Eine kurze Geschichte der Chemie

Mythologie - Die Ägypter glaubten, dass die Chemie vom Gott Thoth offenbart wurde. Dieser Gott der Sprache kannte die göttlichen Worte, denen andere Götter nicht widerstehen konnten. Thot war der Gott der Schriftgelehrten und Zauberer. Er erschien in Form des heiligen Ibis oder Pavians.

Nefertari hört zu, wie Thot magische Formeln rezitiert

Thot mit dem Schriftgelehrten Nebmertouf

- Die Griechen assimilierten Thoth mit ihrem Gott Hermes.

Hermès Trismegistes

- Spätere Alchemisten des Mittelalters glaubten, dass Hermes alle chemischen Kenntnisse auf einem Smaragdtisch notiert hatte.

Tabula Smaragdina

- Der christliche Apologet Tertullian sagt (um 200 n. Chr.) sehr ernst, dass die gefallenen Engel der Apokalypse den Menschen den Gebrauch dieser verdammten Kunst brachten.

Die ersten Versuche, die seltsamen Eigenschaften der Materie zu erklären - Für den griechischen Philosophen Demokrit besteht alles, was wir sehen und denken, aus sehr kleinen materiellen Dingen, die er "Atome" nennt (Monismus): "In Wirklichkeit gibt es nichts als unteilbare Atome in einer unendlichen Leere" - Der griechische Philosoph Aristoteles sagte, dass es einen einzigen Rohstoff gibt, der nur vier Qualitäten haben kann: heiß, kalt, trocken und nass. Ihm zufolge wäre das Feuer nichts anderes als diese "Materia prima", die dem heißen und trockenen hinzugefügt würde. Gleiches gilt für Luft, in der dem Rohstoff Trockenes und Nasses zugesetzt wird, und für Wasser, in dem Kaltes und Nasses zugesetzt wird. Die Luft würde sich in Feuer verwandeln, wenn die Luftfeuchtigkeit durch das Trockene ersetzt wird (trockenes Holz brennt besser als nasses Holz) und sich in Wasser verwandeln, wenn das Heiße durch das Kalte ersetzt wird (häufig kondensiert Feuchtigkeit aus der gekühlten Luft).

Erde, Wasser, Luft und Feuer - Der größte Scharlatan des Mittelalters, der Alchemist Paracelsus (er behauptete, ein Lebewesen in Fleisch gemacht zu haben, den Homunkulus!) reduzierte das Feld auf drei "Prinzipien": Schwefel, Quecksilber und Salz. Wenn wir die ersten beiden kombinieren, erhalten wir den berühmten Stein der Weisen, der nichts Geringeres erlaubt, als Blei in Gold umzuwandeln und aus einem jungen Mann einen alten Mann zu machen! (Wie alle hochkarätigen Redner (auch heute noch) hatte Paracelsus großen Erfolg: Er erhielt 1527 den weltweit ersten Lehrstuhl für Chemie an der Universität Basel!) - Der deutsche Chemiker Georg Stahl (1700) gibt "die erhabene Theorie" an: Er sagt, wenn ein Körper in der Luft brennt, verliert er etwas, das wir brennen sehen und das aus dem brennenden Körper zu entkommen scheint: das "Phlogiston". Stahl ignorierte selbstherrlich das Experiment von Jean Rey, der bereits ein halbes Jahrhundert zuvor entdeckt hatte, daß wenn man Zinn verbrennt, sich sein Gewicht erhöht! (Im Jahr 1630 erhielt Jean Rey, der 2 Pfund 6 Unzen reinstes Zinn calcinierte, 2 Pfund 13 Unzen Rückstände, "was ihm ein unglaubliches Erstaunen bereitete, weil er sich nicht vorstellen konnte, woher die 7 Unzen gekommen waren") - Nach den Theorien der Materie gefragt, sagte der große englische Physiker Newton mit Verachtung: "Ich fälsche keine Annahmen." Zwischen 1700 und 1789 (Veröffentlichung der "Traité élémentaire de chimie" durch Lavoisier) hielten sich alle wahren Chemiker an diese umsichtige Reserve.

Die ersten chemischen Experimente -20000: Erste Farbstoffe in Höhlenmalereien (Lascaux, Altamira) -5000 Herstellung von Antimon und Kupfer (Mesopotamien) -4000: Frühbronzezeit, Verwendung von Kosmetika und Parfums in Ägypten, Mumieneinbalsamierung durch Bitumen. -1200: Beginn der Eisenzeit, Emailleherstellung in Ägypten 700: Von den Arabern entwickelte Destillationsmethoden 800: Der Araber Geber entdeckt Arsensalze, Schwefel und Quecksilber 1200 Spanische Araber entdeckten Schwefelsäure 1200 Albertus Magnus entdeckte Salpetersäure und ihre Eigenschaften 1250 Roger Bacon entdeckte Schießpulver 1650 Van Helmont entdeckt das Gas 1660 Robert Boyle unterscheidet zwischen zusammengesetzten Stoffen und Gemischen 1755Karl Wilhelm Scheele entdeckt das Kohlendioxid und das Chlor 1766 Henry Cavendish isoliert Wasserstoff 1774 Joseph Priestley isoliert Sauerstoff 1781 Henry Cavendish realisiert die Synthese von Wasser durch Wasserstoff und Sauerstoff 1783 Antoine Laurent Lavoisier zerlegt Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff

Die Grundgesetze der Chemie 1) Das Gesetz der Erhaltung der Masse (Lavoisier 1772)

Lavoisier, Vater der Chemie Im Alter von 30 Jahren wiederholte Lavoisier das berühmte Experiment der Kalzinierung von Zinn in einer mit Luft gefüllten und verschlossenen Vase. Er stellte fest, dass die Asche eine größere Masse hatte als das verwendete Zinn. Die Masse der Luft im Gefäß wurde jedoch genau um den Wert verringert, um den die Masse des Zinns anstieg. Da sich die Masse der Vase und ihr Inhalt während der Operation nicht verändert hatten, war eine unausweichliche Schlussfolgerung: Nichts, nicht einmal Phlogiston kam aus dem brennenden Metall. Im Gegenteil, der Sauerstoff hatte sich mit dem Zinn verbunden.

Die Waage ist im Gleichgewicht, wenn Säure und Marmor getrennt werden. Die Waage bleibt nach der Reaktion, bei der Gas freigesetzt wird, im Gleichgewicht. Fazit: Bei einer chemischen Reaktion entspricht die Gesamtmasse der Reaktanten der Summe der Massen der Produkte. (Lavoisier-Gesetz) "Rien ne se crée, rien ne se perd, ni dans les oeuvres de l'art, ni dans ceux de la nature" (Lavoisiers Formulierung) 2) Das Gesetz der konstanten Proportionen

Joseph-Louis Proust Eine große Herausforderung für Chemiker war zu dieser Zeit die Unterscheidung von Verbindungen und Gemischen (Schmelz- und Siedetemperaturen!). Sobald dieser Unterschied feststand, konnten sie sich um Verbindungen und deren Zusammensetzung kümmern. Im Jahr 1807 maß Proust unter Verwendung der Waage die Massen der in einer Verbindung vorhandenen Elemente (z. B. die Massen von Sauerstoff und Wasserstoff, die durch Analyse der Verbindung Wasser erhalten wurden, oder die Massen von Schwefel und Kupfer, die sich unter Bildung der Verbindung Kupfersulfid vereinigen).

Klicke ! Fazit: In einer Verbindung ist das Massenverhältnis der Elemente konstant (Proustsches Gesetz) Dieses Grundgesetz beruht in der Tat auf der Zusammenarbeit der Chemiker Proust, Bertollet, Vauquelin, Klaproth und Richter. Es wurde klar von Dalton angegeben. 3) Die Atomhypothese von Dalton

John Dalton 1766 - 1844 Dalton war Lehrer an einer Schule in Manchester. Heute gilt er als unbestrittener Schöpfer der Atomtheorie. In seinem berühmten Buch "New chemical system of philosophy" von 1808 stellt er die wesentlichen Annahmen der Atomtheorie vor: 1. Eine elementare Substanz besteht aus einer Art von Atomen 2. Alle Atome einer Grundsubstanz sind identisch 3. Atome bleiben bei chemischen Reaktionen unverändert 4. Bei der Bildung oder Zerstörung von Verbindungen werden Atome auf unterschiedliche Weise getrennt oder rekombiniert.

Dalton erfand auch die chemischen Symbole der Atome:

Atomsymbole von Dalton Er stellte sich ihre Assoziation mit diesen Symbolen vor:

Assoziation von Atomen von Dalton Leider hatte Dalton keine klare Vorstellung von dem Molekül, obwohl einige seiner Zeichnungen wie Moleküle aussahen. Anhand der Atomhypothese von Dalton werden die Gesetze von Lavoisier und Proust auf natürliche Weise erklärt: Das Gesetz der Massenerhaltung: Eine chemische Reaktion ist nach Dalton eine einfache Umlagerung von Atomen, z.B.:

Chemische Reaktion: Da alle Atome intakt bleiben und ihre Masse behalten, entspricht das Gewicht der Reagenzien (in diesem Fall die Masse von 6 "roten" Atomen + die Masse von 6 "grünen" Atomen + die Masse von drei "lila" Atomen) der Masse von den Produkten (in diesem Fall die Masse von 6 "roten" Atomen + die Masse von sechs "grünen" Atomen + die Masse von drei "lila" Atomen) Erklärung des Gesetzes der konstanten Proportionen: Nach Dalton ist eine Verbindung eine Assoziation verschiedener Atome. Hier zum Beispiel nach Dalton zwei Proben der gleichen Verbindung:

Die Verbindung Lassen Sie „a“ die Masse eines „grünen“ Atoms und „b“ die Masse eines „purpurnen“ Atoms. Hier ist, wie wir das gleiche Verhältnis der Massen der Atom „grün“ und „lila“ in jeder Probe ankommen: 1. Probe: $\frac{m_{grün}}{m_{purpur}}=\frac{12a}{6b}=\frac{2a}{b}$ 2. Probe: $\frac{m_{grün}}{m_{purpur}}=\frac{6a}{3b}=\frac{2a}{b}$

Die innere Struktur der Atome 1) Die Entdeckung des Elektrons

J.J. Thomson Der englische Physiker J.J. Thomson untersuchte die elektrische Entladung, die von einer Metallelektrode zu einer anderen in einem Glasgehäuse auftritt, in dem Hochvakuum herrscht. Er untersuchte die Eigenschaften von Kathodenstrahlen:

J.J. Thomson Fazit: Atome enthalten negativ geladene Teilchen, die als Elektronen bezeichnet werden. Die Elektronen haben im Vergleich zum gesamten Atom eine sehr geringe Masse. 2)Das Modell von Thompson ("Plum pudding model"):

Elektronen werden als negative "Trauben" in eine positive kompakte Masse eingefügt. 3) Die Entdeckung von α (alpha) Teilchen

Pechblende 1896 beobachtete der französische Physiker Henri Becquerel, dass das Uranerz "Pechblende" spontan eine Strahlung abgibt, die er radioaktive Strahlung nannte

Marie Sklodowska Curie Zwei Jahre später isolierte Marie Curie das radioaktive chemische Element Radium (Ra) aus Pechblende: Die Eigenschaften der Radioaktivität konnten dann bestimmt werden:

Ra-Strahlung auf einer fluoreszierenden Platte Die radioaktive Strahlung ist nicht einfach: Sie besteht aus drei Teilen, nämlich dem α , β und γ - Strahlen b). γ (Gamma-) Strahlen werden beim Passieren der geladenen Platten nicht abgelenkt: Sie ähneln Licht (elektromagnetische Strahlung), sind jedoch nicht sichtbar und viel stärker. c) β (Beta) Strahlen sind negativ geladene Teilchen, die erfolgreich als Elektronen identifiziert wurden. d) α (Alpha) Strahlen sind positiv geladene Teilchen. Diese Teilchen sind zehntausendmal schwerer als die Elektronen. e) α Teilchen sind Atome des Heliumelements, denen die Elektronen fehlen. f) Der letzte Punkt zeigt, dass die Wissenschaft mit der Entdeckung der Radioaktivität in eine neue Ära eintritt. Da das Element (eine Art von Atomen) Radium das Element (eine Art von Atomen) Helium des produzierte, musste man zugeben, dass sich Atome zu anderen Atomen zersetzen können: Eine von Daltons Annahmen musste revidiert werden! g) α Teilchen werden mit enormer Geschwindigkeit außerhalb der Radiumatome projiziert. Die Idee, mit diesen Raketen andere Atome zu bombardieren, um zu sehen, was passieren könnte, kam schnell. 3. Die Entdeckung des Kerns

Ernest Rutherford Im Jahr 1911 verwendete Ernest Rutherford α Teilchen, um die in einer sehr dünnen Schicht des chemischen Elements Gold (Au) enthaltenen Atome zu bombardieren:

Das Rutherfordexperiment (Geiger und Marsden): 1. α Quelle; 2. Dünnes Goldblech 3. Fluoreszierender Bildschirm Diese Erfahrung enthüllte sofort die wahre Natur des Atoms: a) Da die meisten Teilchen direkt durch die Goldatome gehen, muss man zugeben, dass die Atome fast vollständig leer sind. b) Die gesamte Masse des Atoms muss in einem sehr kleinen zentralen Bereich konzentriert sein, der als Kern bezeichnet wird, da nur dieser Bereich das schwere α Teilchen ablenkt.

Kern und α c) Da der Kern α Partikel ablenkt S, die in seiner Nähe vorbeikommen, müssen diese positiv geladen sein. d) Jedes Atom besteht aus einem kleinen zentralen Kern und einem peripheren Bereich, der nur die Elektronen enthält: der Elektronenwolke. Durchlaufen die Partikel diesen Bereich, können sie nicht abgelenkt werden, da die Elektronen viel zu leicht sind. (Eine Kanonenkugel wird von einer Fliege nicht abgelenkt!)

Kern und Atom Da ein Teilchen von 10.000 durch ein 10000 Atome dickes Goldblech abgelenkt wird, müssen wir zugeben, dass ein Teilchen von 100000000 abgelenkt würde, wenn wir ein 1 Atom dickes Blech hätten. Der Abschnitt $ s $ des Kerns ist also 100000000-mal kleiner als der Abschnitt $ S $ des gesamten Atoms: $100000000=\frac{S}{s}=\frac{\pi \cdot R^2}{\pi \cdot R^2}=(\frac{R}{r})^2$ also: $\frac{R}{r}=10000$ Wenn das Atom ein Elefant wäre, würde der Kern die Größe eines Mikrobs annehmen!