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Gold ist eines der schwersten Metalle überhaupt, ein guter Leiter von Elektrizität und Wärme, gleichzeitig sehr weich und dehnbar, wunderschön anzusehen und das am besten zu bearbeitende Metall. Jeder hat sich bestimmt schon gefragt, warum Gold und Kupfer farbig glänzen, Silber dagegen eher weiß ist? Jeder kennt sicherlich auch Rotgold oder Weißgold. Warum besitzt dieses Gold eine andere Farbe? Oder wer hätte gedacht, dass Gold eine enorme Bedeutung in der Raumfahrt besitzt und wie kam das Gold überhaupt auf unsere Erde? Die Rätsel um das Gold sind so vielgestaltig, dass hier nur einige davon besprochen werden können.

Als Elementarteilchen bezeichnet man die kleinsten Bausteine der Materie, aus der auch alle Stoffe zusammengesetzt sind.

Früher nahm man an, dass die Atome und Moleküle die kleinsten Bausteine der Materie sind. Später entdeckte man, dass auch diese Teilchen aus noch kleineren Bestandteilen bestehen, wie z.B. aus Elektronen, Protonen und Neutronen. Diese Bestandteile bezeichnet man heute als Elementarteilchen. Neben den genannten sind heute noch über 200 weitere Elementarteilchen bekannt.

Ein Element wird durch Atome gleicher Kernladungszahl charakterisiert. Alle Atome, die die gleiche Zahl von Protonen im Kern enthalten, gehören zum gleichen Element.

Als Feinstaub (PM10) bezeichnet man feste und flüssige Partikel mit einem Durchmesser von bis zu 10 µm in der Luft. Hauptquellen für den Feinstaub in Ballungsgebieten sind menschliche Aktivitäten. So werden die Staubbelastungen in den Großstädten hauptsächlich durch die Industrie, den Straßenverkehr, und Hausfeuerungsanlagen verursacht.
Auch auf natürliche Weise werden große Mengen an Staub erzeugt. Obwohl die Belastung seit 1990 auf ein Zehntel des damaligen Wertes gefallen ist, geistert das „Feinstaubgespenst“ durch die Medien, weil eine seit Anfang 2005 gültige EU-Richtlinie in deutschen Großstädten nicht eingehalten wird. Die gesundheitlichen und klimatischen Folgen der Feinstaubbelastung sowie der Sinn möglicher Gegenmaßnahmen werden in diesem Beitrag erläutert.

* 27.07.1881 in Höchst (heute zu Frankfurt/ Main gehörend)
† 31.03.1945 in München

HANS FISCHER war ein deutscher Chemiker. Er untersuchte Farbstoffe auf Pyrrol-Basis, z. B. Porphyrine. Es gelang ihm, den Gallenfarbstoff Bilirubin zu synthetisieren, er klärte die Struktur des Hämins, eines Bestandteils des roten Blutfarbstoffes, auf und die Struktur von Chlorophyll.
1930 erhielt HANS FISCHER den Nobelpreis für Chemie.

Auch wenn die Gruppe der organischen Verbindungen, die aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, schon sehr groß ist, würde es auf ihrer Grundlage wohl kein Leben auf unserem Planeten geben. Denn mit dem Einbau von Atomen weiterer Elemente, beispielsweise Atome der Elemente Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel, nimmt die Molekülvielfalt noch einmal stark zu. Diese Heteroatome gehören oft speziellen funktionellen Gruppen an und werden bei der Benennung organischer Stoffe besonders berücksichtigt.

* 08.03.1879 Frankfurt/Main
† 28.07.1968 Göttingen.

Er war ein berühmter deutscher Chemiker, entdeckte mehrere radioaktive Elemente und 1938 gemeinsam mit FRITZ STRASSMANN und LISE MEITNER die Uranspaltung. Für seine wissenschaftlichen Leistungen erhielt er 1944 den Nobelpreis für Chemie.

Eine wichtige Größe in der chemischen Kinetik ist die Halbwertszeit. Diese gibt an, nach welcher Zeit sich die Anfangskonzentration eines Ausgangsstoffes genau um die Hälfte verringert hat.

Säuren und Basen gehören zu den am weitesten verbreiteten chemischen Substanzen. Zur Bestimmung der Konzentration von Säuren und Basen z. B. durch Titration werden sogenannte Indikatoren (Anzeiger) verwendet. Farbindikatoren für Säure-Base-Reaktionen sind schwache organische Säuren oder Basen, die je nach dem pH-Wert der Lösung eine unterschiedliche Struktur und damit verschiedene Farben aufweisen. Anhand der Farbänderung kann man den pH-Wert einer Lösung oder den Äquivalenzpunkt einer Titration bestimmen.

Interpretieren ist eine Tätigkeit, die eng mit dem Experimentieren sowie mit Gleichungen (auch Reaktionsgleichungen) und Diagrammen verbunden ist. Beim Interpretieren wird einer verbalen Aussage, einem Zeichensystem (z. B. Gleichung, Proportionalität, Messwerten) oder einer grafischen Darstellung
(z. B. einem Diagramm) eine auf die Natur bezogene inhaltliche Bedeutung gegeben.

Ionen sind elektrisch geladene Teilchen, aus denen salzartige Stoffe aufgebaut sind. Sie entstehen dadurch, dass aus der Atomhülle eines zuvor neutralen Atoms Elektronen abgegeben oder aufgenommen werden. Durch Elektronenabgabe oder Elektronenaufnahme entsteht im Vergleich zum elektrisch positiv geladenen Atomkern ein Ladungsüberschuss oder ein Ladungsmangel.

Negativ geladene Ionen heißen Anionen, positiv geladene Ionen Kationen.

Die Ionenbindung ist eine Art der chemischen Bindung, die durch elektrostatische Anziehungskräfte zwischen elektrisch entgegengesetzt geladenen Ionen hervorgerufen wird.

Atomkerne eines Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Anzahl von Neutronen werden als Isotope bezeichnet. Es sind spezielle Nuklide. Wegen der gleichen Protonenzahl (= Kernladungszahl) haben Isotope auch die gleiche Anzahl von Elektronen in der Hülle.

Das Aufsteigen von Flüssigkeiten in engen Röhren (Kapillaren) oder Hohlräumen wird als Kapillarität bezeichnet.
Dabei gilt: Je enger eine Röhre oder ein Hohlraum ist, umso höher steigt das Wasser. Ursache für die Kapillarität sind die Adhäsionskräfte zwischen den Teilchen verschiedener Stoffe.

* 12.3.1824 Königsberg
† 17.10.1887 Berlin

KIRCHHOFF ist einer der Begründer der theoretischen Physik in Deutschland. Neben den Verzweigungsregeln in beliebigen Stromkreisen gehören das Gesetz über das Verhältnis von Emissions- und Absorptionsvermögen strahlender Körper und sein Beitrag zur Spektralanalyse zu seinen Hauptleistungen.

Die Erscheinung, dass zwischen den Teilchen eines Körpers anziehende Kräfte wirken, wird als Kohäsion bezeichnet. Die zwischen den Teilchen wirkenden Kräfte heißen Kohäsionskräfte.
Die Erscheinung, dass zwischen den Teilchen verschiedener Körper anziehende Kräfte wirken, wird als Adhäsion bezeichnet. Die zwischen den Teilchen wirkenden Kräfte heißen Adhäsionskräfte.

Komplexverbindungen unterscheiden sich durch ihren Aufbau und besondere Eigenschaften von gewöhnlichen Ionenverbindungen. Aufgrund ihrer Farbigkeit und besonderen Löslichkeit werden sie als Nachweisreagenzien in der chemischen Analytik eingesetzt. Auch in der Natur spielen Komplexverbindungen eine wichtige Rolle, so z. B. das Hämoglobin beim Sauerstofftransport im Blut und das Chlorophyll bei der Fotosynthese.

Legierungen sind Stoffgemische von meist zwei oder mehreren Metallen, die andere Eigenschaften als die sie bildenden reinen Metalle aufweisen.Durch Zusammenschmelzen verschiedener Metalle oder durch Diffusion eines zweiten Metalles in das Grundmetall bei höherer Temperatur erfolgt die Bildung von Legierungen.
Mitunter werden auch geringe Mengen Nichtmetalle wie Kohlenstoff, Bor, Silicium (Bildung von Einlagerungen auf Zwischengitterplätzen) zugesetzt. Legierungen sind z. B. Stahl, Bronze, Messing, Neusilber, Duraluminium.

In Metallen sind infolge der Metallbindung frei bewegliche (wanderungsfähige) Elektronen vorhanden. Beim Anlegen einer Spannung und damit beim Vorhandensein eines elektrischen Feldes bewegen sich die Elektronen gerichtet. Es wird elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt.

* 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.

Wasser ist ein sehr gutes Lösungsmittel für viele Stoffe. Ganz besonders trifft das auf Ionensubstanzen, z. B. Salze zu. Allerdings weisen auch die Salze unterschiedliche Löslichkeiten auf. Jedes Salz löst sich in Wasser in verschiedenen Mengen. Die Löslichkeit ist eine stoffspezifische Größe, die angibt, welche Menge eines Stoffes sich bei einer bestimmten Temperatur in einer bestimmten Menge Lösungsmittel lösen.

In Abhängigkeit davon, ob die Menge Wasser weitere Mengen Salz lösen kann oder nicht, unterscheidet man gesättigte und ungesättigte Lösungen.

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?

Magnetische Erscheinungen faszinieren die Menschen schon seit vielen Jahrhunderten. Aber was steckt dahinter, wenn sich eine Kompassnadel zum Magnetfeld der Erde ausrichtet?
Erstaunlicherweise haben nicht nur Metalle magnetische Eigenschaften. Die unterschiedlichen Arten des Magnetismus, ihre Ursachen und einige Anwendungen werden in diesem Beitrag erläutert.