Chemie

Ein Chemiker bei der Arbeit. Er arbeitet in einem Abzug, falls giftige Dämpfe entstehen.

Chemie ist eine Naturwissenschaft und auch ein Schulfach. Das Wort stammt aus der altägyptischen Sprache und bedeutet „schwarze Erden“. Bei der Chemie geht es darum, welche Stoffe es gibt und was für Eigenschaften sie haben. Eine weitere Aufgabe von Chemikern ist es, neue Stoffe zu finden, die besondere Eigenschaften haben.

Wichtige Stoffe sind zum Beispiel Eisen, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoff. Die Chemie untersucht auch Umwandlungen, bei denen neue Stoffe entstehen, die sogenannten chemischen Reaktionen. Eine chemische Reaktion ist zum Beispiel das Brennen einer Kerze, zu erkennen an der Flamme: Aus dem Kerzenwachs entstehen beim Verbrennen Gase wie Kohlendioxid und Wasserdampf. Eine chemische Reaktion gibt es auch beim Backen von Kuchen: Aus dem flüssigen Teig entstehen neue Stoffe und man hat dann den festen Kuchen. Auch eine Explosion ist eine chemische Reaktion.

Was sind Atome?

Ein Modell eines Wassermoleküls

Das Wichtigste für die Chemiker sind die Atome. Es sind die kleinen Teilchen, aus denen alles um uns herum aufgebaut ist, auch wir Menschen. Allerdings kann man Atome mit den bloßen Augen und auch mit den besten Mikroskopen nicht wirklich sehen, weil sie so klein sind. Zehn Millionen Atome nebeneinander wären etwa einen Millimeter breit.

Wenn Atome dauerhaft zusammenhalten, hat man Moleküle. Die meisten Stoffe bestehen aus Molekülen. Das wohl bekannteste Molekül schreiben die Chemiker als H₂O auf – es ist das Molekül von Wasser. Die Schreibweise bedeutet, dass das Wassermolekül aus zwei Wasserstoffatomen H und einem Sauerstoffatom O besteht. Es gibt auch viel kompliziertere Moleküle. Bei diesen zeichnet man auf, wie die einzelnen Atome miteinander verbunden sind. Das ist ein bisschen wie in einem Baukasten.

Das als ASS bekannte Kopfschmerzmittel besteht aus Molekülen, die wiederum aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) bestehen. Die Wirkung des Medikaments ergibt sich aus der Art, wie diese Atome zu Molekülen zusammengebaut sind.

Ein Chemiker muss viel über Atome, Moleküle und über chemische Reaktionen wissen. Er muss verstehen, wie sie sich verhalten, wenn sie aufeinander treffen und wie sie zusammenhalten. Fast alles, was Menschen über chemische Reaktionen wissen, hat man aus Experimenten mit chemischen Stoffen gelernt, bei denen man die Atome selbst gar nicht beobachten kann. Stattdessen sieht man beispielsweise, dass sich die Flüssigkeit in einem Glas die Farbe ändert, dass Gas entsteht oder dass Stoffe sich erwärmen.

Chemie war und ist also echte Detektivarbeit: Aus Experimenten mit chemischen Stoffen muss man schließen, was die Atome darin tun. Es ist aber nicht einfach zu verstehen, was man nicht sieht. Deshalb haben Kinder das Fach Chemie erst in höheren Schulklassen.

Was macht man im Schulfach Chemie?

Das dicke X auf dieser Flasche mit WC-Reiniger ist ein Gefahrensymbol. Es zeigt an, dass der Inhalt reizend wirkt, also zum Beispiel die Haut röten kann.

Chemie gibt es als Schulfach in Deutschland meist erst ab der 7. Klasse oder sogar noch später. Das hängt vom Bundesland ab, in dem die Schule steht. Im Schulfach Chemie macht man unter anderem Experimente. Dabei benutzt man besondere Geräte und chemische Stoffe, die der Chemielehrer ausgewählt hat.

Allerdings dürfen Schüler nicht alle Experimente machen, die sie durchführen wollen. Denn das kann sehr gefährlich werden. Der Chemielehrer kennt sich damit aus, denn er hat Chemie an der Universität studiert. Deshalb erklärt er den Schülern genau, was sie machen sollen und worauf sie zur Sicherheit achten müssen.

Chemie spielt auch im Haushalt eine wichtige Rolle. Denn viele Reinigungsmittel sind nicht ganz ungefährlich. Im Chemie-Unterricht lernen die Schüler, wie man mit solchen gefährlichen Stoffen umgeht. Die Schüler lernen auch schon einige wichtige Dinge über Atome, Moleküle und ihre Eigenschaften.

Was machen Chemiker?

Reagenzgläser, um kleine Mengen an Flüssigkeiten untersuchen zu können

Viele Jahre haben Chemiker hieran geforscht: Welche Atome und Moleküle sorgen dafür, dass ein bestimmter Stoff bestimmte Eigenschaften hat? Inzwischen sind viele wichtige Zusammenhänge bekannt. Trotzdem geht die Forschung in der Chemie weiter.

Chemiker haben viele Stoffe erfunden und hergestellt, die es in der Natur vorher so nicht gab. Dazu gehören die Kunststoffe, die wir umgangssprachlich manchmal auch "Plastik" nennen. Während früher vor allem aus Erdöl für die Herstellung solcher Kunststoffe verwendet wurde, benutzen die Chemiker heute auch Naturstoffe, die ein Landwirt herstellen kann. Auch umweltfreundliche Elektroautos wären ohne chemische Forschung nicht denkbar.

Chemiker untersuchen außerdem die Umwelt auf Stoffe. Dabei gehen sie zum Beispiel diesen Fragen nach: Ist das Wasser sauber? Kann man das da essen oder sind darin Gifte enthalten? Da man Gifte nicht immer sehen, schmecken oder riechen kann, muss das zur Sicherheit überprüft werden. Die Chemiker kennen die Eigenschaften von Stoffen, also auch der Gifte. So können sie mit Hilfe bestimmter chemischer Reaktionen die Gifte nachweisen. Manchmal verwenden sie auch Methoden aus Physik zum Nachweis bestimmter Stoffe.

Bevor es Chemie als exakte Naturwissenschaft gab, experimentierten schon Alchemisten mit chemischen Stoffen. So versuchten sie zum Beispiel Gold aus anderen Stoffen herzustellen. Das funktionierte nicht, dafür fand ein der Alchemist Johann Friedrich Böttger aber bei seinen Experimenten einen Weg, Porzellan herzustellen. Eine moderne Naturwissenschaft war die Alchemie allerdings nicht.