Chemie am TGG
Fachkollegium: Nicole Breyer, Eike Buschschlüter, Dr. Falko Johannsmeyer, Stefan Kahlert, Lydia Kemner, Astrid Reuter, Olaf Schatt, Hauke Weber
Fachgruppenvorsitzender: Stefan Kahlert
Sammlungsleitung: Stefan Kahlert
Darum geht es
Die Chemie befasst sich mit den Eigenschaften, dem Aufbau und den Umwandlungen von Stoffen. Zu Beginn werden Stoffe anhand ihrer Eigenschaften charakterisiert und deren Stoffeigenschaften bestimmt. Es erfolgt eine Unterscheidung zwischen Reinstoffen und Gemischen sowie deren Trennung.
Zur Vorhersage des Verhaltens unbekannter Stoffe werden Modelle entwickelt, die den kleinsten Aufbau der Stoffe beschreiben. Das Teilchenmodell stellt dabei die erste Grundlage dar und dient zur Erklärung beispielsweise des Aufbaus gezüchteter Kristalle auf Teilchenebene.
Für die Beschreibung chemischer Reaktionen und die Differenzierung zwischen Elementen und Verbindungen ist das einfache Teilchenmodell unzureichend. Hier kommt differenziertere Atommodelle zum Einsatz, welche zudem Vorhersagen über die in Reaktionen umgesetzten Stoffmengen ermöglichen. Die Verwendung chemischer Formeln ist hierfür notwendig.
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Die Modellbildung erfolgt parallel zu experimentellen Untersuchungen von Stoffen und Reaktionen. Elemente werden systematisch hinsichtlich ihres Sauerstoffbindungsverhaltens betrachtet. Das chemische Verhalten sowie Verhältnisformeln werden verglichen, was zur Entwicklung des Periodensystems führt. Für die Erklärung der Regelmäßigkeiten im submikroskopischen Bereich wird das Kern-Hülle-Modell herangezogen. Dabei werden Teilchen wie Atome, Atomkerne, Elektronen, Protonen, Ionen und Moleküle unterschieden und deren Zusammenspiel zur Erklärung stofflicher Eigenschaften genutzt. Die Verbindung zwischen Modellvorstellungen auf submikroskopischer Ebene und beobachtbarem Verhalten wird durch Experimente hergestellt.
Systematisierung und Anwendung
Die Chemie ordnet die Vielzahl vorhandener Stoffe. Es wird zwischen Metallen und Nichtmetallen unterschieden sowie Stoffklassen wie Sulfide, Oxide, Säuren, Basen, anorganische und organische Verbindungen beschrieben. Analytische Verfahren werden erlernt, um beispielsweise den Milchsäuregehalt in Joghurt zu bestimmen. Prinzipien der Chromatographie werden aufgezeigt, etwa die Gaschromatographie als Erweiterung der Papierchromatographie.
Die Bedeutung der Chemie im Alltag wird betrachtet, einschließlich ökologischer und ökonomischer Aspekte. Es werden energetische Betrachtungen angestellt, etwa zur Bewertung von Erdgas als klimafreundlichere Alternative zu Benzin. Möglichkeiten der Energiespeicherung und Korrosionsschutz an Fahrzeugkarosserien werden thematisiert. Die Rolle der Chemie in der Ernährung und in industriellen Prozessen wird erläutert, wobei Steuerungsgrößen wie Druck, Temperatur, Katalysatoren und Konzentrationen relevant sind.
Zur Beantwortung dieser Fragestellungen sind zunehmend quantitative Messungen und mathematische Analysen erforderlich.
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