Chemie und Werkstoffe: Oxide, Salze, Legierungen und Polymere
Oxide: Entstehen durch die Reaktion von Metall + Sauerstoff. Formel: MenOm. Metalloxide: Keine Metall + Sauerstoff, Formel: Nichtmetalloxide. Nomenklatur: Mono-, Di-, Tri-, Tetra- usw. Oxid. Hydroxide: Entstehen aus Metall + Hydroxid, Formel: Metall(OH)n. Nomenklatur: Hydroxid von Metall. Oxosäuren: Formel: HnXOm. Nomenklatur: -ico, -oso, Hypo-...-ico, Per-...-ico. Hydride: Entstehen aus Nichtmetall + Wasserstoff. Formel: keine. Nomenklatur: Wasserstoffverbindung, binäre Säure. Salze: Entstehen aus Säure + Hydroxid. Formel: Metall-Nichtmetall-Verbindung, Nomenklatur: -uro, Säuresalz, Hydrogensalz.
Salze: Weiße, wasserlösliche Feststoffe mit kristallinen Strukturen aus mikroskopisch kleinen Kationen und Anionen. Vorkommen: Meere, Flüsse, Seen, unterirdische Lagerstätten, Salzablagerungen. Geschichte: Früher gegen Gold oder im Tauschhandel genutzt. Heute: Als Gewürz, Konservierungsmittel und Rohstoff zur Gewinnung von Natrium und Chlor. Bedeutung: Reguliert den Flüssigkeitshaushalt, die Nierenfunktion, den Blutdruck und das Blutvolumen. Kristallform: Würfel oder Pyramide, submikroskopische Kristallstrukturen.
Legierungen: Gemische aus Metallen oder aus Metallen und Nichtmetallen mit metallischen Eigenschaften. Bimetallische Legierungen: Bestehen aus zwei Metallen, beispielsweise Aluminium, Messing oder Bronze. Nickel-Legierungen: Aluminium, Messing, Bronze, Nickel-Silber, Kupfer-Nickel. Zusammensetzung: Kupfer-Zinn-Bronze mit 5 bis 30 % Zinn, Messing mit 30 bis 55 % Zink, Nickel-Zink-Silber, Kupfer-Zinn. Stahl: Kohlenstoff + Eisen. Edelstahl: Stahl + Nickel oder Kobalt-Chrom. Schlacken: Silikat-Abfälle aus Natrium. Roheisen: Eisen mit Verunreinigungen.
Biosanierung: Verfahren zur Behandlung von mit Schadstoffen und verschiedenen Verbindungen verunreinigten Böden und Gewässern. Arten: Biostimulation: Zugabe von Nährstoffen zur Beseitigung von Kontaminanten im Boden. Bioaugmentation: Zugabe ausgewählter Bakterien zur Vermehrung. Beispiele: Pilze zum Abbau von Erdöl, Bakterien zur Konzentration von Quecksilber, Pflanzen wie das Galmei-Veilchen zur Aufnahme von Zink und Cadmium aus Böden.
Schwermetalle: Blei: Verwendet in Batterien und Farben. Wirkung: Beeinträchtigt die Kalziumaufnahme, Nieren, Nervensystem und führt zu Anämie. Cadmium: Verwendet in Farben und Gerbereien. Wirkung: Bronchitis, Unfruchtbarkeit, Prostatakrebs und Bluthochdruck. Quecksilber: Verwendet in Industrie und Automobilbau. Wirkung: Schädigt das zentrale Nervensystem und das Gehirn irreversibel. Arsen: Verwendet in der chemischen Industrie. Wirkung: Kann bestimmte Proteine beeinträchtigen, lagert sich in Haut und Nägeln ab. Hinweis: Über Jahrhunderte wurden diese Stoffe industriell eingesetzt.
Allotropie: Eigenschaft von Elementen, deren Atome sich in unterschiedlichen Anordnungen verbinden. Allotrope: Diamant, Graphit und Buckminsterfulleren.
Diamant: Jedes Kohlenstoffatom ist tetraedrisch von vier weiteren umgeben. Es entsteht eine regelmäßige, stabile kristalline Struktur mit unendlichen Verbindungen. Diamant ist sehr hart und kann nur von einem anderen Diamanten geschnitten werden. Verwendung: Schmuck, Medizintechnik, Werkzeuge.
Graphit: Kohlenstoffatome bilden sechseckige, benachbarte Schichten. Die übereinanderliegenden Schichten können sich leicht verschieben, weshalb Graphit abfärbt. Verwendung: Bleistifte, Schmiermittel.
Buckminsterfulleren: Struktur aus 12 Pentagonen und 20 Hexagonen, kugelförmig angeordnet. Eigenschaften: Hohe elektrische Leitfähigkeit bei hohen Temperaturen. Verwendung: Nanoröhrchen, Mikrochirurgie.
Polymere: Große Moleküle aus vielen kleinen Molekülen (Monomeren). Einteilung nach Herkunft: Natürlich (z. B. Kautschuk) oder künstlich (vom Menschen hergestellt). Einteilung nach Monomertyp: Homopolymere, Copolymere. Einteilung nach räumlicher Anordnung: Linear, verzweigt, vernetzt. Anordnung: Zufällig oder alternierend in Blöcken. Verhalten unter Hitze: Thermoplaste werden bei Erwärmung weich und können erneut geformt werden. Duroplaste behalten ihre Struktur und werden nicht verformt. Herstellungsverfahren: Polyaddition: einfache Verbindung der Monomere. Polykondensation: Bei der Verbindung von zwei Monomeren entstehen neue Bindungen und Wasser.