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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.

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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.

* 01.04.1865 in Wien
† 24.09.1929 in Göttingen

RICHARD ADOLF ZSIGMONDY war ein Chemiker aus Österreich. Er erfand 1903 das Ultramikroskop, verschiedene Membranfilter und erforschte kolloidale Lösungen. Für seine Erkenntnisse und arbeiten auf dem Gebiet der Kolloidchemie erhielt Zsigmondy 1925 den Nobelpreis für Chemie.

Zur 1. Hauptgruppe des Periodensystems gehören die Elemente Wasserstoff, Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Caesium. Wasserstoff, der in der ersten Periode steht, ist ein typisches Nichtmetall. Die übrigen Elemente der 1. Hauptgruppe werden auch Alkalimetalle genannt, sie sind weiche, reaktionsfähige Metalle.

Die Alkalimetalle geben leicht ihr Valenzelektron ab und sind daher sehr reaktiv. Sie kommen in der Natur nur in gebundener Form vor. Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum.

Die analytische Chemie befasst sich mit der Identifizierung der Bestandteile und der Ermittlung der Zusammensetzung von Stoffen oder Stoffgemischen. Durch die Anwendung geeigneter Analysenmethoden sind folgende grundsätzliche Fragestellungen zu beantworten:

1. Welcher Stoff liegt vor?
2. Welche Zusammensetzung hat der Stoff oder das Gemisch?
3. Wie ist die Substanz aufgebaut?

Das Ziel der anorganischen qualitativen Analyse besteht in der Identifizierung anorganischer Substanzen, d. h. Elementen, Ionenverbindungen oder Molekülverbindungen.

Zur Lösung eines chemisch-analytischen Problems stehen dem Chemiker theoretisch eine Vielzahl verschiedener klassischer oder instrumenteller Analysemethoden zur Verfügung. Die Auswahl des Verfahrens hängt u. a. davon ab, welche Eigenschaften die Probe aufweist und welche Information man eigentlich benötigt. Je geringer die Konzentration des Analyten und je komplexer die Zusammensetzung der Probe ist, um so höhere Anforderungen werden an die Leistungsfähigkeit der Analysemethode gestellt.

* 31.5.1811 Göttingen
† 16.8.1899 Heidelberg

ROBERT WILHELM BUNSEN war einer der hervorragenden Chemiker des 19. Jahrhunderts. Bekannt wurde er vor allem durch die Entwicklung der Spektralanalyse gemeinsam mit dem Physiker GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF.

Chromatigrafische Methoden dienen zur Trennung von Stoffgemischen, sowie zur qualitativen und quantitativen Analyse. Moderne chromatografische Analysenmethoden nutzt man zum Nachweis kleinster Stoffmengen in der Kriminalistik, Umweltanalytik, Pharmazie und Dopinganalytik.

Die wichtigsten chromatografischen Methoden sind die Papier-, Dünnschicht-, Säulen- und Gaschromatografie.

Bei der Chromatografie handelt es sich um ein physikalisches Trennverfahren, bei denen die Stofftrennung auf der unterschiedlichen Wechselwirkung der zu trennenden Substanzen zwischen einer stationären und einer mobilen Phase, die nicht miteinander mischbar sind, beruht. Chromatografische Analyseverfahren dienen zur qualitativen und quantitativen Analyse.

Die Chromatografie bezeichnet physikalische Trennverfahren, bei denen die Stofftrennung auf der unterschiedlichen Verteilung zwischen einer stationären und einer mobilen Phase, die nicht miteinander mischbar sind, beruht. Bei der Dünnschichtchromatografie erfolgt die Trennung durch mehrstufige Verteilungsprozesse zwischen einer festen stationären Phase und einer mobilen flüssigen Phase hauptsächlich aufgrund von Adsorptions-Desorptions-Wechselwirkungen. Sie findet hauptsächlich zur qualitativen Analyse oder zur Vortrennung von Stoffgemischen Anwendung.

Elektrochemische Analysemethoden beruhen auf physikalischen oder chemischen Vorgängen, die in elektrochemischen Zellen unter Ladungsaustausch an den Elektroden ablaufen. Sie werden meist zur quantitativen Analyse wässriger Lösungen genutzt.
Zu diesen Analysemethoden gehören u. a. Potenziometrie, Polarometrie, aber auch Konduktometrie und elektrophoretische Verfahren.
Bei allen Verfahren werden elektrische Größen z. B. die Zellspannung, Leitfähigkeit oder die Wanderungsgeschwindigkeit von Teilchen gemessen. Diese stehen in Zusammenhang mit der Art und der Konzentration der zu bestimmenden Substanz, die Analyt genannt wird. Die elektrische Messgröße kann entweder direkt oder im Rahmen einer Titration zur Äquivalenzpunktbestimmung herangezogen werden.

Die Identifizierung organischer Verbindungen mit einfachen Nachweisreaktionen ist nicht besonders eindeutig ist, da man nur Hinweise auf die Stoffklasse erhält. Deshalb bestimmt man in der Organik die Zusammensetzung der Substanzen quantitativ. Dies ist wesentlich einfacher als in der Anorganik, da die meisten organischen Moleküle aus den Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff bestehen. Nur wenige Moleküle enthalten noch weitere Heteroatome wie Halogenatome (F, Cl, Br, I) oder Schwefel und werden noch weiteren Untersuchungen unterzogen.
Bei der Elementaranalyse oder CHN-Analyse werden die Gewichtsprozente der chemischen Elemente in organischen Verbindungen bestimmt und daraus die Verhältnisformel berechnet. Obwohl es sich um eine quantitative Analysenmethode handelt, wird sie zur Identifizierung organischer Substanzen ebenso genutzt wie zur Reinheitsprüfung.

Bei der qualitativen chemischen Analyse wird als Vorprobe die Flammenfärbung genutzt. Durch ein Spektroskop betrachtet, werden diskrete, charakteristische Linien sichtbar, die sowohl eine qualitative als auch eine quantitative Charakterisierung ermöglichen.

Die Chromatografie bezeichnet physikalische Trennverfahren, bei denen die Stofftrennung auf der unterschiedlichen Verteilung zwischen einer stationären und einer mobilen Phase, die nicht miteinander mischbar sind, beruht. In der Säulenchromatografie ist die feste stationäre Phase in einem langen, meist senkrecht stehenden Rohr als Säule angeordnet. Das zu trennende Gemisch wird oben auf die Säule gegeben und fließt mit der flüssigen mobilen Phase infolge der Schwerkraft oder angetrieben durch eine Pumpe durch die Säule.
Je nach Säulendurchmesser, Teilchengröße der stationären Phase und Arbeitsdruck unterscheidet man zwischen der klassischen Säulenchromatografie und der modernen Hochleistungsflüssigkeitschromatografie.

* 28.12.1818 in Frankfurt am Main
† 11.06.1897 in Wiesbaden

Carl Remigius Fresenius war ein deutscher Chemiker. Er ist der Begründer des chemischen Labors in Wiesbaden und war lange Zeit dessen Direktor. Das „Fresenius - Institut“ existiert auch heute noch.
Er gründete die Lehranstalt für Pharmazie, eine Ausbildungsabteilung für Lebensmittelchemiker und eine Versuchsanstalt für „Agrikulturchemie“.
In seinem Labor entwickelte er zahlreiche Methoden zur Bestimmung der Inhaltsstoffe in Mineralwasser, Soda und Metall- Legierungen, sowie außerdem zahlreiche analytische Verfahren, z. B. insbesondere ein Trennungsverfahren mit Schwefelwasserstoff.

Die Chromatografie bezeichnet physikalische Trennverfahren, bei denen die Stofftrennung auf der unterschiedlichen Verteilung zwischen einer stationären und einer mobilen Phase, die nicht miteinander mischbar sind, beruht.
Die Gaschromatografie ist ein Trennverfahren für Stoffgemische, die gasförmig sind oder sich unzersetzt in die mobile Gasphase überführen lassen. Die Siedepunkte der zu analysierenden Stoffe sollten zwischen 40 und 300 °C liegen. Als stationäre Phase dient ein Feststoff oder eine flüssige Phase.

Elektrochemische Analysemethoden beruhen auf physikalischen oder chemischen Vorgängen, die in elektrochemischen Zellen unter Ladungsaustausch an den Elektroden ablaufen. Sie werden meist zur quantitativen Analyse wässriger Lösungen genutzt.
Zu diesen Analysemethoden gehören u.a. Potenziometrie, Konduktometrie und elektrophoretische Verfahren.
Bei allen Verfahren werden elektrische Größen z. B. die Zellspannung, Leitfähigkeit oder die Wanderungsgeschwindigkeit von Teilchen gemessen. Diese stehen in Zusammenhang mit der Art und der Konzentration der zu bestimmenden Substanz, die Analyt genannt wird. Bei der konduktometrischen Titration wird die Änderung des Leitwerts einer Analysenlösung während der Zugabe einer geeigneten Maßlösung gemessen. Auf diese Weise kann der Äquivalenzpunkt der Titration sehr genau bestimmt werden.

In der Kriminalistik hinterlassen die Täter fast immer Spuren, die jedoch oft nur mit speziellen physikalische und chemische Analysemethoden sichtbar gemacht und ausgewertet werden können.
Dabei reicht die Palette von einfachen chemischen Reaktionen zum Nachweis von Giften über die Sichtbarmachung von Fingerabdrücken bis hin zu komplizierten physikalischen und biochemischen Methoden.
Insbesondere die Analyse des Erbguts, der sogenannte genetische Fingerabdruck erlaubt die eindeutige Überführung von Straftätern aller Coleur. Aber auch Dopingsünder im Sport, verantwortungslose Väter und Umweltsünder können mithilfe unterschiedlicher Analysenmethoden, z. B. chromatografischer oder elektrophoretischer Verfahren, identifiziert werden.