Kemiens historie

Kemiens historie omfatter den analytiske besættelse af mennesker med struktur, egenskaber og transformation af kemiske stoffer fra forhistorie til nutid. Ud over de praktiske aspekter har kemi bestræbt sig på, siden starten, sammen med sin søstervidenskab, fysik , at belyse materiens indre natur.

I begyndelsen af moderne tid blev gammel kemisk praksis kombineret med middelalderlig alkymi, som blev formidlet til Europa af forskere, der skrev på arabisk. Fra slutningen af ​​1700 -tallet udviklede kemi sig til en eksakt naturvidenskab , som derefter begyndte i 1800 -tallet at give en enorm rigdom af praktisk anvendelige resultater, hvilket førte til etableringen af ​​en kemisk industri .

Den industrielle anvendelse af kemi forårsagede også en stadig større miljøskade , hvilket førte til fremkomsten af ​​en miljøbevægelse fra omkring 1970, der søger at få den kemiske industri såvel som samfundet som helhed til at handle bæredygtigt uden miljøforurening .

Kemi er en differentieret videnskab, der har en lang række forskningsmål i sine mange grene og anvender en lang række teknologier til omdannelse af stoffer af alle slags i kemiske reaktioner .

Kemiens rødder

antikken

Omkring 1000 f.Kr. I mange områder i Mellemøsten, Egypten og Grækenland kendte man metaludvinding fra malme. Guld , sølv , jern (500 f.Kr. i Europa, 4000 f.Kr. i Egypten), kobber (4000 f.Kr.), tin (legering med kobber 3000 f.Kr.), bly (500 f.Kr.) blev brugt Brugt til vandrør, skrivebrætter, mønter, madlavning fartøjer i Rom), kviksølv (300 f.Kr., Theophrast og Dioscorides, flydende sølv , fremstillet af cinnabar ved hjælp af kobber og eddike), samt stoffer som svovl , saltpeter eller kul. Metalnavne var forbundet med ugedage og planeter. Metoderne til fremstilling af ler (til keramik ), fajance , glas (1500 f.Kr., Egypten, blæst glas, Rom 30 f.Kr. ^[1] ) og porcelæn (Kina) var også kendt.

Desuden var salver , sæber , olier, mælk og ost, vin , ølbrygning , eddike , papyri, læderproduktion og farvning (farvestoffer: henna , indigo , madder , safran, pigmenter (f.eks. Rødt bly , hvidt bly , cinnabar , okre , blåsten, verdigris , galena , arsen -sulfid og antimonsulfid), æteriske olier, salte ( alun , bordsalt ) (fra fordampning af havvand for at bevare mad). Svovldampe ( svovldioxid , sulfitter i vand) blev bruges til rygning, til rengøring af stoffer, til konservering af vin, til destruktion af farvestoffer, til fremstilling af alun. Egypterne, grækere og romere kendte allerede forskellige lægemidler såsom vitriol ( kobbersulfat , emetik), alun (til gurgling), jernrust, litharge , valmuefrøekstrakt, Henbane , mandragorarod, hyoscyamin , scopolamin (til beruselse, følelsesløshed).

Kemi i antikken adskilte sig fra nutidens fremstillingsprocesser inden for teknisk kemi hovedsageligt ved at disse processer ikke var særlig komplicerede og derfor kunne praktiseres i mange kulturer.

Udvinding af metaller var af betydelig betydning i tidligere tider. Fra metaller - i henhold til retningslinjerne for det menneskelige sind - formularer til værktøjer, daglig brugsanordninger, mønter, rustning kunne først skabes i tanken, derefter materielt, hvilket derefter havde en betydelig indvirkning på det sociale liv. Ideen - ifølge Platon verdens sjæl - omdannes gennem metalproduktionen til objekter, som opfindelsen og værktøjet kan overleve ud over opfinderens død. Selv grækerne overførte samfundets tilstand til metaller ( jernalder , sølvtid, guldalder ) og møntmetal (guld, sølv, jern) kunne give samfundets medlemmer større ligestilling (møntmetal: jern i Sparta) eller særlige præstationer og høj sanktionsindtægt med værdifulde mønter (møntmetaller: guld, sølv).

Mange græske filosoffer troede på et enkelt urstof i verden. Thales of Miletus (originalt stof: vand), Anaximenes of Miletus (originalt stof: luft), Heraklit (originalt stof: brand). Empedokles i Agrigento så de fire primære stoffer forenet: jord, vand, luft og ild. Han tænkte på et brændstof i luften (grundlag for den senere phlogiston -teori ifølge Stahl) og antog, at de fire primære stoffer blandes tilfældigt, hvorved kærlighed og strid mellem de primære stoffer spiller en rolle. Alle ting i verden stammer fra blandingen af ​​disse fire elementer. Empedokles mistænkte også, at luft består af stof, og at der ikke kan være vakuum, da han havde undersøgt princippet om en pipette . Democritus of Abdera ( Democritus ) og Leucippus troede på udelelige små partikler af et stof, de kaldte atom .

Platon og Aristoteles beskæftigede sig også med naturfilosofi . Aristoteles troede på de fire oprindelige elementer i Empedokles, men han troede også på fire originale egenskaber (varm-kold, tør-fugtig). Hvert element har to originale egenskaber (f.eks. Vand: fugtigt, koldt). Stoffer bør være i stand til at transformere ved at udveksle ejendomme. Et andet primærelement blev tilføjet af Aristoteles - eteren. Dette stof skal gennemsyre alt for evigt og uforanderligt, være indeholdt i alle stoffer. Aristoteles erkendte også, at der er en relation mellem metallerne ved smeltning, det afhænger af det korrekte blandingsforhold. Han overførte også disse tanker til humoren hos syge mennesker (se humoristisk patologi ). Den syge kunne muligvis komme sig ved hjælp af grøntsagssaft eller salte, dette var grundlaget for senere medicinske forsøg ( Galenos ) og for senere medicin. Aristoteles så alle jordiske processer som en afspejling af de himmelske processer. Metaltyperne blev senere tildelt individuelle planeter.

Alkymi senere udviklet fra naturfilosofi. I de tidlige dage kombinerede alkymi magi og mystik med metalkonverteringsprocessen, kemisk-fysiske rengøringsprocesser og produktion af farvestoffer.

I hellenismens tidsalder på grund af markedets ekspansion voksede processer i betydning, hvorved billige efterligninger af dyre naturmaterialer og andre varer (ædelsten, lilla og andre farvestoffer osv.) Kunne fremstilles: syntetisk "guld", farvet glas, imiterede perler osv. ^[2]

I Egypten blev religion , astrologi og magi blandet sammen i det 2. århundrede e.Kr. I den religiøse retning af Gnosis , som havde en anden orientering end senere kristendom mod det onde i verden ( teodicen ), spillede indre oplysning gennem alkymi en vigtig rolle. I gnostikerens skabelseshistorie blev kemiske udtryk som sublimering og destillation (spiritualisering) eller blandinger ( rensning ) brugt. De første detaljerede tegninger og beskrivelser af mange kemiske processer i Egypten omkring år 400 e.Kr. kommer fra Zosimus fra Panopolis . Ældre kilder (f.eks. Fra Bolos von Mendes 250-200 f.Kr.) kendes også. I stedet for de fire urelementer blev to grundstoffer i stoffet udtænkt i denne fase. Kviksølv og svovl . Det førstnævnte stof er et flydende metal, der størkner, når det virker på andre metaller (sammenlægning). Det andet stof brænder let med dannelse af flammer og producerer gasser. Desuden blev kviksølv og arsen betragtet som det maskuline princip og svovl som det feminine princip.

middelalderen

Med udbredelsen af ​​islam blev gammel græsk viden givet videre til islamiske lærde. En vigtig islamisk alkymist var for eksempel Jabir ibn Hayyān .

Teorierne om alkymisterne i kemi i middelalderen opstod ikke kun fra deres eksperimentelle oplevelser, men også fra astrologiens lære og en forståelse af verden, der i dag ville blive kaldt esoterisk , men som faktisk var et tidligt forsøg på en fænomenologisk teori inden for rammerne af tidens aksiomatik .

Albertus Magnus ; Fresco (1352), Treviso, Italien

Fra 1100 -tallet - takket være kontakterne med de arabiske alkymister - brød "alkymi -boom" ud over Europa: I 1085 skrev eller oversatte Gerhard von Cremona i Toledo den "første kemibog" i Europa baseret på Rhazes ^[3] : " Das Book of alums and salts ”, Albertus Magnus forskede i Köln fra 1193–1280, og selv kirkeforsker Thomas Aquinas drev“ studiae alchymicae ”med henvisning til Aristoteles og Bibelen.

Formålet med alkymi var at forvandle uædle metaller til guld ved hjælp af transmutation og at finde filosofens sten i det store værk gennem rensning. Alkymi blev imidlertid integreret i viden om naturen med magiske, holistiske bestræbelser på at bringe forsøgsmandens stoffer og sjæl i en renset tilstand.

Roger Bacon

Roger Bacon (1210–1292) introducerede eksperimentet som alkymisternes vigtigste arbejdsmetode (“Sine experientia nihil sufficienter sciri potest”: intet kan være tilstrækkeligt kendt uden et eksperiment) - skalaerne forblev imidlertid en enhed til måling af udgangsstoffer. Det var først i Lavoisier - fra 1775 - at det blev et middel til måling af forskning.

Albertus Magnus var ikke desto mindre en vigtig alkymist og kemiker i middelalderen, men som dominikaner holdt han sine teorier inden for de grænser, kirken satte. Han var den første til at isolere elementet arsen .

Alkymisten leder efter Filosofens sten af Joseph Wright fra Derby , der illustrerer opdagelsen af ​​fosfor af Hennig Brand

Alkymisten i middelalderen var mest en gejstlig med en vis uddannelse, det var først i slutningen af ​​middelalderen, at alkymi optrådte i bredere lag. Det blev generelt accepteret og fremmet eller endda praktiseret af høje prinser og præster. Vigtige alkymister var z. B. Vannoccio Biringuccio , Paracelsus , Libavius , Basilius Valentinus , Johann Rudolph Glauber . Kritik var rettet mod overdrev og bedrageri, det samme var dekreter som pave Johannes XXIIs tyr. af 1317 ikke rettet mod alkymi, men mod bedrageriske alkymister, i tilfælde af tyren mod møntfalsere. ^[4] Troen på muligheden for guldproduktion gennem alkymi eller muligheden for en livsforlængende eliksir var udbredt i alle klasser. Martin Luther bespottede lejlighedsvis mod alkymisterne og alkymisten Süple ved bordtaler , men på grund af den åndelige baggrund med hensyn til allegorier, transmutationer og de dødes opstandelse den sidste dag fandt han den egentlige kunst i rosende overensstemmelse med kristendommen. ^[5]

Siden det 11. århundrede er alkohol blevet produceret i stor skala ved destillation af vin. I det 13. århundrede blev svovlsyre (eller vitriolic acid, royal acid ) og salpetersyre (eller septinsyre) ekstraheret. Til disse områder af økonomien var der også brug for mennesker, der kunne udvinde stofferne. I 1300 -tallet steg behovet for krudt , en blanding af svovl, saltpeter og trækul til de nye skydevåben . Især krudtproduktionen i pulverfabrikker krævede en vis grundlæggende viden om de kemikalier og arbejdsteknikker, der skulle bruges for at muliggøre sikkert arbejde. Fra 1420 blev de første papirfabrikker bygget på Rhinen; Behovet for papir steg hurtigt med opfindelsen af ​​trykpressen af ​​Gutenberg. Omkring 1520 var omkring 100.000 mennesker ansat i minedrift og stålindustri i Det Hellige Romerske Rige i den tyske nation. Vigtige bøger blev nu også udgivet om minedrift og metallurgi (f.eks. Af Georgius Agricola , Bermanus sive de re metallica (1530), De Re Metallica, libri XII (1546)). Alkymi har været miskrediteret siden 1300-tallet, filosofens sten blev ikke fundet, og guldfremstilling var også uden held. Pavelige forbud mod alkymi og truslen om ekskommunikation fulgte.

Fra det 16. til det 18. århundrede ansatte fyrsterne undertiden alkymister. På trods af det lille antal alkymister var der også vigtige opdagelser. I 1669 opdagede Hennig Brand , en tysk apoteker og alkymist, det kemiske element fosfor i søgen efter filosofens sten, mens han destillerede urin og glødede resten. Alkymisten og kemikeren Johann Friedrich Böttger , sammen med Ehrenfried Walther von Tschirnhaus, fandt endda den europæiske pendant til kinesisk porcelæn i 1708, men "Philosopher's Stone" forblev en fantasi .

Begyndelsen til en systematisk praktisk kemi

De sociale ændringer i renæssancens tidsalder: opfindelsen af ​​trykpressen af ​​Gutenberg (1450), opdagelsen af ​​Amerika (1492), reformationen af ​​Martin Luther bragte også innovationer til alkymi. Vigtige alkymister på denne tid var Paracelsus (1493–1541), Faust (1480–1540), Vanoccio Biringucci (1480–1539) og Georgius Agricola (1494–1555). Alkymisternes bøger udvidede den nøjagtige viden i den alkymistiske anvendelse.

metallurgi

Allerede i 1500 var der første skrifter om metaludvinding i Tyskland. ^{[6] [7]}

Vannoccio Biringuccio skrev Pirotechnica arbejde i 1540, og dermed gav et samlet overblik over metal videnskab, våbenproduktion og maskiner.

Georgius Agricola

I 1500-tallet skrev den saksiske lærde Georgius Agricola sit tolv-bindede værk om metallurgi , De re metallica libri XII (Basel 1556), hvoraf bind syv længe var et standardværk for tidlig analytisk kemi , dvs. til påvisningsreaktioner og afprøvning af metaller , blev. Nogle afsnit af hans arbejde var baseret på værket Pirotechnica af Vannoccio Biringuccio. For første gang blev metaller som vismut og zink beskrevet i arbejdet. Imidlertid blev andre navne brugt til disse metaller ( Kobelt eller Cadmia metallica ); Det var først i 1617, at ordet zink blev brugt i Löhneyss -værket ( Das Buch vom Bergwerk ). De re metallica repræsenterer den første omfattende og systematiske samling af den tidlige moderne tids metallurgiske viden, og den indeholder også et resumé af tidens viden fra smagekunsten til analyse af metalmalm og legeringer.

Fremstilling af lægemidler

Udover metallurgi var apotek af særlig betydning i praktisk kemi i 1500 -tallet. Den schweizisk-østrigske læge og naturvidenskabsmand Paracelsus (født 1493/94, død 1541) grundlagde kemisk forskning til bekæmpelse af sygdomme ( iatrokemi ). Han forsøgte at fortolke livsprocesser kemisk og stille kemi til tjeneste for medicinen. Han er overbevist om, at sygdomme kommer udefra og derfor kan behandles med kemikalier udefra.

Paracelsus beskrev også symptomer på forgiftning gennem skadelige stoffer (blysalte) og anses derfor for at være medstifter af toksikologi. Han introducerede også først ordet alkohol og foreslog behovet for at isolere medicinske ingredienser fra planter ( quintia essentia ).

Imidlertid brugte Paracelsus også giftige stoffer til at bekæmpe sygdomme i håb om, at den rigtige dosis af et stof ville være afgørende for genopretning. Imidlertid blev hans medicin bekæmpet af mange kritikere, antimonpræparaterne fra Paracelsus blev forbudt i Frankrig ved en parlamentarisk afgørelse i 1566. Mange senere alkymister var imidlertid tilhængere af Paracelsus 'lære, såsomJohann Baptista van Helmont , Andreas Libavius , Johannes Hartmann . Sidstnævnte fik en stol for iatrokemi i Marburg for første gang i 1609.

I løbet af tiden er der udviklet mange apparater og processer, især inden for farmaceutisk produktion, hvoraf nogle stadig bruges i kemiske laboratorier i dag: mørtel til findeling, glasflasker, retorter , spatler, præcise skalaer , stillbilleder osv. .

Starten på måling af forskning og tidlige teorier

Fra Glauber til Lavoisier

Antoine Laurent de Lavoisier

Renæssancens tid frembragte kemikere, der ikke stolede på blind tro på gamle myndigheder, men udviklede deres egne ideer. Udviklingen af ​​bogføring i Italien førte til øget handel og bedre tilgængelighed af varer og råvarer, hvilket også forbedrede muligheder for kemikere. Johann Rudolph Glauber var den første kemiker i Tyskland, der var uafhængig af fyrstelige donationer og kunne kombinere forskning og en mindre uafhængig kemisk produktion.

Tidligere forskere, herunder alkymister, var lærde, hvis grundlag lå i gamle sprog og religion. Det var kun forsigtigt - og nogle gange også i frygt for teologiske konsekvenser - at nye teorier og nye indsigter sejrede inden for videnskaben. Antallet af forskere betalt af fyrster var stadig meget lille i Europa mellem det 17. og 18. århundrede. I England interesserede nogle velhavende adelsmænd sig for kemi.

Den engelske adelsmand Robert Boyle , der undersøgte stoffernes mangfoldighed og deres omdannelse til andre stoffer, kritiserede begrebet elementer i alkymi i sit indflydelsesrige værk "The Skeptical Chymist" i 1661 og forberedte det moderne koncept: et kemisk element er et im -eksperiment materiale, der ikke kan demonteres yderligere. Boyle indså, at vejrtrækning og opvarmning af metaller med ild indtog noget af luften og gjorde metallet tungere. Boyle grundlagde også det første videnskabelige samfund, Royal Society .

Georg Ernst Stahl opstillede phlogiston -teorien (1697) til at beskrive processerne involveret i forbrænding, gæring, forrådnelse, oxidation og reduktion. Mange vigtige kemikere mellem 1700 og 1787 troede på phlogiston -teorien: Joseph Black , Henry Cavendish , Joseph Priestley , Carl Wilhelm Scheele , Andreas Sigismund Marggraf , Lorenz Friedrich von Crell , Anders Jahan Retzius . Denne teori blev holdt fast i næsten hundrede år, indtil Antoine Laurent de Lavoisier og andre klargjorde oxidation . Ved at erstatte phlogiston -teorien med oxidationsteorien blev broen til teologi, tro om krop, sjæl og ild, rystet.

Phlogiston -teorien måtte opgives, da Antoine Laurent de Lavoisier , støttet i eksperimenterne af sin kone Marie , som var en af ​​de første vigtige kemikere, beviste ved omhyggeligt at følge forbrændingsprocesser ved at veje mod slutningen af ​​1700 -tallet, at teorien var ukorrekt. I stedet skabte han teorien om oxidation og grundlaget for yderligere opdagelse af kemiens grundlæggende love. For første gang blev forbrændingsprocessen etableret ved at absorbere en gas fra luften, Oxygène. Lavoisier og andre specificerede også de første rene grundstoffer og præsenterede dem eksperimentelt: ilt , kulstof , brint , svovl , fosfor , en række forskellige metaller. Lavoisier var i stand til at vise, at brint og ilt kombineres for at danne vand. Så vand var ikke, så længe den generelle overbevisning var, et kemisk element, men et sammensat stof. Syrer blev anset for at være ikke-metalliske stoffer med ilt. Lavoisier formulerede også loven om bevarelse af masse i kemiske reaktioner: I tilfælde af materialeomdannelser genereres eller ødelægges ingen masse . Han oprettede en ny kemisk nomenklatur, der hurtigt spredte sig. Gamle og svært at forstå kemiske navne er blevet erstattet af moderne navne (f.eks. Svovllever med kaliumpolysulfid). Fundene fra Lavoisier repræsenterer en vigtig milepæl i kemiens historie ( første kemiske revolution ), nu kunne forbindelser af stoffer undersøges for de forskellige elementer. Så du var nødt til at finde grundstofferne i en forbindelse og bestemme andelen af ​​hvert element i en forbindelse med en skala.

I den efterfølgende periode førte de kvantitative bestemmelser af reaktioner til loven om konstante proportioner ( Joseph-Louis Proust , 1794) og forslag fra den svenske kemiker Jöns Jakob Berzelius til udviklingen af ​​en internationalt forståelig symbolnotation for kemiske forbindelser ( empirisk formler og strukturformler ) og opfindelsen af reagensglas .

Fra Dalton til Mendeleev

Dmitri Ivanovich Mendelejev

Den engelske naturforsker John Dalton lagde grunden til en moderne atomteori med sin bog A new System of Chemical Philosophy i 1808. Han beskrev grundstofferne og deres mindste udelelige enhed, atomet, ved at angive vægt. John Dalton udarbejdede en første tabel om elementernes atomvægte (1805).

Joseph Louis Gay-Lussac var i stand til at udføre de første atomiske (molekylære) vægtbestemmelser af organiske gasser ved at bestemme damptætheden. Han udviklede også de første metoder til organisk elementær analyse og til kvantitativ analyse af stoffer ved titrering . Sammen med Alexander von Humboldt fandt Gay-Lussac gasmængder af brint og ilt på 2: 1 ved nedbrydning af vand ved elektricitet. De to gasser kunne kombineres igen for at danne vand i præcis dette forhold.

Humphry Davy var i stand til at ekstrahere natrium og kalium (1807) som nye kemiske elementer gennem en voltaisk søjle ved hjælp af smeltet saltelektrolyse. Davy har også bevist, at saltsyre ikke indeholder ilt, og derfor er tilstedeværelsen af ​​ilt ikke et kendetegn for syrer. Justus von Liebig formulerede senere brint som grundlag for den sure egenskab.

Jöns Jakob Berzelius havde udviklet en metode til bestemmelse af atomatomer af metalatomer i salte. Derved støttede han sig på forarbejde af Jeremias Benjamin Richter . Ved at udfælde og veje salte var Berzelius i stand til at bestemme atomvægten på omkring 40 grundstoffer. Berzelius udpegede atomer med et eller to bogstaver i de tilsvarende latinske ord, som almindeligvis bruges i dag i formler (f.eks. H for hydrogenium, Fe for ferrum). Berzelius præsenterede også en første teori om atomernes form efter forsøg med Voltash -søjlen. Han antog, at atomer altid skal være sammensat af en positiv og en negativ del af ladningen.

I lang tid var der stadig mangel på klarhed om atomet og dets tilsvarende vægt. Dalton gav ethanol som et atom i sin atomvægtstabel. Først meget senere blev der skelnet mellem atom og molekyle efter at have overvejet udtrykket ækvivalent. I 1811 fremsatte Amedeo Avogadro tesen om, at det samme volumen af ​​enhver gas indeholder det samme antal partikler. Auguste Laurent og Charles Frédéric Gerhardt var i stand til at bruge denne længe glemte formulering til at bestemme molekylvægten af ​​organiske stoffer ved at bestemme gastætheden. Den nøjagtige formulering af sondringen mellem atom og molekyle blev først foretaget i 1858 af Stanislao Cannizzaro .

I 1869 viste den russiske kemiker Dmitri Mendeleev og den tyske læge og kemiker Lothar Meyer , at grundstoffernes egenskaber gentager sig periodisk, hvis de er arrangeret efter stigende atommasse - periodisk tabel . Med deres teori var de i stand til korrekt at forudsige egenskaberne af endnu ukendte grundstoffer .

Liebig, Wöhler, Dumas og organisk kemi

Justus von Liebig

Justus von Liebig studerede hos Gay-Lussac som studerende og blev senere professor i kemi i Giessen og München. Justus von Liebig grundlagde kemistudier i Tyskland med foredrag og praktikforløb; han banede vejen for interessen for moderne kemi i Tyskland. Han havde også en betydelig indflydelse på dem, der var interesseret i kemi i Tyskland som redaktør af tidsskriftet Annalen der Pharmazie , senere omdøbt til Liebigs Annalen . Liebig forbedrede metoden til elementær analyse, så elementarsammensætningen af ​​organiske forbindelser kunne specificeres på kort tid. For første gang var han i stand til at give molekylformlen for mange organiske stoffer (chloroform, chloral, benzoesyre).

Han betragtes som en pioner inden for landbrugskemi. Liebig var kendt for, at kuldioxiden kommer ind i planterne via luften. På basis af aske -analyser af plantemateriale fandt han ud af, at kalium , fosfor og nitrogen konstant blev trukket tilbage fra jorden. Han gik ind for brug af naturlig gødning og mineralsk kunstgødning for at opnå bæredygtige høje landbrugsudbytter.

Liebig og Friedrich Wöhler opdagede isomerisme . Indtil videre mistænkte kemikerne , at stoffet i en identisk elementær analyse også skulle være identisk. Ved at analysere sølvcyanater kunne Wöhler og Liebig vise, at en identisk elementær analyse er mulig selv med to kemisk forskellige stoffer. Wöhler var også den første til at producere organisk urinstof fra en uorganisk forbindelse, ammoniumcyanat, ved opvarmning. Dette forfalskede teorien om Berzelius, der antog, at organiske stoffer kun kan produceres af en levende organisme. Denne syntese af stoffer gjorde Wöhler grundlæggeren af ​​organisk kemi.

Jean Baptiste Dumas opdagede en anden organisk reaktion, substitution, som var i strid med Berzelius 'radikale teori. Ifølge Berzelius kunne kun en elektropositiv partikel i et organisk molekyle fortrænges af en anden elektropositiv partikel i et molekyle. Dumas havde fundet ud af, at det elektropositive hydrogenatom i eddikesyre kunne erstattes af det elektronegative chloratom. Die Verschiedenartigkeit bei Reaktionen zwischen anorganischen und organischen Stoffen führte in der Folge zu einer verstärkten Aufklärung von Reaktionen in der organischen Chemie.

Chemische Entdeckungen im 19. Jahrhundert

Robert Bunsen

Der Chemiker Robert Bunsen entwickelte zusammen mit Gustav Robert Kirchhoff die Spektralanalyse. Mit dieser analytischen Methode konnten anhand des sehr charakteristischen Spektrums viele neue chemische Elemente entdeckt oder in Mineralproben nachgewiesen werden. Bunsen hat auch eine erste preiswerte Batterie entwickelt, die bis zur Entwicklung des Elektrodynamos durch Werner von Siemens die wichtigste Art der Stromerzeugung blieb.

Hermann Kolbe erkannte das Kohlendioxid bzw. die Kohlensäure als Grundbaustein von vielen organischen Verbindungen. Durch Ersatz einer Hydroxygruppe der Kohlensäure durch Wasserstoff oder Alkylreste entstehen Carbonsäuren, durch den Ersatz zweier Hydroxygruppen entstehen Ketone oder Aldehyde. Kolbe entwickelte auch eine Synthese von Salicylsäure. August Wilhelm von Hofmann analysierte Produkte des Steinkohleteers und ermittelte die Summenformel von Anilin , dem Ausgangsprodukt vieler späterer synthetischer Farbstoffe. Auch eine synthetische Methode zur Darstellung von Anilin aus Benzol wurde von ihm entwickelt. Der Schüler von Hofmanns, William Henry Perkin , entwickelte den ersten synthetischen Farbstoff, das Mauvein .

Friedrich August Kekulé von Stradonitz erkannte, dass das Kohlenstoffatom vier Bindungsvalenzen zu Nachbaratomen aufwies. Chemische Strukturformeln fanden nun Eingang in die Chemie, für die Planung von Synthesen und Analysen von organischen Verbindungen war dieses Wissen sehr wichtig. Besonders bedeutsam war auch Kekulés Strukturaufklärung von Benzol . Aufgrund der Kenntnis von chemischen Strukturen entwickelte der Chemiker Adolf von Baeyer Synthesen der Farbstoffe Indigo und Phenolphthalein . Industriechemiker wie Heinrich von Brunck setzten die Entdeckungen der Chemiker in der Großindustrie um. Wirtschaftlich wichtige Industrieproduktionen waren die Herstellung von Indigo , Kalziumcyanamid , das Kontaktverfahren zur Gewinnung von Schwefelsäure nach Rudolf Knietsch , die elektrolytische Darstellung von Chlor und Natronlauge .

Eugène Chevreul untersuchte die Fette und Fettsäuren , Emil Fischer klärte die Strukturen von Zuckern und Kohlenhydraten , Aminosäuren und Peptiden auf.

In der chemischen Forschung zur Gesundheitsverbesserung ragten Arbeiten von Louis Pasteur , die Untersuchungen zur Gärung und die Abtötung von mikrobiellen Krankheitserregern durch Kochen ( Pasteurisieren ); Paul Ehrlich , die Entdeckung von Färbereagenzien in der Medizin (z. B. Methylenblau zur Anfärbung von Zellkernen und Mikroorganismen und die Diazoreaktion im Harn bei Typhuserkrankungen) sowie der Entdeckung des Salvarsans , Hermann Kolbes Synthese der Salicylsäure (deren acetylierter Abkömmling Acetylsalicylsäure später als „Aspirin“ breite Anwendung fand), Emil Fischers Synthese von Veronal heraus.

Physikalische Methoden erlangten in der Chemie größere Bedeutung. Thomas Graham untersuchte Diffusionsvorgänge bei Gasen und Flüssigkeiten, Jacobus Henricus van 't Hoff , Svante Arrhenius und Wilhelm Ostwald entdeckten die Dissoziation von Salzen und Säuren in Wasser. Diese Entdeckungen förderten die Entwicklung in der Elektrochemie und Titrimetrie , pH -Indikation. Auch die Forschung nach Katalysatoren wurde zu einem wichtigen Teilbereich der physikalischen Chemie;, der besonders wichtige Eisen-Katalysator zur Ammoniaksynthese wurde von Fritz Haber entdeckt, Wilhelm Ostwald entdeckte den Platinkatalysator für die Salpetersäureherstellung nach dem Ostwaldverfahren .

Die chemische Industrie bis zum Ersten Weltkrieg

Farbenchemie

Mit der Synthese von Alizarin 1869, dem bis dahin aus großflächig angebautem Färberkrapp gewonnenen roten Farbstoff, durch Carl Graebe und Carl Liebermann begann der Siegeszug synthetischer Farbstoffe und der Niedergang des Anbaus von Pflanzen zur Farbstoffgewinnung. Rotes Fuchsin , erstmals synthetisiert 1858, bildete die wirtschaftliche Basis für die späteren Farbwerke Hoechst AG . Als weiterer wichtiger synthetischer Farbstoff folgte unter anderem Indigo , synthetisiert 1878 von Adolf von Baeyer .

Bis zum Ersten Weltkrieg war Deutschland führend insbesondere in der Farbstoffchemie. Es verlor seine Vormachtstellung, da die Patente und Markenzeichen während des Ersten Weltkriegs in den Ländern der Kriegsgegner enteignet wurden und dort eine eigene chemische Industrie nach Wegfall von Deutschland als Handelspartner aufgebaut wurde. Durch den Friedensvertrag von Versailles gab es außerdem Handelsrestriktionen.

In dieser Zeit war die Arzneimittelentwicklung eng mit den Farbstoffwerken verbunden und in Deutschland sehr erfolgreich. Ein Verkaufsschlager über viele Jahre war das von der Firma Hoechst seit 1910 vertriebene Salvarsan® , entwickelt von Paul Ehrlich und Sahachiro Hata .

Elektrochemie

Mit der revolutionären Idee, chemische Elemente lägen in Lösung in Form von elektrisch geladenen Ionen vor, legte der englische Physiker und Chemiker Michael Faraday die Grundlage für die Elektrochemie und formulierte 1832 seine Theorie der Elektrolyse in seinen Faradayschen Gesetzen .

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurden an vielen Stellen, wo Elektrizität durch billige Wasserkraft reichlich zur Verfügung stand, elektrochemische Werke errichtet. Ein Beispiel dafür ist die Wacker-Chemie im bayerischen Burghausen. Damit wurde die großtechnische Herstellung von Aluminium , Magnesium , Natrium , Kalium , Silicium , Chlor , Calciumcarbid usw. ermöglicht, was zu weiteren Impulsen zur Errichtung von großen Chemiewerken führte (vgl. unter Chemie in der Neuzeit ).

Sprengstoffe und Düngemittel

Die großtechnische Einführung des Haber-Bosch-Verfahrens zur katalytischen Gewinnung von Ammoniak aus Luftstickstoff im Jahre 1910 sowie anderer Redoxreaktionen hatte nicht nur eine große wissenschaftliche sowie wirtschaftliche, sondern auch eine enorme strategische Bedeutung. Damit war die Herstellung der für die Produktion von Sprengstoffen , Düngemitteln und Farbstoffen unerlässlichen Salpetersäure in Deutschland möglich, ohne auf Salpeterimporte aus Übersee angewiesen zu sein.

Die Modifizierung von Naturstoffen

Etwa seit Mitte des 19. Jahrhunderts hatten Chemiker begonnen, Naturstoffe durch chemische Prozesse abzuwandeln, um so kostengünstige Werkstoffe als Ersatz für teure zu gewinnen. Vor allem wird Zellulose modifiziert: Es entsteht zunächst Nitrozellulose , die in Form von Zelluloid Fischbein von Bartenwalen ersetzt und als Zellseide eine billige, wenn auch extrem feuergefährliche Alternative zu Naturseide bot. Weitere Entwicklungen führen zu weniger gefährlichen Zelluloseprodukten, z. B. Viskose . 1897 wird aus Milcheiweiß als Ersatz für Horn der Stoff Galalith erzeugt.

Viele dieser Entwicklungen jener Zeit fanden in Deutschland statt.

Chemie im Ersten Weltkrieg

Besonders auf deutscher Seite übte der Krieg einen großen Einfluss auf die Entwicklung der Chemie und der chemischen Industrie aus. Zum einen verloren deutsche Unternehmen (vor allem nach dem Kriegseintritt der USA 1917) die Verbindung zu ihren ausländischen Zweigwerken. Aus diesem Grund teilten sich einige renommierte Unternehmen in ein deutsches und ein amerikanisches Unternehmen. Dies traf auf den traditionellen Händler und Hersteller von Chemikalien, Merck in Darmstadt zu oder auf den Spezialisten für Gerbereichemikalien Röhm , der später das Plexiglas entwickelt hatte.

Auf der anderen Seite zwang der Mangel aufgrund der Blockade und der Umstellung auf Kriegsproduktion Deutschland, für viele Zwecke auf synthetische Ersatzprodukte zurückzugreifen. Das gilt etwa für Gewürze, die durch von der chemischen Industrie hergestellte Aromastoffe auf geeignetem Trägermaterial ersetzt wurden. So gab es Ersatzpfeffer, der synthetisches Piperin auf gemahlenen Haselnussschalen war.

Der Krieg veranlasste Chemiker auch dazu, sogenannte Kampfgase zu entwickeln und einzusetzen. Führend dabei war Fritz Haber .

Teilweise profitierte die chemische Industrie stark von der Produktion kriegswichtiger Materialien wie Salpetersäure und Sprengstoffen sowie Kampfgasen und Filter für Gasmasken.

Chemische Industrie seit dem Ersten Weltkrieg

Nach dem Ersten Weltkrieg verlagerte sich der Schwerpunkt der industriellen chemischen Entwicklung aus Deutschland mehr nach Frankreich und in die USA.

Polymerchemie

Ein Pionier der Polymerchemie , von damaligen Chemikern oft geringschätzig als "Schmierenchemie" bezeichnet, ist Hermann Staudinger , der die theoretische Grundlage für diesen Zweig legte. In den 1930er-Jahren wurden die ersten vollsynthetischen Kunststoffe entwickelt und in die industrielle Produktion gebracht: PVC , Polyvinylacetat , Nylon , Perlon und dazu kautschukartige Massen ( Buna ).

Den ganz großen Aufschwung erlebte die Herstellung und Verwendung von Polymeren (Kunststoffen) bald nach dem Zweiten Weltkrieg , als im Laufe der Jahre eine unübersehbare Vielfalt von Kunststoffen mit unterschiedlichsten Eigenschaften und für die unterschiedlichsten Anwendungen geschaffen wurden.

Synthetischer Treibstoff

Besonders das aufrüstende nationalsozialistische Deutschland hatte großes Interesse an synthetischem Motortreibstoff für seine Armee. Da Deutschland nur geringe Erdölvorkommen aufzuweisen hatte, hingegen riesige Mengen Kohle , wurde die Erzeugung von Motortreibstoff aus Steinkohle vorangetrieben. Das Ergebnis sind die Fischer-Tropsch-Synthese und das Bergius-Pier-Verfahren . Damit erlangt die Chemie am Vorabend eines weiteren Krieges wieder strategische Bedeutung, was auch auf den synthetischen Kautschuk zutrifft, der zunächst vor allem für Reifen von Militärfahrzeugen gebraucht wurde.

Insektizide und Bakterizide

Ganz besondere Bedeutung nimmt der Kampf gegen krankheitsverursachende Mikroben und gegen Schädlinge an, da er sowohl die Landwirtschaft als auch die Medizin tiefgreifend und nachhaltig beeinflusst. Gerade auf diesem Gebiet betreibt die chemische Industrie einen enormen Aufwand in der Entwicklung, fährt aber auch die höchsten Gewinne ein.

Mit der Entwicklung und Produktion von DDT Dichlordiphenyltrichlorethan ab Anfang der 1940er Jahre träumte man von einer völligen Beseitigung der Malaria durch totale Ausrottung der sie übertragenden Mücken . Im Laufe der folgenden 20 bis 30 Jahre werden immer neue, noch speziellere Insektizide entwickelt und auf den Markt gebracht. Ab etwa 1970 kommt die Ernüchterung: Die Schädlinge entwickeln Resistenzen, die schwer abbaubaren Insektengifte reichern sich in der Nahrungskette an und bringen die Lebewesen am Ende der Kette wie Greifvögel in die Gefahr der Ausrottung. Neben der Umweltverschmutzung durch Chemiewerke sind die Nebenwirkungen der Insektizide und anderer Landwirtschaftschemikalien ein wesentlicher Grund für das Erstarken einer gegen die Anwendung von synthetischen Chemikalien gerichteten Umweltbewegung und den Erlass eines DDT-Gesetzes , das Produktion, Handel und Anwendung von DDT verbietet.

Mit den Sulfonamiden kommt aus den Laboratorien der Arzneimittelentwickler eine Gruppe von potenten Medikamenten gegen Bakterieninfektionen verschiedener Art. Der erste Vertreter dieser Gruppe war 1935 Prontosil , das ursprünglich als Textilfärbemittel verwendet wurde. Auch hier wird den Mitteln aus der Retorte mehr zugetraut, als sie schließlich halten können. Es sind zwar wirksame Medikamente, aber alles können auch sie nicht leisten, vor allem gegen Vireninfektionen sind sie wirkungslos.

Die Entwicklung chemischer Theorien

Das Massenwirkungsgesetz

Das Massenwirkungsgesetz , von Cato Maximilian Guldberg und Peter Waage im Jahr 1864 formuliert, beschreibt das Verhältnis von Ausgangsstoffen zu Produkten im chemischen Gleichgewicht. Die Anwendung dieser Gesetzmäßigkeit ermöglichte in vielen technisch genutzten Reaktionen eine bessere Ausnutzung des kostspieligeren Ausgangsstoffes durch Einsatz eines Überschusses des billigeren Ausgangsstoffes.

Chemische Kinetik

In der Kinetik werden die Gesetzmäßigkeiten behandelt, die sich mit der Geschwindigkeit von Reaktionen befassen. Dazu gehört auch das Studium der Wirkung von Katalysatoren, wofür, neben seinen Arbeiten zur Kinetik, Wilhelm Ostwald 1909 den Nobelpreis erhielt.

Bindungstheorien

Walter Kossel (1915) und Gilbert Newton Lewis (1916) formulierten ihre Oktettregel , wonach Atome anstreben, acht Außenelektronen zu erlangen. Bindungen zwischen Ionen wurden auf elektrostatische Anziehung zurückgeführt, Atommodelle flossen in Form von theoretischen Berechnungen von Bindungskräften usw. in die Bindungstheorien ein.

Atommodelle

Eng mit der Chemie verbunden ist die Entwicklung von Atommodellen, welches Sachgebiet streng genommen zur Physik zu rechnen ist. Neue Atommodelle haben jedoch stets der theoretischen Chemie neue Impulse gegeben.

So entwickelte sich aus der Quantenphysik eine eigene chemische Disziplin, die Quantenchemie , die 1927 mit Berechnungen am Wasserstoffatom durch Walter Heitler und Fritz London ihre ersten Schritte unternahm.

Heute sind die Modelle mathematisch so weit entwickelt, dass durch sehr komplexe Berechnungen am Computer die Eigenschaften von Verbindungen über die Verteilung der Elektronendichte sehr genau vorausgesagt werden können.

Die Entwicklung der Analysentechnik

Neue Erkenntnisse und neue Verfahren in der Chemie hängen stets mit Verbesserungen der Analysetechnik zusammen. Darüber hinaus werden chemische Analyseverfahren – nasschemische Nachweisreaktionen sowie später die instrumentelle Analytik – etwa seit Mitte des 19. Jahrhunderts mehr und mehr in anderen Disziplinen von Wissenschaft und Technik eingesetzt. Ein in der ersten Hälfte des 20. Jahrhundert verbreitetes Lehrwerk der analytischen Chemie war das von Frederick Pearson Treadwell ^[8] Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wird chemische Analysentechnik routinemäßig zur Qualitätssicherung in zahlreichen Produktionsverfahren, auch solchen die nicht chemischer Natur sind, eingesetzt. Außerdem spielt die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung in Wissenschaften wie Geologie, Archäologie, Medizin, Biologie und vielen anderen eine bedeutende Rolle zum Erkenntnisgewinn.

Im Bereich der Verbrechensaufklärung begannen chemische Analysen in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts zum Nachweis von Ver giftungen eine Rolle zu spielen. Als Pionierleistung ist diesbezüglich die Marsh'sche Probe als Nachweisreaktion für Arsen zu nennen.

Qualitative Analyse

Die qualitative Analyse soll die Frage beantworten: Was ist drin?. Solche Fragestellungen gibt es vor allem in der Erzverhüttung seit Anbeginn, und dort finden sich auch schon sehr früh Anfänge einer Analysentechnik unter der Bezeichnung "Probierkunst".

Lötrohranalysen

Das Lötrohr wurde seit dem 17. Jahrhundert zunehmend präziser verwendet, um mittels Flammenfärbung und Niederschlägen auf Holzkohle Mineralien zu identifizieren und ihren Metallgehalt abzuschätzen. Hochburg dieser der Metallurgie zuzuordnenden Analysentechnik war Freiberg mit seinem reichen Erzbergbau.

Nasschemische Verfahren

Intensiv in Gang kamen nasschemische Verfahren im Laufe des 19. Jahrhunderts. Dabei werden im Bereich der anorganischen Analyse die in der Probe enthaltenen Elemente durch systematisches Fällen im Kationentrenngang und durch geeignete Farbreaktionen nachgewiesen. Entsprechende Verfahren wurden für Anionen entwickelt.

Die qualitative Analyse von organischen Substanzen erforderte im Bereich der Farbreaktionen besonders viel Erfahrung, da viele Substanzen ähnliche Farbreaktionen ergaben. Die Verfahren konnten durch die Weiterentwicklung der Laborgeräte und durch immer reinere Reagenzien immer empfindlicher gemacht werden, sodass sowohl die Größe der notwendigen Probenmengen immer kleiner wurde, als auch die nachweisbare Konzentration weiter und weiter sank.

Physikalische Verfahren

Schon in den Anfängen der Probierkunst wurden physikalische Verfahren (Flammenfärbung) zur Identifizierung von Elementen eingesetzt. Mit dem Ausbau spektroskopischer Methoden im Bereich der ultravioletten, der sichtbaren, der infraroten und der Röntgenstrahlung wurde die Identifizierung von Substanzen immer sicherer, exakter und auch schneller. Hier lassen sich qualitative und quantitative Bestimmungen sehr gut miteinander kombinieren, ebenso wie bei chromatographischen Verfahren.

Quantitative Analyse

Erst durch den Einsatz präziser Messinstrumente (vor allem Waagen) und quantitativer analytischer Methoden konnte sich seit dem 17. und 18. Jahrhundert aus der Alchemie die Chemie als Naturwissenschaft entwickeln. ^[9] Fortschritte in der Genauigkeit und Empfindlichkeit von quantitativen Analysen mit dem Ziel genauester Gehaltsangaben sind daher stets mit einer Weiterentwicklung von Geräten zur Messung von Masse und Volumen verbunden. Dies führte oft zu Entdeckungen neuer chemischer Elementen, Verbindungen und Reaktionen.

Gravimetrie

Die Gravimetrie , also die Mengenbestimmung mit einer empfindlichen Waage, kann wohl als die Analysemethode des 19. Jahrhunderts angesprochen werden. Dabei wurde nach zuverlässigen Reaktionen gesucht, in denen die Menge der Produkte nicht nur theoretisch, sondern auch praktisch in einem eindeutigen Verhältnis zum zu bestimmenden Ausgangsstoff steht. Ein klassisches Beispiel für dieses Verfahren ist die Bestimmung des Chloridgehaltes durch Fällen mit Silbernitrat und Wiegen des getrockneten Niederschlages von Silberchlorid . Auch bei der Elementaranalyse spielt Gravimetrie eine wichtige Rolle, z. B. mit Hilfe des von Liebig entwickelten Fünf-Kugel-Apparates .

Gravimetrische Verfahren sind umständlich und langsam, wenn auch sehr genau. Das nach der Fällungsreaktion notwendige Filtrieren, Auswaschen und Trocknen dauerte, je nach Substanz, Stunden bis Tage. Daher suchte man nach schnelleren Verfahren, die besonders in der Qualitätskontrolle einer industriellen Chemieproduktion sehr gesucht sind.

Mit der Elektrogravimetrie wurde das Verfahren der Elektrolyse ab etwa dem Beginn des 20. Jahrhunderts als Verfahren zur sauberen Abtrennung von Metallen aus den Lösungen ihrer Ionen, die anschließend gewogen wurden, eingeführt.

Volumetrie

Die Gravimetrie erlaubte sehr genaue Analyseresultate, war jedoch in der Durchführung zeitraubend und aufwendig. Im Zuge der aufblühenden chemischen Industrie wuchs die Nachfrage nach schnelleren und dennoch genauen Analysemethoden. Die Messung des Volumens einer Reagenzlösung bekannten Gehaltes ( Maßlösung ) konnte vielfach eine gravimetrische Bestimmung ersetzen. Bei einer solchen Titration muss der zu bestimmende Stoff schnell und in eindeutiger Weise mit der Maßlösung reagieren. Das Ende der Reaktion muss erkennbar sein. Hierzu verwendet man häufig Farbindikatoren. Die Waage kam jetzt nur noch bei der Herstellung der Maßlösung zum Einsatz. Solche volumetrischen (titrimetrischen) Verfahren kamen bereits gegen Ende des 18. Jahrhunderts auf. Sie entwickelten sich aus halbquantitativen Probiermethoden beispielsweise zur Gütebestimmung von Weinessig . Hierbei gab man zu einer abgemessenen Essigprobe solange Sodapulver hinzu, bis kein erneutes Aufschäumen (Kohlendioxidbildung) mehr auftrat. Je mehr Soda verbraucht wurde, desto besser war der Essig. Eines der ersten sehr genauen Titrationsverfahren war die Chloridbestimmung nach Gay-Lussac (Klarpunkttitration mit Silbernitratlösung ). Weitere Verbreitung fanden Titrationen, als entscheidende praktische Verbesserungen vorgenommen wurden. So ermöglichte die Bürette mit Quetschhahn nach Mohr eine leichte und genaue Dosierung der Maßlösung. Im Laufe des 19. und 20. Jahrhunderts wurden viele unterschiedliche Reaktionstypen für die Titration nutzbar gemacht. Hierzu gehörten neben den schon länger bekannten Fällungs- und Säure-Base-Titrationen auch Redox- und Komplextitrationen.

Chromatographische Methoden

Der russische Botaniker Michail Semjonowitsch Zwet berichtete 1903, dass sich gelöste Stoffe durch Durchfließen einer mit einem Adsorptionsmittel gefüllten Säule trennen lassen. Das Verfahren fand erst in den 1930er-Jahren vermehrt Beachtung, führte dann aber zu einer großen Zahl von Verfahren, die für qualitative und quantitative Bestimmungen von zahlreichen Substanzen aus Gemischen geeignet sind: Papierchromatographie , Gaschromatographie , Hochdruckflüssigchromatographie , Gelpermeationschromatographie , Dünnschichtchromatographie , Ionenaustauschchromatographie , Elektrophorese .

Solche Verfahren revolutionierten die Analyse von komplexen Gemischen. Oftmals war erst durch eine chromatographische Methode eine umfassende Analyse möglich. In allen Fällen beschleunigte und verbilligte die Chromatographie die Arbeit der analytischen Labors und machte dadurch eine erhebliche Ausweitung von Lebensmittelkontrollen und Dopingkontrollen sowie genauere Prozessüberwachung zahlreicher Produktionsprozesse als Routinemaßnahme erst praktisch möglich.

Einen weiteren Qualitätssprung bedeutete in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts die Kombination chromatographischer Trennverfahren mit spektroskopischen Identifizierungsverfahren wie Massenspektrometrie , Infrarotspektroskopie und anderen.

Automatisierung von Analyseverfahren

Seit der Entwicklung der elektronischen Datenverarbeitung wurden Analyseverfahren mehr und mehr automatisiert. Dazu eigneten sich besonders volumetrische, spektroskopische und chromatographische Verfahren. Die Automatisierung führte zu einer wesentlichen Kapazitätsausweitung der Analysenlabors und zu einer Senkung der Kosten. Dies hatte zur Folge, dass zu Kontroll- und Überwachungszwecken mehr Analysen durchgeführt werden konnten. Die Automatisierung von Analyseverfahren hat sehr wesentlich dazu beigetragen, Lebensmittelkontrollen, Dopingkontrollen, klinische Blut- und Gewebeuntersuchungen usw. auszuweiten und zu einem alltäglichen Kontrollinstrument zu machen. Auch in der Forschung konnten wesentlich größere Probenserien analysiert werden und so sicherere Aussagen, beispielsweise über Abhängigkeiten von Wirkstoffgehalten in Pflanzen oder über mineralogische Zusammenhänge gemacht werden. Außerdem führte die Automatisierung durch präzisere Einhaltung von Bedingungen, besonders bei der Probenahme und Probenaufgabe, zu einer weiteren Verbesserung der Messgenauigkeit.

Die Entwicklung der Laborausstattung

Labor des chemischen Institutes der Uni Leipzig (1906)

Sowohl für die Möglichkeiten der Analytik als auch für die Herstellung von Substanzen im kleinen Maßstab spielte die Ausstattung der Labors eine wichtige Rolle. Zunächst standen zum Erhitzen nur kleine Holzkohleöfen zur Verfügung, die schwierig zu regulieren und umständlich zu handhaben waren. Mit der Einführung von Leuchtgas in den Städten und der Erfindung des Bunsenbrenners stand eine unkomplizierte und leicht zu regulierende Möglichkeit zum Erhitzen zur Verfügung. Dazu spielt die Erfindung der Vulkanisierung von Kautschuk durch Charles Goodyear eine wichtige Rolle, da hierdurch Gummischläuche als flexible Gasleitungen zur Verfügung standen. Immer wieder ermöglichten gerade Entwicklungen der Chemie die Weiterentwicklung der Laborausstattung, was dann wiederum zu einem weiteren Fortschritt der Chemie führte. Einen weiteren Schritt hin zu exakter Temperaturführung sind die elektrischen Heizpilze und thermostatisierte Wasserbäder, die ihren bisherigen Höhepunkt in einer computergesteuerten Reaktionsführung mittels Thermosensoren und gesteuerter elektrischer Heizung finden.

Glasgeräte waren ursprünglich dickwandig und klobig. Dies war ein wesentlicher Grund, warum für Analysen große Materialmengen benötigt wurden. Mit der Einführung der Gasflamme in die Glasbläserei und mit der Weiterentwicklung von Zusammensetzung der Gläser konnten Laborgeräte immer kleiner, dünnwandiger und in komplexeren Formen hergestellt werden. Die so entstehende Vielfalt von aus der Praxis entwickelten Geräten half sehr wesentlich dabei mit, die Analysenmengen zu verringern und für die Herstellung von Substanzen immer komplexere Prozesse praktisch durchführen zu können. Durch Einführung des Normschliffes für Glasgeräte in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden die mittlerweile industriell hergestellten Einzelteile problemlos gegeneinander austauschbar und erlaubten den Aufbau von sehr komplexen, spezialisierten Versuchsanordnungen mit geringem zeitlichen Aufwand.

Immer mehr fanden Kunststoffe Eingang ins chemische Labor und erleichterten die Arbeit. Waren unzerbrechliche, chemikalienbeständige Gefäße im 19. Jahrhundert noch aus mit Paraffin getränkter Pappe, bestehen viele moderne Laborgeräte aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polycarbonat und, für besonders gute Beständigkeit gegen Säuren und Laugen sowie mit sehr leicht zu reinigender Oberfläche aus Polytetrafluorethylen ( Teflon ). Die Einführung von leichten, kostengünstig herzustellenden Geräten aus Kunststoff führte zur immer häufigeren Verwendung von Einweg-Geräten. Dadurch wurde die Gefahr der Verunreinigung mit Resten von früherem Arbeiten ausgeschaltet und die Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit von Analysen weiter in die Höhe getrieben.

Mit dem Einzug von elektrischen Geräten in die Technik ab dem Beginn des 20. Jahrhunderts profitierte auch das chemische Labor von elektrischen Rührern, Schüttlern, Mühlen, Pumpen usw., die die Arbeit wesentlich erleichterten. Ein nächster Schritt sind gesteuerte Geräte, die im zeitlichen Ablauf programmiert werden können. Dies machte eine persönliche Überwachung, vor allem von lang dauernden Prozessen mit Parameteränderungen, verzichtbar.

Gesellschaftliche Reaktionen gegen das Eindringen der Chemie in jeden Bereich

Beginnend im 19. Jahrhundert wurde die Chemie ein immer bedeutenderer wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Faktor. Die Rolle der Chemie, vor allem der Chemieindustrie, mit ihren Schattenseiten war immer wieder mit unterschiedlichen Schwerpunkten in der Diskussion. Auf der anderen Seite veränderte die Chemie durch neue Substanzen das äußere Erscheinungsbild von Menschen und Gebäuden, man denke etwa an Farben und Kunststoffe.

Arbeitssicherheit

Die erste gesellschaftliche Reaktion betraf die in der Anfangszeit schlimmen Arbeitsbedingungen in der chemischen Industrie, die zu schweren Erkrankungen von Chemiearbeitern und Arbeiterinnen führten. Nicht immer war dies auf Gleichgültigkeit von Unternehmern zurückzuführen, meist waren die Gefahren durch die neuen Stoffe noch unbekannt. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden Vorschriften zur Arbeitssicherheit erlassen, die die Gefahren verminderten. Dazu gehörten auch regelmäßige ärztliche Untersuchungen. Mit der Einführung immer besser geschlossener Prozesse und immer besserer persönlicher Sicherheitsausrüstung in der Industrie verminderten sich die Risiken durch das Einatmen, Verschlucken oder die Aufnahme durch die Haut erheblich.

Ein zweites Risiko in der chemischen Industrie ist das Unfall- und Brandrisiko, das immer noch gegeben ist. Durch immer besseren vorbeugenden Brandschutz, zu dem das immer tiefere chemische Wissen erheblich beiträgt, durch immer besser ausgebildete und ausgerüstete Werkfeuerwehren mit immer mehr chemischem Wissen konnte das Risiko immer weiter gedrückt, aber nie ganz ausgeschaltet werden, wie spektakuläre Chemieunfälle in den letzten Jahren zeigen. Chemieunfälle wie das durch Cyanid ausgelöste Fischsterben in der Theiß oder der gar die rund 8000 Toten (weitere 20.000 an den Spätfolgen) von Bhopal führten ebenso wie andere Unfälle zu heftigen Diskussionen über die Risiken einer chemischen Industrie.

Emissionen und Abfall

In der Anfangszeit der chemischen Industrie unterschätzte man das Potential der Umweltschädigung durch Abwässer und Emissionen mit der Abluft sehr stark. Der erste Schritt zu einer Verbesserung der Situation bestand in einer Erhöhung der Schornsteine, so dass sich die Schadstoffe über ein weiteres Gebiet in der Erdatmosphäre verteilen und so verdünnen konnten. Erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts begann allmählich ein Umdenken – nicht nur im Hinblick auf landwirtschaftlich ausgetragene Pestizide , privat emittierten Tabakrauch und überschüssige Waschmittel-Phosphate. Eine wachsende Umweltbewegung zwang die Industrie ab etwa 1970 zunehmend, Abwasser und Abluft zu reinigen und so die Schadstoff-Emissionen zu minimieren.

Biobewegung

Nachdem die chemische Industrie als Heilsbringer in der Landwirtschaft bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts hochgelobt wurde und auch beachtliche Erfolge zur Ertragssteigerung vorweisen konnte, bildete sich etwa ab 1970 eine zunächst immer stärker werdende Bewegung, die in der Gründung sogenannter grüner Parteien gipfelte. Diese Bewegung kämpfte gegen den immer stärker werdenden Anteil von synthetischen Substanzen der chemischen Industrie in der Landwirtschaft als Dünger , Wachstumsförderer , Tiermedikament, Schädlingsbekämpfungsmittel usw.

Die grüne Bewegung nahm sich auch der Nahrungsmittelherstellung an und prangerte nicht nur chemisch gestützte Pflanzen- und Tierproduktion an, sondern auch die Verwendung von künstlichen Stoffen als Bestandteile oder Zusatzmittel für Lebensmittel. Als Gegenreaktion großindustrielle Produktion in Landwirtschaft und Nahrungsmittelerzeugung mit starkem Einfluss chemischer Methoden und künstlicher Substanzen fordert die Ökobewegung eine Beachtung natürlicher Kreisläufe mit nur sanftem Eingriff des Menschen und den möglichst vollständigen Verzicht auf die Einbringung von künstlichen Substanzen in den biologischen Kreislauf. Eine entsprechende ressourcen- und umweltschonende Strömung in der Chemie trägt den Namen Grüne Chemie .

Siehe auch

• Geschichte der Naturwissenschaften

Literatur

Bücher

• Bernadette Bensaude-Vincent , Isabelle Stengers : A history of chemistry. Harvard University Press, 1996. (französisches Original La Decouverte 1993)
• William Hodson Brock : Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg, Wiesbaden 1997, ISBN 3-540-67033-5 . (Originaltitel in Großbritannien: The Fontana History of Chemistry. 1992, in den USA Norton History of Chemistry )
• Günther Bugge (Hrsg.): Das Buch Der Grossen Chemiker. Band 1, 2, Verlag Chemie, Weinheim 1974, ISBN 3-527-25021-2 . (Reprint der Ausgabe im Verlag Chemie, Berlin, 2 Bände, 1929, 1930)
• Maurice Crosland : Historical studies in the language of chemistry. Harvard University Press, 1962, 1978.
• Michael Wächter: Kleine Entdeckungsgeschichte(n) der Chemie im Kontext von Zeitgeschichte und Naturwissenschaften , Verlag Königshausen und Neumann, Würzburg 2018, ISBN 978-3-8260-6510-1
• Kostas Gavroglu, Ana Simoes: Neither physics nor chemistry. A history of quantum chemistry. MIT Press, 2012.
• Arthur Greenberg: Twentieth Century-Science: Chemistry Decade by Decade. Facts on File, 2007.
• Arthur Greenberg: From Alchemy to Chemistry in Picture and Story. Wiley, 2007.
• Aaron J. Ihde : The development of modern chemistry. Harper and Row, New York 1964. (Dover 2012)
• Eberhard Schmauderer (Hrsg.): Der Chemiker im Wandel der Zeiten. Verlag Chemie, Weinheim 1973, ISBN 3-527-25518-4 .
• Otto Krätz : 7000 Jahre Chemie. Alchemie, die schwarze Kunst – Schwarzpulver – Sprengstoffe – Teerchemie – Farben – Kunststoffe – Biochemie und mehr ; von den Anfängen im alten Orient bis zu den neuesten Entwicklungen im 20. Jahrhundert. Nikol, Hamburg 1999, ISBN 3-933203-20-1 . (Erstausgabe als: Faszination Chemie . 7000 Jahre Lehre von Stoffen und Prozessen. Callwey, München 1990, ISBN 3-7667-0984-4 )
• Keith J. Laidler : The World of Physical Chemistry. Oxford University Press, 1993.
• Henry M. Leicester : The Historical Background of Chemistry. Wiley, 1956. (Dover 1971) (Archive)
• Henry M. Leicester, Herbert S. Klickstein: A Source Book in Chemistry 1400-1900. Harvard University Press, 1952. (4. Auflage 1968)
• Henry M. Leicester: A Source Book in Chemistry 1900–1950. Harvard University Press, 1968.
• Georg Lockemann: Geschichte der Chemie. Band 1 Vom Altertum bis zur Entdeckung des Sauerstoffs Walter de Gruyter & Co., Berlin 1950.
• Georg Lockemann: Geschichte der Chemie. Band 2 Von der Entdeckung des Sauerstoffs bis zur Gegenwart Walter de Gruyter & Co., Berlin 1955.
• Derek B. Lowe: Das Chemiebuch. Vom Schießpulver bis zum Graphen. 250 Meilensteine in der Geschichte der Chemie , Librero 2017 (englisches Original: The Chemistry Book , New York: Sterling Publ., 2016)
• Robert Multhauf : The Origins of Chemistry. Oldbourne, London 1966. (The Watts, New York 1967, 1993)
• Dieter Osteroth: Soda, Teer und Schwefelsäure: Der Weg zur Großchemie. Rowohlt, Reinbek bei Hamburg 1985.
• James Riddick Partington : A short history of chemistry. 3. Auflage. London/ New York 1960.
• JR Partington : A History of Chemistry. MacMillan, 1970 (Volume 1), 1961 (Volume 2), 1962 (Volume 3), 1964 (Volume 4).
• Winfried R. Pötsch, Annelore Fischer, Wolfgang Müller: Lexikon bedeutender Chemiker . Unter Mitarbeit von Heinz Cassebaum. Bibliographisches Institut, Leipzig 1988, ISBN 3-323-00185-0 .
• Claus Priesner : Illustrierte Geschichte der Chemie. Theiss, 2015.
• Ernst F. Schwenk: Sternstunden der Chemie. Von Johann Rudolph Glauber bis Justus von Liebig. Verlag CH Beck, München 1998, ISBN 3-406-42052-4 .
• Günther Simon: Kleine Geschichte der Chemie. (= Praxis-Schriftenreihe, Abteilung Chemie. 35). Köln 1980.
• Irene Strube , Rüdiger Stolz, Horst Remane : Geschichte der Chemie: Ein Überblick von den Anfängen bis zur Gegenwart. DVW, Berlin 1986. (2. Aufl. ebenda 1988)
• Wilhelm Strube : Der historische Weg der Chemie. Band I: Von der Urzeit bis zur industriellen Revolution. 4. Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1984, DNB 850275016 .
• Ferenc Szabadváry : Geschichte der analytischen Chemie. Vieweg, 1985.
• Wolfgang Schneider : Geschichte der Pharmazeutischen Chemie. Verlag Chemie, Weinheim 1972.
• Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente. Ein Streifzug durch das Periodensystem. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-7776-1356-8 .
• Mary Elvira Weeks : Discovery of the Elements. 6. Auflage. Verlag Journal of Chemical Education, 1956. (Archive)
• Helmut Werner : Geschichte der anorganischen Chemie. Die Entwicklung einer Wissenschaft in Deutschland von Döbereiner bis heute. Wiley-VCH, 2016, ISBN 978-3-527-33887-0 .
• Jost Weyer : Geschichte der Chemie. Band 1: Altertum, Mittelalter, 16. bis 18. Jahrhundert. Springer Spektrum, Wiesbaden 2018. doi:10.1007/978-3-662-55798-3 .
• Jost Weyer: Geschichte der Chemie Band 2 – 19. und 20. Jahrhundert. Springer Spektrum, Wiesbaden 2018. doi:10.1007/978-3-662-55802-7 .

Ältere Literatur:

• Marcelin Berthelot : La chimie au moyen age. 4 Bände. Paris ab 1889.
• James Campbell Brown : A history of chemistry from the earliest times. 2. Auflage. Churchill, London 1920. (Archive)
• Eduard Färber : Die geschichtliche Entwicklung der Chemie. Springer, Berlin 1921. (Archive)
• Carl Graebe : Geschichte der organischen Chemie. Julius Springer, 1920.
• Hermann Kopp : Geschichte der Chemie. 4 Bände. Braunschweig 1843–1847. (Neudruck Hildesheim 1966)
• Hermann Kopp: Beiträge zur Geschichte der Chemie. Braunschweig 1869–1875.
• Edmund Oskar von Lippmann : Zeittafeln zur Geschichte der organischen Chemie. Springer, Berlin 1921.
• Ernst von Meyer : Die Geschichte der Chemie von den ältesten Zeiten bis zur Gegenwart. 1899. (3. Auflage 1914)
• Paul Walden : Geschichte der organischen Chemie seit 1880. Julius Springer, Berlin 1941. (Reprint 1990)
• Paul Walden: Maß, Zahl und Gewicht in der Chemie der Vergangenheit. Ein Kapitel aus der Vorgeschichte des sogenannten quantitativen Zeitalters der Chemie. (= Sammlung chemischer und chemisch-technischer Vorträge. Neue Folge, 8). Stuttgart 1931.
• Paul Walden: Chronologische Übersichtstabellen zur Geschichte der Chemie von den ältesten Zeiten bis zur Gegenwart. Berlin/ Göttingen/ Heidelberg 1952.
• H. Valentin: Geschichte der Pharmazie und Chemie in Form von Zeittafeln. Stuttgart 1950.

Zur Literatur über Alchemie siehe dort

Aufsätze

• Edmund Oskar von Lippmann : Chemisches und Alchemisches aus Aristoteles. In: Archiv für Geschichte der Medizin . Band 2/3, 1910/1912, S. 234–300.
• Heinz A. Staab : Hundert Jahre organische Strukturchemie. In: Angew. Chem. 70, 1958, S. 37–41. doi:10.1002/ange.19580700202
• Jost Weyer : Hundert Jahre Stereochemie – Ein Rückblick auf die wichtigsten Entwicklungsphasen. In: Angew. Chem. 86, 1974, S. 604–611. doi:10.1002/ange.19740861702
• J. Weyer: Die Entwicklung der Chemie zu einer Wissenschaft zwischen 1540 und 1740. In: Berichte zur Wissenschaftsgeschichte . 1, 1/2, 1978 s. 113–121.
• Claus Priesner : Zur Geschichte der makromolekularen Chemie. In: Chemie in unserer Zeit . 13, 1979, S. 43–50. doi:10.1002/ciuz.19790130203

Weblinks

Wikisource: Chemie – Quellen und Volltexte

• Selected classical papers from the history of chemistry

Einzelnachweise

1. ↑ Zeitschr. Angew. Chem. 1903, S. 267.
2. ↑ Michael Rostovtzeff: Gesellschafts- und Wirtschaftsgeschichte der hellenistischen Welt. Band 2, Darmstadt 1998, S. 984.
3. ↑ Robert Steele: Practical chemistry in the twelfth century: Rasis de aluminibus et salibus. In: Isis. Band 12, 1929, S. 10–46.
4. ↑ Joachim Telle: Alchemie II. In: Theologische Realenzyklopädie. Band 2, de Gruyter, 1978, S. 208.
5. ↑ Berend Strahlmann: Chymisten in der Renaissance. In: Eberhard Schmauderer (Hrsg.): Der Chemiker im Wandel der Zeiten. Verlag Chemie, Weinheim 1973, S. 54.
6. ↑ Ein nutzlich bergbuchleyn, (1500).
7. ↑ Probirbüchlin / vff Golt, Silber / Kupfer / Blei / und allerley ertz gemeynem nutz zu gut geordnet (1518).
8. ↑ FP Treadwell: Kurzes Lehrbuch der analytischen Chemie. 2 Bände. Berlin, 4. und 5. vermehrte und verbesserte Auflage, 1907–1911. Weitere Auflage ( Lehrbuch der analytischen Chemie ) Leipzig/Wien 1935.
9. ↑ Dietlinde Goltz: Versuch einer Grenzziehung zwischen „Chemie“ und „Alchemie“. In: Sudhoffs Archiv. 52, 1968, S. 30–47.