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CHEMIEGESCHICHTE

CHEMIEGESCHICHTE. Übersicht. Alchemie Von der Alchemie zur modernen Chemie Öffentliche Schaustellungen Feuer Schulrelevanz. 1. ALCHEMIE. 1. Alchemie. Alchemie vom arabischen Wort "al kymia" = "Kunst der Ägypter" oder vom griechischen Wort "χυμεία" (chymeia) = "Lehre des Gießens"

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Presentation Transcript

  1. CHEMIEGESCHICHTE

  2. Übersicht • Alchemie • Von der Alchemie zur modernen Chemie • Öffentliche Schaustellungen • Feuer • Schulrelevanz

  3. 1. ALCHEMIE

  4. 1. Alchemie • Alchemie vom arabischen Wort "al kymia" = "Kunst der Ägypter" oder vom griechischen Wort "χυμεία" (chymeia) = "Lehre des Gießens" • Entstehung im 1. Jhd. n. Chr. in Ägypten (Alexandria)

  5. 1. AlchemieAspekte und Ziele

  6. 1. AlchemieVier-Elemente-Theorie (Aristoteles) • Existenz einer einheitlichen Urmaterie • Charakterisierung durch 4 Urqualitäten: warm-kalt, trocken-feucht

  7. 1. AlchemieSchwefel-Quecksilber-Theorie

  8. 1. AlchemieDeutung chemischer Reaktionen • Die Eigenschaften von Stoffen  Prinzipien • Übertragung/Austausch von Prinzipien  Änderung der stofflichen Qualitäten

  9. Substanz, mit welcher die Transmutation gelingen soll Träger der richtigen Qualitäten  Folgende Eigenschaften müssen erfüllt sein: 1. AlchemieDer Stein der Weisen

  10. Neben den schon im Altertum bekannten Elementen entdeckten die Alchemisten u.a.: As (13. Jhd. Albertus Magnus) Zn (13. Jhd.) P (17. Jhd. Henning Brand) wiederentdeckt wurde: Porzellan (17. Jhd. Johann Friedrich Böttger) Schwarzpulver 1. AlchemieEntdeckungen

  11. 1. AlchemieStoffklassifikation und -kennzeichnung • Stoffklassifikation: Somata, Asomata, Pneumata • Kennzeichnung mittels Symbolen  ohne Einheitlichkeit • Symbole spiegeln oft Analogievorstellungen wieder

  12. 1. AlchemieAlchemie in Europa • Einführung: 12. Jhd. durch Araber • Um 1250: weitere Verbreitung nach Erscheinung von „De mineralibus“ (Albertus Magnus) • Spätes 13. Jhd.: Verbot und Verfolgung durch katholische Kirche • bis 18. Jhd.: Interesse an Alchemie

  13. Oxidation von Zn 0 +2 Zn(s) + 4OH-(aq)→ [Zn(OH)4]2-(aq) + 2e- Zn – Reduktion an Cu +2 0 [Zn(OH)4]2-(aq) + 2e- → Zn(s) + 4OH-(aq) Legierungsbildung Cu(s) + Zn(s)→ CuZn(s) 1. AlchemieVersuch 1: Kupfer-Silber-Gold

  14. 2. VON DER ALCHEMIE ZUR MODERNEN CHEMIE

  15. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieChemiatrie (Iatrochemie) • Begründer: Paracelsus (1493 – 1541) (Theophrast von Hohenheim) • Neue Zielsetzung der Chemie: • Kein Gold, sondern Medizin • Krankheit: Überfluss oder Mangel chemischer Prinzipien im Körper Folge: Chemisches Experiment im Mittelpunkt

  16. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieZweifel an der chemischen Theorie • Robert Boyle (1627-1691) • Ziel: Verifizierung alchemistischer Theorien mittels chem. Experiment • Diskussion der Ergebnisse in „The sceptical Chymist“ („Der skeptische Chemiker“ 1661) • Ergebnis: chemische Lehre ist unzulänglich

  17. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemiePhlogistontheorie • Begründer: Georg Ernst Stahl (1660 – 1734) • Redox-Theorie • Phlogiston: „Feuerstoff“  Unterform des Elements Erde

  18. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieDeutung von Redox-Reaktionen 1. Verbrennung: Je besser ein Stoff brennt, desto mehr Phlogiston enthält er Holz → Asche + Phlogiston 2. Metallverkalkung und -reduktion : Metall → Phlogiston + Metallkalk Metallkalk + Phlogiston → Metall

  19. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemiePhlogiston und gasförmige Stoffe • Isolierungsversuche  Entdeckung gasförmiger Stoffe • Joseph Priestley (1733 – 1804): O2, SO2, CO, Stickoxide • Henry Cavendish (1731 – 1810): H2 • Carl-Wilhelm Scheel (1742 – 1786): N2, Cl2, HCl(g), H2S

  20. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieVersuch 2:Darstellung von Chlor Braunstein reagiert mit Salzsäure zu Chlorgas und Manganchlorid -1 +4 0 +2 4 HCl(aq) + MnO2(s) → Cl2(g) + MnCl2(aq) +2 H2O Chlorgas wird in Thiosulfatlösung eingeleitet +2 0 +6 -1 S2O32- (aq) + 4 Cl2(aq) +5 H2O → 2 SO42- (aq) + 8 Cl-(aq) + 10 H+(aq)

  21. Eisen wird oxidiert 0 0 +3 +2 +3 -2 3 Fe + 2 O2 → Fe(FeFe)O4 Beobachtung: Die Masse des Eisenoxids ist höher als die des Eisens. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieVersuch 3: Verbrennen von Eisenwolle

  22. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieProblem der Theorie • Wieso nimmt die Masse zu, obwohl Phlogiston das Metall verlässt? Lösungsansätze • Stahl: „negatives Gewicht“ des Phlogistons • Boyle: Aufnahme von Feuerteilchen

  23. abgeschl. Raum: bis 1/5 Luft verbraucht Vakuum: Sublimation Reduktion von Quecksilberoxid  Sauerstoff Reaktion: Wasserstoff und Sauerstoff  Wasser 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieDie Rolle des Sauerstoffs bei der Verbrennung

  24. Vermutung von Antoine Laurent de Lavoisier (1743 – 1794): Sauerstoff verbindet sich mit der verbrennenden Substanz Widerspruch zu Boyles Erkenntnis Wiederholung Boyles Versuche  keine Gewichtszunahme feststellbar 2. Von der Alchemie zur modernen Chemie

  25. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieGesetz der Erhaltung der Masse(Lomonossow/Lavoisier) „Im Verlauf einer chemischen Reaktion lässt sich kein Verlust oder Gewinn von Masse beob-achten; die Gesamtmasse aller reagierenden Stoffe ist gleich der Gesamtmasse aller Produkte“

  26. 1. Verbrennung: 2. Metallverkalkung und -reduktion 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieDeutung von Redox-Reaktionen Holz + Sauerstoff → Asche + Kohlenstoffoxid + Wärmestoff Metall + Sauerstoff → Metallkalk + Wärmestoff Metallkalk + Kohle → Metall + Kohlenstoffoxid

  27. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieWasser ist kein Element • Bei Verbrennung von „air inflammable“ (Wasserstoff) entsteht Wasser • Vermutung: Wasser ist kein Element • Beweis: Zersetzung des Wassers und Nachweis des Wasserstoffs

  28. 2. Von der Alchemie zur modernen ChemieVersuch 4: Wasserzersetzung Wasser wird erhitzt H2O(l)→ H2O(g) Wasserdampf reagiert mit Magnesium +1 0 +2 0 H2O(g) + Mg(s) → MgO(s) + H2(g) H2 Nachweis mittels Knallgasprobe 0 0 +1 -2 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)

  29. 2. Von der Alchemie zur modernen Chemie Wasserzersetzung nach Lavoisier

  30. 4. ÖFFENTLICHE SCHAUSTELLUNGEN

  31. 3. Öffentliche SchaustellungenJahrmarkt • Jahrmarkt: wichtige Institution früherer Jahrhunderte • Versorgung mit Waren, ärztlicher Hilfe, Medikamenten und Unterhaltung • Unterhaltung: Quacksalber  Darbietung chemischer Experimente

  32. 3. Öffentliche SchaustellungenÖffentliche Experimentalvorlesungen • Ausgehendes 18. und 19. Jhd.: gesellschaft-liches Interesse an Naturwissenschaften • pompöse, theatralische Experimental-vorlesungen  Einfluss von Jahrmarktschemie • Etablierung in Deutschland: Justus Liebig (1803 – 1873) Ziel: Naturwissenschaften als Allgemeinbildung

  33. 3. Öffentliche Schaustellungen • Lavoisier: Verbrennung eines Diamanten auf offener Straße • Zuvor Nachweis im Labor  Diamant ist Kohlenstoff

  34. 3. Öffentliche SchaustellungenVersuch 5: Verbrennung von Graphit Graphit wird oxidiert 0 0 +4 -2 C(s) + O2(g)→ CO2(g) CO2-Nachweis mittels Calciumhydroxidlösung CO2(g) + Ca(OH)2(aq) → CaCO3(s) + H2O

  35. 4. FEUER

  36. 4.2 Erfindung des FeuerzeugsFeuer im Altertum Feuererzeugung mittels • Feuerquirl/ Bogenfeuerbohrer (reiben von Hartholzstäbchen in weichem Holz) - Feuerstein und leicht brennbares Material (z.B. Zunder)

  37. 4.2 Erfindung des Feuerzeugs Tunkhölzer • Erfinder: Chancel 1805 in Paris • Zündköpfe: Kaliumchlorat, Schwefel und Gummi-Arabikum • Eintauchen in Schwefelsäure Zündung • Verschwanden mit der Erfindung der Sicherheitshölzer

  38. 4.2 Erfindung des FeuerzeugsVersuch 6: Tunkhölzer KClO3(s) + H2SO4(aq)→ KHSO4(aq) + HClO3(aq) +5 +7 +4 3 HClO3(aq) → HClO4(aq) + 2ClO2(g) + H2O Explosionsartige Zersetzung der Perchlorsäure: Zersetzungsprodukte: HCl, ClO2, O2, Cl2, Cl2O Original Tunkhölzchen: Reaktionsablauf analog  Explosionshitze entzündet Schwefel, dieser anschließend das Hölzchen.

  39. Historisch entwickelnder Einstieg Wecken von Interesse an Chemie Nachvollziehen von Entwicklungen, um größeres Verständnis zu entwickeln Geschichte im Lehrplan Die chemische Reaktion Elementgruppen Elektrolyse und Ionenbegriff Atombau, Periodensystem und Ionenbindung 5. Schulrelevanz

  40. ENDE

  41. ZUSATZMATERIAL

  42. Alchemie • Im Altertum bekannte Elemente: • C, S, Cu, Ag, Fe, Sn, Sb, Hg, Pb, Bi, Pt, Au

  43. Alchemie • Triebkraft: Oberflächenlegierungsbildung [Zn(OH)4]2- diffundiert in das Cu-Gitter und wird dort reduziert. Grund: E([Zn(OH)4]2-|ZnCu) > E([Zn(OH)4]2-|ZnZn)

  44. Öffentliche Schaustellungen

  45. Erfindung des FeuerzeugsDöbereiner Feuerzeug • Johann Wolfgang Döbereiner (1780 – 1849) • Erforschung Wirkung von Platin auf Flüssigkeiten und Gase • Kenntniss von Lavoiersiers Wasserzersetzungs-experiment und dessen Synthese aus Wasserstoff und Sauerstoff • 27. 07. 1823 Entzündung von Knallgas an Platinoberfläche

  46. Erfindung des FeuerzeugsDöbereiner Feuerzeug • 03. 08. 1823: Entwicklung des Döbereiner Feuerzeugs

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