Die Geschichte der Chemie

Experimentalvortrag WS: 07/08 Von Christian Meyer

Übersicht 1.

Anfänge der Chemie 2.

Alchemie 3.

Chemie und Handwerk 4.

Phlogiston Theorie 5.

Moderne Chemie 6.

Feuer und Feuerwerk

Erste chemische “Entdeckungen“  Vor mehr als 5000 Jahren bereits Wissen über die Veränderung von Materie  Offenbarte Menschen spirituelle Weisheiten  Theorien über das Geschehen in Himmel und Erde

Die Anfänge der Alchemie  “Dunkles Zeitalter“ der Wissenschaft  Von Babyloniern, Ägyptern, Griechen bereits intensiv betrieben

4 Elemente Theorie  Vierelementen- und Transmutationslehre von Aristoteles (384-322 v. Chr.) aufgestellt  Nur vier Elemente: Feuer, Luft, Wasser und Erde

4 Ureigenschaften

Schwefel-Quecksilber-Theorie • Ca. 9. Jh. n. Chr. • Schwefel bestimmt Farbe und Brennbarkeit 4 Elemente (Feuer, Erde, Wasser, Luft) • Quecksilber bestimmt metallischen Charakter 3 Prinzipien Schwefel, Quecksilber & Salz Metalle

Der Stein der Weisen  lat.: „Lapis philosophorum“ arab.: „El Iksir“  benötigter Stoff für Transmutation  „Aurum Potabile“ Mittel gegen jede Krankheit und gegen das Altern

Versuch 1: Herstellung von “Gold“

+ =

Herstellung von “Gold“ Oxidation von Zn 0 +2 Zn (s) + 4OH (aq) → [Zn(OH) 4 ] 2 (aq) +2e Zn – Reduktion an Cu +2 0 [Zn(OH) 4 ] 2 (aq) + 2e → Zn (s) + 4OH (aq) Legierungsbildung Cu (s) + Zn (s) → CuZn (s)

Pharmazie  Erkannte Körperfunktionen als chemisch Vorgänge  Latrochemie  Körper besteht aus Schwefel (Seele), Quecksilber (Lebens Geist) und Salz (Körper)

Wichtige Entdeckungen  u.a.:  As (13. Jh. Albertus Magnus)  P (17. Jh. Henning Brand)  Arbeitstechniken  Destillieren  Filtrieren  wiederentdeckt wurde:  Porzellan (17. Jh. Johann Friedrich Böttger)  Schwarzpulver

Hennig Brand (1630-1693)  Entdecker des Phosphors (1669)  Dampfte Urin ein  Später Herstellung von Phosphor aus Knochen durch Scheele

Versuch 2: Phosphordarstellung

Phosphordarstellung  Reduktion von Calciumphosphat aus Knochenasche 2Ca 3 +5 0 +2 0 (PO 4 ) 2 + 10Mg (s) → 6CaO (s) + 10MgO (s) + P 4 (g)  Phosphordampf reagiert mit Luftsauerstoff 0 0 +5 -2 P 4 (g) + 5O 2 (g) → 2P 2 O 5

Einsatz chemischer Prozesse im Handwerk  Handwerkliche Interessen im Vordergrund  Metallurgie vor allem für Waffen, Werkzeug  Erste Veredlungen von Grundnahrungsmitteln (z.B. Aufkommen der Backkünste, Brauereien)

Färbetechniken  Sehr früh anorganische Pigmente zur Färberei  Indigo noch heute für “Blue Jeans“  Krapp bedeutendster roter Farbstoff des Altertums

Versuch 3: Historische Darstellung von “Berliner Blau“

Berliner Blau  K + + [Fe III (CN) 6 ] 3- + Fe 2+ →K[Fe III Fe II (CN) 6 ] (lösliches “Berliner Blau“) Hämoglobin

Carl Wilhelm Scheele (1742 – 1786)  Revolution in der Phosphorherstellung  Blausäure aus “Berliner Blau“  Stirbt an HCN-Vergiftung

Holocaustleugnung  Leuchter-Report  “Berliner Blau“ bildete sich nicht in den Gaskammern  Daher angeblich kein Einsatz von “Zyklon B“

Robert Boyle (1627 - 1691)  Chemische Lehre unzulänglich  Mitbegründer der Analytischen Chemie  “The Sceptical Chemyst“  p

.

V = const

Phlogistontheorie  Vom griechischen “phlogistos“ = verbrannt  Begründer Chemiker Georg Ernst Stahl (1659 - 1734 )  Phlogiston Bestandteil von Materie   Entweicht bei Verbrennungen Keine, oder negative Masse

Versuch 4:Verbrennen von Eisenwolle

Phlogiston  Eisen wird oxidiert  0 0 +3 +2 +3 -2 3 Fe + 2 O 2 → Fe(FeFe)O 4  Nach Stahls Auffassung: Eisen → Eisenkalk + Phlogiston  Masse nimmt jedoch zu

Wege in die moderne Chemie  Entdeckungen vieler Gase (“Äther“) durch pneumatische Wanne  Durchbruch durch Joseph Black (1756)  Gase an chemischen Reaktionen beteiligt  Sauerstoff, von Priestley als “dephlogisierte Luft“ bezeichnet

Lavoisier (1743 - 1794)  Vater der modernen Chemie  Sauerstoff an Reaktion beteiligt  Phlogistontheorie durch Redoxtheorie abgelöst  Wasser ist kein Element  Gesetz der Erhaltung der Masse (1789)

Versuch 5: Gesetz der Erhaltung der Masse

Silberfällung I (aq) + Ag + (aq) → AgI (s) Masse bleibt vor und nach dem Wiegen gleich

Gesetz der Erhaltung der Masse Bei chemischen Reaktionen ändert sich die Gesamtmasse der beteiligten Stoffe nicht. Es geht also weder Masse verloren, noch kommt welche hinzu.

[Lavoisier; Ende des 18.Jhd.]

Chemie für das Volk

Marktplatzchemie  Chemie wichtiges Instrument zum Aufmerksamkeit gewinnen  Viele Hochstapler, aber auch große Experimentierkünstler  Lavoisier verbrennt Diamant auf Marktplatz

Demo 1: Chemische Gärten

Feuer und Feuerwerk „Raketen rauschten auf, Kanonenschläge donnerten, Leuchtkugeln stiegen, Schwärmer schlängelten und platzten, Räder gischten, jedes erst einzeln und dann gepaart, dann alle zusammen und immer gewaltsamer hintereinander und zusammen“ Johann Wolfgang von Goethe, Die Wahlverwandschaften,1809

Feuer und Feuerwerk  In Jahrtausenden nie an Faszination verloren  Vor über 1000 Jahren Erfindung des Schwarzpulvers in China  Kenntnis im 13 Jh. nach Europa gebracht

Versuch 6: “Magische“ Flamme

“Magische Flamme“  0 -3 +5 0 +2 Zn + NH 4 NO 3 → N 2 + ZnO + 2 H 2 O Stark exotherme Zerfallsreaktion (katalysiert durch Ammoniumchlorid)

Entdeckung des Kaliumchlorats  Lavoisiers Theorie: Alle Säuren enthalten Sauerstoff!

 Rivale/Freund Berthollet suchte nach Sauerstoff in Säuren  Darstellung des „oxygenierten Murrats der Pottasche“  Sprengpulver Zusatz für französische Armee

Schulrelevanz des Themas    Historische Aspekte 7  Stoffe werden verändert - Die chemische Reaktion  Reaktionen von Metallen und Nichtmetallen mit Luft (Sauerstoff)  Gesetz von der Erhaltung der Masse 8  Salze, Elektrolyse und Ionenbegriff  Chemische Formeln und Reaktionsgleichungen  Oxidationszahlen

Schulrelevanz des Themas  9  Säuren und Laugen  Wasser als Reaktionspartner  10  Der Redoxbegriff   Elektrochemische Spannungsquellen Elektrolyse

Demo 2: Buntes Feuer