Organische Chemie: Geschichte und Kohlenstoffmodifikationen

Geschichte der Organischen Chemie

Bis zum 19. Jahrhundert trennten Chemiker die belebte Natur (Pflanzen, Tiere) von der unbelebten Natur (Gesteine, Mineralien, tote Materie). Man glaubte, dass organische Stoffe (Verbindungen) nur von Lebewesen (Tieren und Pflanzen bzw. Organismen) hergestellt werden können. J. J. Berzelius vertrat die Ansicht, dass organische Verbindungen nicht im Labor hergestellt werden können. Er war überzeugt, dass organische Verbindungen nur durch Lebewesen gebildet werden können, getrieben durch die sogenannte Vis Vitalis („besondere Lebenskraft“).

Die Wende durch Friedrich Wöhler

Der deutsche Chemiker Friedrich Wöhler führte die Harnstoffsynthese durch. Er schaffte es damit zum ersten Mal, einen organischen Stoff künstlich herzustellen, indem er Harnstoff aus anorganischen Stoffen gewann.

Definition der Organischen Chemie

Die organische Chemie ist die Chemie der Kohlenwasserstoffe (Kohlenstoffverbindungen). Organische Stoffe enthalten hauptsächlich Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). In geringen Mengen können auch Halogene (F, Cl, Br, I) sowie Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Schwefel (S) und Phosphor (P) enthalten sein.

Modifikationen des Kohlenstoffs

Diamant

Im Diamant ist jedes C-Atom mit vier weiteren C-Atomen über gleich lange Atombindungen verbunden. Durch diese regelmäßige Anordnung entsteht ein stabiles Kristallgitter.

Eigenschaften von Diamant

• Farblos und durchsichtig
• Stark lichtbrechend
• Sehr hart (Härtegrad 10)
• Schwer spaltbar
• Nichtleiter
• Schmilzt nicht (Umwandlung in Graphit)

Verwendung

• Herstellung von Schmuckstücken (Schmucksteine)
• Bestückung von Bohrköpfen und Schneidwerkzeugen

Graphit

Die C-Atome sind in Schichten stockwerkartig angeordnet. Jedes C-Atom ist mit drei gleich weit entfernten C-Atomen verbunden (Elektronenpaarbindung). Nur drei seiner Valenzelektronen werden für die Bindung benötigt; das vierte Valenzelektron ist freibeweglich und bewegt sich zwischen den Schichten hin und her.

Eigenschaften von Graphit

• Grau bis schwarz und glänzend
• Sehr weich (Härtegrad 1)
• Elektrischer Leiter
• Verbrennt zu CO₂
• Leicht spaltbar
• Widerstandsfähig gegen fast alle Chemikalien
• Dichte: 2,3 g/cm³

Verwendung

• Bleistiftminen
• Herstellung von Elektroden
• Schmiermittel
• Herstellung von Schmelztiegeln (schmilzt erst bei 3730 °C)

Fullerene

60 C-Atome sind abwechselnd in 5- und 6-Ecken angeordnet und bilden die Form eines Fußballs (20 Sechsecke, 12 Fünfecke). Jedes C-Atom ist mit drei Nachbaratomen verbunden, während das vierte Elektron freibeweglich ist. Das Innere des Moleküls ist leer. Entdeckt wurden sie im Jahr 1985.

Eigenschaften von Fullerenen

• Schwarz-braun
• Weich und kristallin
• Halbleiter
• Elastisch
• Verbrennt zu CO₂

Verwendung

• Noch nicht praktisch genutzt
• Medizin: „Transportkäfige“ für Medikamente gegen Osteoporose, Krebs und Parkinson