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Für
junge Menschen beginnt der Weg in die Chemie häufig
über die Begeisterung der Naturwissenschaft.
Über
die grundlegenden Bausteine aller Materie, den
chemischen Elementen erschliesst sich eine faszinierende
Welt von der anorganischen Materie bis hin zur
hochkomplexen Chemie des Lebens. In diesem Bereich
laden wir Sie in einen illustrierten Streifzug
in die Welt der Chemie ein.
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Die
grösste Dehnbarkeit aller Metalle besitzt
Gold. Aus einem Gramm kann ein 24 km langer
Faden gezogen werden.
Das Metall ist zu durchscheinenden Blättchen von
100 Nanometern Dicke auswalzbar, einer Dicke, die
nur mehr ca. 1/10 der Wellenlänge des roten Lichtes
entspricht und daher im durscheinenden Licht blaugrün
erscheint. Der lateinische Name aurum
(Au) stammt übrigens von aurora lat. Morgenröte. |
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Der
als härtester Stoff der Welt bekannte Diamant
- unter extemen Druck und hoher Temperatur kristallisierter
Kohlenstoff - besitzt eine Reihe weiterer extremer
Eigenschafen: Der Diamant ist der am wenigsten
komprimierbare Stoff. Seine Brillanz zusammen
mit seiner höchsten Transparenz für Strahlung
- vom tiefen UV über den sichtbaren Bereich bis
zum fernen Infrarot - ist ohne Beispiel.
Ausserordentlich ist auch seine Wärmeleitfähigkeit, die etwa
4 mal höher als die des Kupfers ist. Ein Diamant
auf den Lippen entzieht dem Körper Wärme und fühlt
sich kalt an - eine äusserst ungewöhnliche
Eigenschaft kristalliner Stoffe.
Zusammen
mit neuen Entwicklungen, Diamanten als dünnste
Schichten aus dem Vakuum abzuscheiden und dem
Bedarf nach immer kleineren Strukturen für die
Wärmeabfuhr in mikroelektronischen Bauteilen,
eröffnen sich mit Diamantstrukturen neue Perspektiven
bei der Leistungssteigerung für innovative Prozessoren,
insbesondere im theoretischen Bereich der Quantencomputer.
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Die
grösste Reißlänge unter den metallischen
Werkstoffen besitzen Titanlegierungen mit
über 25 km. Unter Reißlänge versteht man jene
Länge eines beliebigen Querschnittes, der freihängend
unter der Belastung seines Eigengewichtes an der
Aufhängung reissen würde. Diese Kenngrösse
spielt beim Leichtmetallbau eine wichtige Rolle,
sowie überall dort, wo grosse Trägheits- und Fliehkräfte
angreifen, wie etwa in Luftschrauben, Verdichterschaufeln
oder Pleuelstangen.
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Die heisseste Flamme läßt sich mit gasförmigem,
äußerst giftigen Dicyan (CN)2
erzeugen.
Dabei können Flammentemperaturen
bis 4800°C erreicht werden. |
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Beryllium kommt in der Form des Smaragd Be3Al2Si6O18
als einer der kostbarsten Edelsteine vor.
In seiner elementaren Form ist Beryllium das giftigste
Element unter den nichtradioaktiven Stoffen,
dessen Stäube und Dämpfe zu irreversiblen Lungenschäden
(Berylosis) führen. |
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Die
übelriechendsten Substanzen findet man unter
der Klasse der Mercaptane bzw. Thiole. Neben dem
bekannten, sehr giftigen Schwefelwasserstoff (Geruch
nach faulen Eiern) wird der extrem giftige Arsenwasserstoff
(AsH3) als äusserst unangenehm beschrieben
(knoblauchartig).
Da Geruch eine subjektive Beurteilung beinhaltet,
ist eine Beurteilung schwierig. In führender Position
sind jedenfalls Ethylmercaptan C2H5SH
und Butylselenomercaptan (C4H9SeH)
zu nennen. Qualitativ wird deren Geruch als eine
Mischung von faulem Kohl, Knoblauch, Zwiebeln und
Kloakengas beschrieben. |
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Als giftigste bekannte Verbindungen gelten Bakteriengifte,
welche alle von Menschenhand erzeugten Gifte weit
in den Schatten stellen.
An erster Stelle rangiert das Botulinustoxin,
ein Stoffwechselprodukt des stäbchenförmigen Bakteriums
Clostridium botulinum, das sich in Fleisch-
und Gemüsekonserven entwickeln kann. Bei diesem
Toxin handelt es sich um ein Polypeptid mit einer
Molmasse von 900 000, aus dem sich ohne Beeinträchtigung
der Wirkung Stücke einer Molmasse von 70 000 abspalten
lassen. Die Substanz wirkt als Nervengift (Neurotoxin)
bereits im Nanogramm-Bereich, ist aber insbesondere
durch Erhitzen relativ leicht zersetzbar.
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Die
grösste Zahl stabiler Isotope wird
mit 10 beim Zinn gefunden.
Völlig
isotopenfrei, also nur aus einer Atomart bestehend
sind 20 in der Natur vorkommende Elemente, darunter
Fluor, Phosphor, Iod, Aluminium, Niob und
Gold.
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Den
geringsten Reibungskoeffizienten aller
Festkörper besitzt Polytetrafluorethylen PTFE
[C2F4]n mit 0,02.
Es besitzt damit ebensowenig Reibung wie nasses
Eis auf nassem Eis.
Darüber
hinaus zeichnet sich das unter dem Handelsnamen
Teflon bekannte Polymer durch
extreme chemische und thermische Stabilität
aus, wodurch es u.a. für besonders hochwertige
Dichtungen und Schläuche verwendet werden kann.
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Der
grösste Flüssigkeitsbereich wird beim
Element Neptunium beobachtet. Aus einem
Schmelzpunkt von 630°C und einem Siedepunkt von
3900°C ergibt sich eine Differenz von 3270°C.
Am
kleinsten ist dieser Flüssigbereich
beim Edelgas Neon mit 2,3°C (-248,6°C/-246,3°C).
Neon ist nach Wasserstoff und Helium das dritthäufigste
Element im Weltraum.
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Caesium ist das unedelste und reaktionsfähigste
Metall. Es ist auch das Element mit dem grössten
thermischen Ausdehnungskoeffizient (9,4.10-5
pro °C). Caesium ist ein goldglänzendes, sehr weiches
Metall, das bereits bei 28,5°C schmilzt und sich
an der Luft mit rotvioletter Flammenfärbung sofort
entzündet.
Caesiumhydroxid ist die stärkste bekannte
Base. |
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Die
häufigsten Elemente der Erdrinde sind
- Sauerstoff 49,4%
- Silizium 25,8%
- Aluminium 7,6%
gefolgt
von Eisen 4,7%,
Kalzium 3,4%, und
Natrium 2,6%.
80% der Elemente machen unter 1% aus.
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Die
häufigsten Elemente im gesamten Weltraum
sind
- Wasserstoff 90%
- Helium
9%
- Neon
und alle anderen Elemente 1%
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Schweres
Wasser, Deuteriumoxid, D2O ist
im natürlichen Wasser im Verhältnis von ca. 1:5000
enthalten und kann als Rückstand der Elektrolyse
wässriger Lösungen gewonnen werden.
Im
Gegensatz zu normalem Wasser H2O sind
am Sauerstoff anstatt normaler Wasserstoffatome,
schwere Wasserstoffatome (Deuterium) gebunden.
Es schmilzt erst bei 3,8°C, siedet bei 101,4°C
und sein Dichtemaximum liegt nicht wie bei normalem
Wasser bei 4°C, sondern bei 11,2°C. Aufgrund seiner
niedrigeren Lösefähigkeit ist es für fast alle
Lebewesen giftig.
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Überschwerer Wasserstoff, Tritium, Symbol T oder 3H,
ist neben Deuterium das dritte (tritos = griech.
dritte) Isotop des Wasserstoffs. Das radioaktive
Element entsteht in der Hochatmosphäre durch die
Höhenstrahlung und zerfällt wieder mit einer Halbwertszeit
von 12 Jahren (Beta Strahlung). Die natürlich vorkommende
Gesamtmenge auf der Erde wird nur auf 1,8 kg geschätzt.
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Die grösste Zugfestigkeit unter den
chemischen Elementen besitzt das Bor mit
einem Wert von 5,7 GPa (= Gigapascal).
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Schwarzer Phosphor ist eine besondere Modifikation des Phosphors, die unter hohem Druck
oder durch langdauerndes Erhitzen des weißen Phosphors
unter Beigabe von Katalysatoren und Impfkristallen
hergestellt werden kann.
Diese Modifikation ist wie der rote Phosphor unlöslich
in allen Lösungsmitteln und daher auch ungiftig.
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