Die Basis der Chemie

Zusammenfassung

Was geschieht, wenn sich Atome zu Molekülen verbinden? Woher wissen wir eigentlich, dass es Atome gibt? Was gibt Atomen ihre Eigenschaften und wie sehen sie in ihrem Inneren aus? Das sind die Grundfragen, mit denen sich das erste Kapitel dieses Buchs beschäftigt.

Bereits im antiken Griechenland vermuteten die Menschen, dass Materie aus kleinsten Bausteinen – den Atomen – besteht. Aber erst im frühen 20. Jahrhundert gelang es der Chemie und der Physik, die atomare Struktur der Materie offenzulegen und den inneren Aufbau der Atome zu entschlüsseln: Ein winziger massiver Atomkern bildet das Zentrum jedes Atoms, in dessen elektrischem Feld sich stehende Quantenwellen aus Elektronen ausbilden.

Viele der empirischen Erkenntnisse der Vergangenheit lassen sich so endlich verstehen: Jedes chemische Element hat einen festen Platz im Periodensystem, festgelegt durch die Zahl der Protonen in seinem Atomkern. Aus der Balance der Protonen und Neutronen im Atomkern ergibt sich, ob Atome stabil sind oder radioaktiv zerfallen. Die Elektronenwellen der Atomhülle legen wiederum das chemische Verhalten der Atome fest, wobei der zufällige Tanz der Atome und Moleküle eine chemische Reaktion vorantreibt – der Begriff der Entropie spielt daher eine wichtige Rolle. Katalysatoren können hier den Teilchen helfen, energetische Hürden zu überwinden.

Um das vielfältige Verhalten der Atome und Moleküle zu erfassen, haben sich in der Chemie viele Begriffe und Schreibweisen herausgebildet: praktische Formelschreibweisen für Reaktionen, anschauliche Darstellungsmöglichkeiten für Moleküle, quantitative Begriffe wie der pH-Wert sowie Faustregeln wie die Oktettregel. All dies und noch mehr behandelt dieses Kapitel.