand steuert. Das Enzym wird blockiert, so dass die Zellwand durchlässiger wird. Die Zelle nimmt osmotisch Wasser auf und platzt. Auf diese Weise werden krankheitserregende Bakterien abgetötet.

Polyethylenterephthalat (PET) ist ein Polyester und gehört zur Gruppe der Polykondensate. PET wird als Werkstoff für die Herstellung einer breiten Palette von Produkten, darunter Textilfasern, Folien und Getränkeflaschen, eingesetzt. Ein Recycling des Werkstoffs PET ist unter geeigneten Bedingungen möglich.

Im Rahmen der Qualitätssicherung, die ein potenzieller Wirkstoff in Medikamenten auf seinem Weg zur Zulassung nehmen muss, ist die pharmazeutische Analytik die erste entscheidende Prüfungshürde. Sie gliedert sich in die pharmazeutisch-chemische und in die pharmazeutisch-instrumentelle Analytik. Geprüft werden auf Grundlage des Arzneimittelgesetzes die Reinheit, die Qualität und der Gehalt aller chemischen Stoffe, die an der Herstellung des Wirkstoffes beteiligt sind sowie die Einflüsse möglicher Wechselwirkungen bei der Herstellung. Darüber hinaus beschäftigt sich die pharmazeutische Analytik u.a. mit der Schadstoffkontrolle.