Modelle, Formeln und Konzepte

Chemisches Wissen in Modellen und Systemen darstellen

Die Chemie befasst sich als Naturwissenschaft mit den Elementen und allen Stoffen, die daraus aufgebaut sind. Damit ist schlichtweg alles betroffen, das uns umgibt. Angefangen mit der Luft, die wir atmen, über die Nahrung, die wir täglich aufnehmen, bis hin zu allen Lebewesen. Darüber hinaus sind auch alle künstlichen (synthetischen) Stoffe aus Elementen aufgebaut, wie z.B. Kunststoffe, Gummi, Farben usw. Schon in der Antike fanden die Menschen heraus, dass Stoffe sich verändern können, also chemische Reaktionen eingehen. Beispielsweise wusste man, dass bei der Herstellung von Wein aus Traubensaft eine Stoffumwandlung stattfindet.

Um die Struktur und den Aufbau der verschiedenste Stoffe zu beschreiben und chemische Reaktionen zu verstehen, musste daher ein allumfassendes System erfunden werden. Dies gelang erstmal Anfang des 19. Jahrhunderts mit dem Dalton-Atommodell. Es beschreibt kugelförmige Atome als kleinste Bausteine aller Stoffe und jeden Stoff als Kombination verschiedener Atome.

Mit dem Periodensystem der Elemente (PSE) folgte Mitte des 19. Jahrhunderts ein System, dass alle damals bekannten Elemente in eine tabellarische Ordnung brachte. Weiterhin war es von da an möglich, bei noch unentdeckten Elementen, also Lücken im Periodensystem, gewisse Eigenschaften vorherzusagen.

Durch die Verwendung der Symbolschreibweise konnten auch die Stoffumwandlungen viel einfacher durch chemische Reaktionen dargestellt werden.

Die Entwicklung der Chemie

Fortfolgend wurden die Modelle vom Atom und das Periodensystem der Elemente stetig ergänzt, erweitert und korrigiert. Man beschrieb mit den Atommodellen von Rutherford und Bohr noch kleinere Bausteine als die Atome, namentlich Protonen, Elektronen und Neutronen. Darauf aufbauend entdeckten Forscher immer wieder verschiedenste chemische Größen, Konstanten und Gleichungen, was die Wissenschaftsdisziplin Chemie schnell wachsen ließ. Auch durch den technischen Fortschritt wie z.B. Untersuchungsmethoden und -maschinen wurde die Entwicklung der Chemie zunehmend beschleunigt. Man war beispielsweise in der Lage, das Gewicht eines Atoms, die molare Masse oder den Durchmesser genau zu bestimmen. Dies alles versetzte uns in die Lage, über die natürlichen Stoffe und Reaktionen hinaus unsere Welt zu verändern. Es konnten beispielsweise ab Beginn des 20. Jahrhunderts Kunststoffe wie Plastik und Gummi hergestellt werden, um Reifen und Dichtungen für Motoren herzustellen. Chemische Reaktionen wie die Verbrennung von (künstlich hergestelltem) Benzin wurden aufgestellt und durch Verwendung chemischer Größen und Formeln konnte die benötigte Kraftstoffmenge berechnet werden. Letztlich ermöglichen Berechnungen von Konzentrationen und chemischen Energien es, Raketen in den Weltraum zu bringen und seit neuestem sogar wieder zurück.