Teilgebiete der Chemie

Anleitung zur Erarbeitung des Themas „Teilgebiete der Chemie“
Die SchülerInnen bekommen alleine / zu zweit einen Infozettel (CD-Römpp,...)
zu einem Teilgebiet der Chemie.
Die Fragen dazu können sein:
Was versteht man unter dem Teilgebiet?
Wenn du dort arbeiten würdest, womit würdest du dich gerne beschäftigen?
Die Mitteilung in der Gruppe erfolgt in 2 Sätzen!
> Es ergeben sich viele Möglichkeiten für interessante Fragen und
Diskussionen!
Auflistung von Teilgebieten:
Biochemie
Petrochemie
Polymerchemie
Elektrochemie
Geochemie
Radiochemie
Nanochemie
Pyrotechnische Chemie
Pharmazeutische Chemie
Medizinische Chemie
Forensische Chemie
Agrikulturchemie
Lebensmittelchemie
Kosmochemie
Textilchemie
Komplexchemie
Theoretische Chemie
Experimentelle Chemie
Anorganische Chemie
Organische Chemie
Chemische Technologie
Umweltschutz Chemie
Analytische Chemie.......
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003
Infozettel (Auswahl):
Quellen: CD-Römpp, www.wikipedia.org
Biochemie
Die Biochemie ist die Wissenschaft von den chemischen Reaktionen, die in lebenden
Organismen stattfinden, und der Struktur und Funktion der Biomoleküle, besonders von
Proteinen, Kohlehydraten, Lipiden (Fetten) und Nukleinsäuren. Der überwiegende Teil der
biochemisch interessanten Vorgänge spielt sich in den Zellen und somit in wässrigem Milieu
ab.
Ebenso wie die Chemie kennt auch die B. Grundlagen- u. Anwendungsforschung, z.B. in
Medizin, Pharmazie, Umwelttechnologie, landwirtsch. u. chem. Produktion, Analytik. Aus
der Vielzahl von Spezialgebieten der B. seien genannt: tier- u. pflanzenphysiologische
Chemie, bioanorganische u. bioorganische Chemie, Immunchemie, Histochemie, klinische u.
forensische B., Pathobiochemie, Neurochemie u. ökolog. Chemie. Wegen des weitgespannten
Aufgabenbereiches kommt es zu Überschneidungen z.B. mit der Naturstoffchemie,
Lebensmittelchemie, makromolekularen Chemie, Biophysik, Biotechnologie, Mikro- u.
Molekularbiologie, Pharmakologie, Toxikologie, Physiologie. Dabei ist nicht an eine
Einteilung in autonome u. Hilfswissenschaften zu denken, sondern an ein Zusammenwirken
verschiedener Disziplinen zur Aufklärung komplizierter Vorgänge. Der Wissenszuwachs im
Bereich der B. ist enorm u. spiegelt sich in einer Vielzahl z.T. sehr volumenstarker wissensch.
Zeitschriften wider. Ein wichtiges Problem der B. ist die Schaffung einer gemeinsamen
Sprache (Nomenklatur), wofür Kommissionen der IUPAC u. IUB zuständig sind. Die
Bedeutung der B. zeigt sich auch daran, daß seit 1945 erhebliche Prozentsätze der Chemie- u.
Medizin-Nobelpreise an Biochemiker vergeben werden.
Kosmochemie
Die Kosmochemie befasst sich mit der Entstehung der Elemente, ihrer Isotope und ihrer
Verteilung im Universum. Speziell befasst sie sich auch mit der Element- und
Isotopenverteilung in unserem Sonnensystem. Die Kosmochemie ist stark verknüpft mit der
Astrophysik, speziell der Physik der Sterne und Supernovae, und spielt auch eine große Rolle
in der Planetologie und beim Versuch die Entstehung und Entwicklung unseres
Sonnensystems zu verstehen. Ein großer Beitrag zur Kosmochemie kommt von der
Meteoritenforschung, da Meteorite gegenwärtig neben Mondproben das einzige außerirdische
Material darstellen, welches in irdischen Labors untersucht werden kann.
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003
Elektrochemie
Wenn eine chemische Reaktion mit einem elektrischen Strom verbunden ist, so ist dies ein
elektrochemischer Vorgang. Entweder wird die Reaktion durch den mit einer von außen
angelegten elektrischen Spannung hervorgerufenen Strom erzwungen (Elektrolyse), oder es
wird durch die chemische Reaktion geeigneter Substanzen eine messbare Spannung
hervorgerufen (galvanisches Element). Der direkte Elektronenübergang zwischen Molekülen,
Ionen oder Atomen, ist kein elektrochemischer Vorgang; typisch für die Elektrochemie ist die
räumliche Trennung von Oxidation und Reduktion.
Elektrochemische Reaktionen laufen in einer galvanischen Zelle ab. Bei der Elektrolyse und
dem Aufladen eines Akkumulators wird dabei Energie zugeführt, beim Entladen einer
Batterie oder bei Stromentnahme aus einer Brennstoffzelle erhält man elektrische Energie, die
bei reversiblen Prozessen der Reaktionsenthalpie entspricht.
Anwendungen der Elektrochemie sind
* Herstellung chemischer Substanzen
** Reduktion von Metallensalzen zur Herstellung unedler Metalle, vor allem durch
Schmelzelektrolyse, z.B. zur Herstellung von Lithium, Natrium, Kalium, Calcium,
Magnesium und Aluminium
Technische Chemie
Technische Chemie beschäftigt sich mit der Umsetzung von chemischen Reaktionen im
Labormaßstab auf großmastäbliche Industrieproduktion.
Chemische Reaktionen aus dem Labor lassen sich nicht ohne weiteres auf die großindustrielle
Produktion übertragen. Die technische Chemie beschäftigt sich daher mit der Frage, wie aus
einigen Gramm Produkt im Labor viele Tonnen des selben Produktes in einer Fabrik
entstehen.
Etwas abstrakter ausgedrückt: Die technische Chemie sucht nach den optimalen Bedingungen
für technisch relevante Reaktionen und versucht sie mathematisch zu beschreiben.
Nahezu jede Produktion in der chemischen Industrie lässt sich in diese drei Schritte gliedern.
Zunächst müssen dabei die Edukte vorbereitet werden. Sie werde eventuell erhitzt,
zerkleinert… oder komprimiert. Im zweiten Schritt findet die eigentliche Reaktion statt. Im
letzten Schritt wird schließlich das Reaktionsgemisch aufbereitet. Mit der Vorbereitung und
der Aufbereitung beschäftigt sich die chemische Verfahrenstechnik. Mit der Reaktion im
technischen Maßstab beschäftigt sich die chemische Reaktionstechnik.
Auf die vielgestaltigen Aspekte der technischen Chemie. – Werkstoffwahl, Transport- u.
Energieprobleme, Recycling, Automation, Optimierung, Arbeitssicherheit, Umweltschutz etc.
etc. – kann hier nicht eingegangen werden
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003
Petrochemie
Von Petroleum (vgl. Petr(o)...) abgeleitete Bez. für ein Teilgebiet der chem. Technik, das sich
mit Herst. u. Weiterverarbeitung der aus Erdöl u. Erdgas gewonnenen org.-chem. Grundstoffe
(Petrochemikalien) befaßt. Die wesentlichsten petrochem. Verf. sind in Einzelstichwörtern
behandelt: Kracken (s.a. Pyrolyse), Reformieren, Hydroformieren, Alkylierung,
Isomerisierung u. die nachgeschalteten destillativen u. extraktiven Trennprozesse, z.B. mit
Molekularsieben.
Da Erdöl und Erdgas im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffverbindungen (siehe Organische
Chemie) bestehen, beschäftigt sich die Petrochemie mit der Synthese von
Kohlenwasserstoffverbindungen aus Bestandteilen des Erdöls und Erdgases. Bekannteste
Beispiele sind die Herstellung von Kraftstoffen für Fahrzeugmotoren und die Herstellung aller
Arten von Kunststoffen.
Die wirtschaftliche Bedeutung der P. im Rahmen der Weltenergiesituation ist seit den sog.
Ölkrisen 1973/74 u. 1979/80 nur zu deutlich geworden. Erdöl u. Erdgas als Rohstoffquellen
für org. Chemikalien haben seit 1950 ihren Anteil gegenüber anderen Rohstoffen verdoppelt:
44% (1950), 55% (1955), 64% (1960), 78% (1965), 90% (1970), 96% (1979). Dabei ist zu
bedenken, daß z.B. in der BRD die chem. Ind. nur ca. 13% des Erdöls beansprucht, wovon
1/3 der Energieerzeugung dienen. Als Folge der Verdoppelung der Rohölpreise zwischen
1978 u. 1981 hat sich die Struktur der dtsch. petrochem. Ind. verändert: Innerhalb von 9
Jahren wurde die Anzahl der Raffinerien halbiert! Der Verbrauch an Rohöl u. dessen Anteil
an der Energieversorgung sinken seit 1980, der Anteil der Motorkraftstoffe nimmt zu. Mit
Prognosen zukünftiger Entwicklung ist man vorsichtiger geworden, auch was die evtl.
Beiträge der Kohleverflüssigung u. -vergasung zur Rohstoffversorgung angeht. Ohnehin
werden heute Kohle-Chemie u. P. als Partner gesehen.
Radiochemie
Im weitesten Sinne ist R. der Teil der Chemie, der sich mit radioaktiven Stoffen beschäftigt.
Nicht selten versteht man unter R. jedoch nur dasjenige Teilgebiet der Kernchemie, das sich
mit Herst., chem. Eig. u. Anw. von Radionukliden befaßt, u. zwar vorwiegend solchen, die bei
Kernreaktionen meist in Spurenmengen entstehen. Bei Aktivitäten oberhalb ca. 100 GBq
(>10 Ci) – z.B. in der techn. Kernchemie bei der Verarbeitung radioaktiver Abfälle – spricht
man im Jargon von heißer Chemie (heiß = hochradioakt.). Also kann auch „der chem. Teil“
der Wiederaufarbeitung von Brennelementen, der Herst. von radioakt. Strahlenquellen u.
markierten Verbindungen etc. zur R. gerechnet werden.
Die angewandte R. befaßt sich mit dem Einsatz der Radionuklide in der Biochemie,
Nuklearmedizin, Klin. Chemie (Radioimmunoassay), Landwirtschaft u. Ind., v.a. aber in der
Analyt. Chemie; Beisp.: Altersbestimmung, Hevesy-Paneth-Analyse u.
Isotopenverdünnungsanalyse, (Neutronen-) Aktivierungsanalyse u.a. Meth. der
Spurenanalyse.
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003
Physikalische Chemie
Bei der physikalischen Chemie, auch chemische Physik genannt, handelt es sich um den
Grenzbereich zwischen Physik und Chemie. Während in der präparativen Chemie (Organik,
Anorganik) die Fragestellung z.B. ist: "Wie kann ich einen Stoff erzeugen", beantwortet die
physikalische Chemie stärker quantitative Fragen, z.B. "Unter welchen Bedingungen findet
eine Reaktion statt?" (Thermodynamik), oder "Wie schnell ist die Reaktion" (Kinetik). Die an
Bedeutung gewinnende theoretische Chemie, Quantenchemie oder Molekularphysik versucht,
Eigenschaften von Stoffen, chemischer Reaktionen und Reaktionsmechanismen anhand von
physikalischen Modellen, wie z.B. der Quantentheorie und zu ergründen.
Ein Physikochemiker untersucht meist nur wenige Stoffe oder Reaktionen, diese dafür um so
gründlicher. Die Physikalische Chemie ist eines der Hauptfächer der Chemie und gehört zum
Pflichtprogramm im Chemiestudium.
Einige Anwendungsgebiete der physikalischen Chemie:
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Chemische Sensorik, z.B. Abgasanalyse mit der Lambda-Sonde;
Elektrochemie (Elektrolyse, Batterien und Akkus, Galvanotechnik);
Atmosphärenchemie, z.B. Ozonloch;
Prozessanalytik: Beobachten und Regeln von Produktionsanlagen;
Spektroskopie, z.B. zum Entwicklen neuer analytischer Verfahren;
Phasenlehre: LCD-Flachbildschirme;
Organische Chemie
Die Organische Chemie umfasst praktisch alle 15 Millionen bekannten Verbindungen des
Kohlenstoffs, welche die Zahl aller bekannten anorganischen Verbindungen (500.000) um ein
Vielfaches übertrifft. Dies liegt an der besonderen Fähigkeit des Kohlenstoffs, verzweigte
Ketten und Ringstrukturen zu bilden.
Ausgenommen sind wenige, eindeutig anorganische Kohlenstoffverbindungen.Dazu gehört
elementarer Kohlenstoff, wie er in Ruß, Steinkohle etc. vorkommt, Graphit, Diamanten und
Fullerene. Ferner seine Oxide CO2, CO, Karbide, Carbonyle, Kohlensäure H2CO3 und dessen
Salze, die Carbonate.
Bestimmte Verbindungen werden sowohl von der Organischen als auch Anorganischen
Chemie behandelt: Oxalsäure und deren Salze Oxalate, Blausäure und deren Salze Cyanide.
Die Organische Chemie wird als die Lehre vom Aufbau und Verhalten von KohlenstoffVerbindungen, welche auch die Bausteine des derzeit bekannten Lebens sind, beschrieben
Dass die historische Einteilung der Chemie in organisch/anorganisch z.B. im Lehrplan von
Schulen und Universitäten immer noch beibehalten wird, obwohl sie in Fachbereichen wie der
Metallorganischen Chemie eigentlich obsolet ist, hat verschiedene Gründe.
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003
Geochemie
(von griech.: ge=Erde). Bez. für ein Teilgebiet der Geowissenschaften, das die chem.
Zusammensetzung u. die chem. Veränderungen der Erde untersucht. Dieser von Schönbein
begründete Wissenszweig versucht, die relativen u. abs. Häufigkeiten der natürlichen chem.
Elemente u. ihrer Isotope in u. auf der Erde zu ermitteln u. erforscht die Gesetzmäßigkeiten
der Verteilung u. Bewegung der einzelnen Elemente u. ihrer Isotope in den verschiedenen
Teilbereichen der Erde (z.B. Kruste, Hydrosphäre, Atmosphäre), die Gesetzmäßigkeiten ihres
Wanderns u. Zusammentretens zu Mineralien sowie die chem. Vorgänge bei der Bildung von
Gesteinen, Erzen u. Lagerstätten.
Für die Zusammensetzung der oberen Bereiche der Erdkruste einschließlich der Wasser- u.
Lufthülle liefern Durchschnittswerte aus zahllosen chem. Analysen an Gesteinen, Laven,
Wasser- u. Luftproben meist ziemlich eindeutige Ergebnisse. Wesentliche Erweiterungen der
Kenntnisse über die tieferen Teile der oberen kontinentalen Kruste sowie über den Bau der
ozeanischen Erdkruste liefern die internationalen u. nationalen Tiefbohrprojekte (vgl. Erde u.
Geologie), im Bereich der kontinentalen Kruste z.B. die bis in über 12000 m Tiefe
vorgedrungene Bohrung Kola SG-3 (UdSSR), die Bohrung Bertha Rogers in den USA (bis
9600 m) u. die 1987 gestartete, auf eine Endtiefe von 14 km ausgelegte Bohrung bei
Windisch-Eschenbach in der Oberpfalz im Rahmen des Kontinentalen Tiefbohrprogramms
der Bundesrepublik Deutschland (KTB, s. Rischmüller, Lit. ) sowie als entsprechendes
Projekt in den USA das Appalachian Deep Bore Hole. Die Erdkruste bildet den oberen Teil
der Lithosphäre (s. Erde). Sie ist unter den Ozeanen ca. 5–7km dick, unter den Kontinenten
durchschnittlich 40km. Ihre Grenze zum darunterliegenden Erdmantel wird als MohoroviçicDiskontinuität („Moho“) bezeichnet.
Clarke u. Washington (1924) berechneten aus 5159 Analysen von magmatischen Gesteinen
folgende mittlere Zusammensetzung der (kontinentalen) Erdkruste (ohne Wasser u.
Spurenelemente): 60,18% SiO2, 15,61% Al2O3, 3,14% Fe2O3, 3,88% FeO, 3,56% MgO,
5,17% CaO, 3,91% Na2O, 3,19% K2O, 1,06% TiO2, 0,30% P2O5.
Demzufolge besteht die Erdkruste fast gänzlich aus Sauerstoff-Verb., bes. aus Silicaten von
Al, Ca, Mg, Na, K u. Fe. Tab.2 zeigt ferner, dass einige Elemente, die für die RohstoffWirtschaft sehr wichtig sind, eigentlich recht selten sind.
Radiochemie
Medizinische Chemie
Wissensgebiet, das sich mit chem. Aspekten der Medizin u. der Anw. chem. Meth. in der
Medizin befaßt. Dabei ist zum einen an Fragestellungen der medizin. Forschung u. deren
Beantwortung mit Hilfe der Chemie – meist Biochemie – zu denken. Soweit hierbei
physiolog. Vorgänge betrachtet werden, wird auch von Physiologischer Chemie gesprochen.
Zum andern wird hierunter auch häufig die Klinische Chemie verstanden, d.h. die immer noch
wachsende Anw. der (bio)chem. Analytik in der klin. Medizin, die für die Diagnostik heute
nicht mehr wegzudenken ist.
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003
Pyrotechnische Chemie
Von Pyr(o)... abgeleitete Bez. für die Herst. u. Anw. von Prod. der pyrotechn. Industrie. Da es
sich hierbei überwiegend um den Umgang mit Explosivstoffen handelt, gelten das
Sprengstoffgesetz (SprenG) in der Neufassung vom 17. April 1986, BGBl. I, S. 578, die
entsprechenden VO über Transport u. Lagerung explosionsgefährlicher Güter sowie die
einschlägigen Unfallverhütungsvorschriften.
Das SprenG definiert pyrotechnische Erzeugnisse als „Gegenstände, die Vergnügungs- od.
techn. Zwecken dienen u. in denen explosionsgefährliche Stoffe od. Stoffgemische
(pyrotechn. Sätze) enthalten sind, die dazu bestimmt sind, unter Ausnutzung der in ihnen
enthaltenen Energie Licht-, Schall-, Rauch-, Nebel-, Heiz-, Druck- od. Bewegungswirkungen
zu erzeugen“. Man unterscheidet entsprechend Leuchtsätze, Knallsätze, Pfeifsätze,
Rauchsätze, Nebelsätze, Heizsätze, Gassätze u. Treibsätze sowie diverse weitere pyrotechn.
Sätze für spezielle Effekte.
Hauptbestandteile sind Oxidationsmittel bzw. Sauerstoff abgebende Stoffe (z.B. Nitrate,
Chlorate, Perchlorate, Oxide, Peroxide), Brennstoffe (wie Holzkohle, Schwefel, Aluminium,
Magnesium, Phosphor u. viele weitere anorg. u. org. Stoffe) sowie vielerlei Hilfsstoffe z.B.
zur Flammenfärbung, Abbrandregelung, als Bindemittel sowie zur funktionsgerechten
Umhüllung. Als Zündmittel dienen überwiegend Zündschnüre bzw. Stoppine.
Überwiegend militär. genutzte Prod. der P. sind bei Brandwaffen, Nebelwaffen, Rauchwaffen
u. Leuchtsätze näher beschrieben, wobei letztere als Signalmittel auch zu zivilen Zwecken
verwendet werden. Weitere Prod. der P. sind bei pyrotechnische Erzeugnisse näher
beschrieben.
Geschichtl.: Die Verw. von „Pech u. Schwefel“ ist bereits aus dem 5. Jh. v.Chr. überliefert.
Das griechische Feuer als Brandsatz wurde im 7. Jh. n.Chr. als wirksame Waffe eingesetzt.
Das Weißfeuer war den Arabern bereits im Mittelmeer bekannt. Das seit ca. 1200 aus China
u. seit Mitte des 14. Jh. in Europa bekannte Schwarzpulver wird noch heute in der P. vielfach
verwendet. P. zu zivilen Zwecken, in erster Linie als Feuerwerk, ist aus Europa seit etwa Ende
des 15. Jh. überliefert. Schriftliche Zeugnisse über die Feuerwerkskunst sind aus dem 17. u.
18. Jh. bekannt. Mit Beginn des 19. Jh. entwickelte sich die P. als industrielle Fertigung in
Deutschland zunächst in kleinen Familienbetrieben, erhielt durch die rasch wachsende chem.
Ind. neue Impulse u. wurde neben der Sprengstoff-Ind. zu einem eigenen Wirtschaftszweig.
Analytische Chemie
Bez. für das Teilgebiet der reinen u. angewandten Chemie, das sich mit der Bestimmung von
Art (qualitative Analyse) u. Menge (quantitative Analyse) der Bestandteile eines Stoffes od.
Gemisches befasst. Dazu werden im allg. Analysenverfahren angewendet, die Probenahme,
Probenvorbereitung, ggf. Stofftrennung u. Bestimmung beinhalten. Die Bestimmung kann mit
chemischen (chem. Analyse), physikalischen (physik. Analyse) u. auch biochemischen
(biochem. Analyse) Methoden erfolgen. Je nach Probemenge (bzw. des zu bestimmenden
Analyten) spricht man teilweise noch von Makro-, Halbmikro-, Ultramikro- sowie von
Spurenanalyse bzw. extremer Spurenanalyse. DIN 32630 empfiehlt dagegen die Verwendung
von Begriffen wie Milli-, Mikro- u. Nannomol-Verfahren. Eine Liste der in der a.C.
gebräuchlichen Trivialnamen für Reagentien etc. findet sich in Lit. .
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003
Forensische Chemie
(Gerichts-Chemie, von lat.: forensis = zum Forum, zum Gericht gehörig). Dieser Zweig der
Chemie befaßt sich mit der Aufklärung von Kriminalfällen mit Hilfe chem. u. physik.-chem.
Meth. Als eigene Wissenschaft ist die f.Ch. wenig über 100 Jahre alt, hat aber unter der
ständig wachsenden Anforderung u. wechselnden Problematik der heutigen Kriminalistik eine
große Bedeutung gewonnen. Wenn man einmal von „makroskop.“ Techniken wie der Verw.
von Färbemitteln (Beisp.: Bromphenolblau) u.a. physikal. Tracern als Spürmitteln absehen
will, bedient sich die f.Ch. bei ihren Unters. derselben Spurenanalyse-Meth. wie z.B. die
Doping-Kontrolle im Sport, die Kunstwerkprüfung od. die Werkstoffprüfung z.B. in der
Archäologie. Für die Vielzahl der interessierenden u. oft nur in Spuren vorhandenen
Substanzen wie etwa Blut, Speichel, Hautschuppen, Farben, Erde, Haschisch u.a. Drogen,
Blutalkohol, Pflanzenschutzmittel u.a. Gifte, Rückstände brennbarer Flüssigkeiten (Lit. ),
Glas, Fasern (Lit. ), Metallspuren von Geschossen (Lit. ), Fingerabdrücke u.v.a. werden
entspr. empfindliche Nachweisverf. angewendet, beispielsweise Papier-, Dünnschicht- u.
Gaschromatographie, in neuerer Zeit auch HPLC (Lit. ) u. Ionenpaarchromatographie (Lit. )
und in zunehmendem Maße auch die moderne DNA-Analyse. In jüngerer Zeit sind diese
Techniken biochem. Unters.-Meth. wie enzymat. Analyse, Radioimmunoassay,
Serodiagnostik, Immunelektrophorese, iso-elektr. Fokussierung u.a. Elektrophorese-Verf. an
die Seite getreten, mit deren Hilfe sich z.B. aus Blutflecken Rückschlüsse auf Geschlecht,
Alter u. Rassenzugehörigkeit, überstandene Epidemien usw. ziehen lassen.
Ökochemie
(Ökolog. Chemie, Umweltchemie). Interdisziplinäres Forschungsgebiet, welches das
Verhalten von Stoffen in der Umwelt untersucht. Ö. beschäftigt sich mit allen Prozessen,
denen org. u. anorg., biot. od. abiot., vom Menschen geschaffene (anthropogene) od. in der
übrigen Natur entstandene („natürliche“) Stoffe in der Umwelt unterliegen od. die diese Stoffe
auslösen. Forschungsgebiete der Ö. sind z.B.:
– Herkunft u. Eintrag von Stoffen in die Umwelt, z.B. durch Produktions-Verf.,
Verbrennungsprozesse od. Abwasserbehandlung sowie insbes. die Biosynth. biogener
Gifte u. natürlicher Wirkstoffe (Allomone, Kairomone, Pheromone, Carcinogene,
Naturstoffe, Toxine).
– Stoffverteilung auf Umweltkompartimente wie Luft, Wasser, Boden, Organismen,
Populationen; dabei spielen Bioakkumulation, Biokonzentration u. Biomagnifikation eine
wichtige Rolle.
– Stoffabbau in der Umwelt, wobei man den abiot. Abbau (z.B. durch Hydrolyse,
Ozonolyse u.a. Oxidation, Photolyse) der biologischen Abbaubarkeit (unter aeroben wie
anaeroben Bedingungen) unterscheidet.
– Stoffkreisläufe u. Umwandlungen wie biogeochem. Zyklen (s. Biogeochemie), Flüsse in
Nahrungsnetzen, Prozesse in Ökosyst. sowie die mengenmäßige Bilanzierung u. zeitliche
Einordnung dieser Vorgänge.
Teilgebiete der Ö. werden in der Biologie (z.B. in Biochemie, Mikrobiologie, Ökologie u.
Toxikologie), Geologie (z.B. Geochemie, Mineralogie), Hydrologie, Meteorologie (s. Luft) u.
Technik (z.B. Biotechnologie, Verfahrenstechnik, Umwelttechnik) behandelt.
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003
Pharmazeutische Chemie
Bez. für das Teilgebiet der Pharmazie, das Zusammensetzung, chem. Verhalten, Analyse u.
Synth. der Arzneimittel, deren Wirk- u. Hilfsstoffe (z.B. Salbengrundlagen), der arzneilich
verwendeten Naturstoffe (Drogen) u. der Diagnostika (Röntgenkontrastmittel,
Radiopharmazeutika etc.) umfaßt. Die p.C. als Studiendisziplin (vgl. Apotheker) ist somit die
Grundlage u.a. für Pharmazeutische Biologie, Pharmakologie, Toxikologie u. Pharmazie.
Andererseits fließt dieses Wissen in die Synth.-Planung ein. Im Rahmen der
Arzneistoffindung beschäftigt sich die p.C. mit der Isolierung, Aufklärung, Synth. u. Modif.
von Naturstoffen, mit der Synth. neuer u. der Variation bekannter Leitstrukturen sowie mit
der Aufklärung von Wirkmechanismen, wobei die Beziehung zur chem. Struktur (insbes. zur
Stereochemie) im Vordergrund steht. Das zunehmende Verständis (patho)physiolog. Prozesse
auf chem. Ebene u. die Möglichkeit, chem. Strukturen u. Vorgänge mit Computern zu
visualisieren, lassen in neuester Zeit eine ganz gezielte Arzneistoffsuche u. Abwandlung
erreichbar scheinen. Die p.C. bemüht sich daneben, das chem. Verhalten medizin. od. diätet.
genutzter Stoffe hinsichtlch deren Reinigung, Identifizierung, Analyse u. Stabilität zu
erarbeiten (vgl. Pharmakopöen). Die p.C. bedient sich v.a. der org. Chemie als Grundlage;
denn der größere Teil der Arzneistoffe sind Kohlenstoff-Verbindungen.
Lebensmittelchemie
Zweig der Angewandten Chemie, der sich mit der Chemie der Lebensmittel u. mit den chem.
Aspekten der Lebensmitteltechnologie befasst, wobei insbes. die Erkenntnisse der
Ernährungsphysiologie, der Physiologische Chemie u. der Toxikologie (s.a.
Lebensmitteltoxikologie) berücksichtigt werden. Zu den Aufgaben des
Lebensmittelchemikers gehören u.a. die Ermittlung der Zusammensetzung u. Funktion von
Lebensmitteln u. Lebensmittelzubereitungen, die Überwachung der Herst., des Handels u. des
Verkehrs mit Lebensmitteln u. der Nachw. möglicher Täuschung u. Irreführung des
Verbrauchers.
Unters.-Schwerpunkte der L. sind z.B. (s. Einzelstichworte): Qual. u. quant. Analyse von
Lebensmitteln auf erlaubte od. verbotene Lebensmittelzusatzstoffe, auf Rückstände von
Pflanzenschutz- u. Schädlingsbekämpfungsmitteln, Düngemitteln, Lsgm., Antibiotika,
Hormonen, Tierarzneimitteln u. Schwermetallen. Ähnliche Bedeutung haben Arbeiten über
nachteilige Veränderungen in Lebensmitteln im Verlauf unsachgemäßer Lagerung od.
Zubereitung, z.B. Geruchsfehler, Ranzigkeit bis hin zur Bldg. von Giftstoffen (z.B.
Mykotoxine, Nitrosamine, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe). Zu den Aufgaben
des Lebensmittelchemikers gehört neben der Überwachung des Trinkwassers auch die
Kontrolle der Herst., des Handels u. des Verkehrs mit Kosmetika, Tabakerzeugnissen u.
sonstigen Bedarfsgegenständen. Hier ergeben sich enge Beziehungen zu den Aufgaben der
Umweltanalytik.
E. Klemm, B. Kirchsteiger; 2003