Ein neues Fach stellt sich vor

Chemie ist nicht nur ein Schulfach, sondern auch eine Naturwissenschaft. Chemie ist die Lehre von den Stoffen und deren Umwandlung. So können wir beispielsweise die Vorgänge in unserem Körper verstehen oder Materialien herstellen, die uns den Alltag erleichtern.

Arbeitsmittel

Was ist Chemie?

Die Chemie beschäftigt sich mit den Eigenschaften und Veränderungen von Stoffen. Chemiker*innen entdecken und beschreiben bisher unbekannte Stoffe, die in der Natur gefunden wurden. Sie können aber auch neue Substanzen im Labor herstellen.

Daher ist Chemie überall in unserem täglichen Leben zu finden. Nahrungsmittel, Stoffe für Kleidung, Waschmittel, Medikamente, Farben, Baustoffe, Kunststoffe … entstehen durch chemische Reaktionen in der Natur oder in der Industrie.

Rohstoffe

Stoffe, die in der Natur vorkommen und aus denen neue Stoffe oder Gebrauchsgegenstände hergestellt werden, nennt man Rohstoffe. Je nach Ursprung unterscheidet man Minerale und Gesteine (z. B. Eisenerz zur Herstellung von Stahl), pflanzliche Rohstoffe (z. B. Holz zur Produktion von Schreibpapier und Taschentüchern), tierische Rohstoffe (z. B. Tierhaut, um Leder herzustellen) und fossile Rohstoffe (z. B. Erdöl zur Herstellung von Kunststoffen). Auch Luft und Wasser dienen der Herstellung unterschiedlicher Produkte.

Lerne hier Rohstoffe und deren Einsatzbereiche noch genauer kennen!

Aufgaben der Chemie

Die Chemie hat drei Hauptaufgaben: die Analyse von Substanzen, die Synthese neuer Verbindungen und das Beschreiben von Energieumsätzen.

Analyse

Darunter versteht man die gezielte Untersuchung eines Stoffs, um herauszufinden, woraus sich dieser zusammensetzt. Es werden die einzelnen Bausteine erforscht und deren physikalische und chemische Eigenschaften beschrieben.

Ein Labor mit einer arbeitenden Wissenschaftlerin, die dir den Rücken zukehrt.
Im Labor werden die Struktur und die Eigenschaften von Stoffen erforscht.

Synthese

Durch das Wissen über chemische Reaktionen können neue Stoffe mit neuen Eigenschaften hergestellt werden. So können Substanzen produziert werden, die es in der Natur so nicht gibt. Außerdem können Verbindungen, die in der Industrie in großen Mengen gebraucht werden, kostengünstig hergestellt werden.

Eine Industrieanlage mit Schornsteinen und Rohren.
In dieser Anlage wird Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff hergestellt. Ammoniak ist ein wichtiger Grundstoff für viele weitere Verbindungen.

Energieumsätze beobachten

Bei jeder Reaktion findet ein Energieumsatz statt. Manche Reaktionen benötigen Energiezufuhr, um ablaufen zu können, bei anderen wird Energie frei. Dieses Wissen ermöglicht es, Bedingungen für eine Reaktion beschreiben und eine Reaktion kontrollieren zu können.

Ein buntes Feuerwerk bei dem sehr viel Energie frei wird.
Bei einer Explosion wird sehr rasch sehr viel Energie (in Form von Wärme-, Druck- und Bewegungsenergie) freigesetzt. Manchmal sind diese Reaktionen gewollt, zum Beispiel bei einem Feuerwerk.

Physikalischer Vorgang oder chemische Reaktion?

Bei einer chemischen Reaktion entstehen neue Stoffe mit neuen Eigenschaften. Im Gegensatz dazu verändert sich die Zusammensetzung eines Stoffes bei einem physikalischen Vorgang nicht.

Physikalischer Vorgang: Bei einem Unfall wird Material eines Fahrradrahmens verbogen und zerbrochen. Chemische Reaktion: Beim Rosten verändert sich das Material eines Fahrradrahmens, weil es mit Luftsauerstoff reagiert.
Physikalischer Vorgang: Bei einem Unfall wird Material verbogen und zerbrochen.
Chemische Reaktion: Beim Rosten verändert sich das Material, weil es mit Luftsauerstoff reagiert.

Ordne die Beispiele richtig zu!

Verbrennen von Papier
Physikalischer Vorgang: Bei einem Unfall wird Material eines Fahrradrahmens verbogen und zerbrochen.

physikalischer Vorgang

Zerreißen von Papier

Schmelzen eines Eiswürfels

Vermengen von Mehl und Zucker

Chemische Reaktion: Beim Rosten verändert sich das Material eines Fahrradrahmens, weil es mit Luftsauerstoff reagiert.

chemische Reaktion

Verbrennen von Papier

Lösen einer Brausetablette in Wasser

Braten eines Spiegeleis

Hier kannst du selbst eine chemische Reaktion durchführen!

Geschichte der Chemie

Der Einsatz von chemischen Reaktionen zur Stoffumwandlung begleitet den Menschen seit jeher. Seit der Entdeckung des Feuers wird Nahrung durch Erhitzen leichter verdaulich gemacht, im Alten Ägypten wurden Leichen durch Einbalsamierung konserviert, in der Antike wurden Asphalt und Beton hergestellt.

Schon in der Antike machten sich die Menschen Gedanken darüber, woraus die Materie und die Stoffe, die uns umgeben und unseren Körper aufbauen, zusammengesetzt sind. Dazu hat man Modelle beschrieben.

Vorstellung von Atomen und Verbindungen nach Demokrit, 400 vor Christi. Verschiedene geometrische Formen, Würfel, Pyramiden und Kugeln hängen mit Metallhaken aneinander und schweben im Raum herum.
Vorstellung von Atomen und Verbindungen nach Demokrit (400 v. Chr.)

Ein Ziel der Alchemie (ab dem 1./2. Jahrhundert) war es, mithilfe des Steins der Weisen aus unedlen Metallen die wertvollen Metalle Gold und Silber herzustellen. Man hat auch nach Arzneimitteln gesucht und erhoffte sich, ein Lebenselixier zu entwickeln, das Unsterblichkeit verleihen kann.

Ein Alchemist auf der Suche nach dem „Stein der Weisen“
Ein Alchemist auf der Suche nach dem „Stein der Weisen“

Im Laufe des 17. und 18. Jahrhunderts entstand aus der Alchemie die heutige moderne Chemie. Man begann eine wissenschaftliche Arbeitsweise mit Messungen (z. B. dem Verwenden einer Waage), methodischem Vorgehen, nachvollziehbaren Arbeitsschritten (z. B. durch das Führen eines Protokolls) und dem Austausch mit anderen Wissenschaftler*innen.

Wissenschaftliche Arbeitsweise:
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