CHEMIEGESCHICHTE
Übersicht
1. Alchemie
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
3. Öffentliche Schaustellungen
4. Feuer
5. Schulrelevanz
1. ALCHEMIE
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)
1. Alchemie
Aspekte und Ziele
Alchemie
Chemischer
Aspekt
Spiritueller
Aspekt
Ziel:
Transmutation unedler
Metalle zu Gold
Ziel:
Erlösung der Materie und
damit Läuterung und
Vervollkommnung der Seele
des Alchemisten
1. Alchemie
Vier-Elemente-Theorie (Aristoteles)
• Existenz einer einheitlichen
Urmaterie
• Charakterisierung durch 4
Urqualitäten:
warm-kalt, trocken-feucht
1. Alchemie
Schwefel-Quecksilber-Theorie
Primäre Teilchen
Feuer, Wasser, Erde, Luft
Sekundäre Teilchen
„Schwefel“, „Quecksilber“
Tertiäre Teilchen
Metalle
"Salz"
Alle Stoffe
1. Alchemie
Deutung chemischer Reaktionen
• Die Eigenschaften von Stoffen  Prinzipien
• Übertragung/Austausch von Prinzipien
 Änderung der stofflichen Qualitäten
1. Alchemie
Der Stein der Weisen
• Substanz, mit welcher die Transmutation
gelingen soll
• Träger der richtigen Qualitäten  Folgende
Eigenschaften müssen erfüllt sein:
Färben
Eindringen
Fixieren
1. Alchemie
Entdeckungen
• 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. Alchemie
Stoffklassifikation und -kennzeichnung
• Stoffklassifikation: Somata, Asomata, Pneumata
• Kennzeichnung mittels Symbolen  ohne Einheitlichkeit
• Symbole spiegeln oft Analogievorstellungen wieder
Element
Gold
Silber
Au
Ag
Alchemistisches
Symbol
Heutiges Symbol
1. Alchemie
Alchemie 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
1. Alchemie
Versuch 1: Kupfer-Silber-Gold
Oxidation von Zn
0
+2
Zn(s) + 4OH-(aq) → [Zn(OH)4]2-(aq) + 2e-
Zn – Reduktion an Cu
+2
0
Cu
[Zn(OH)4]2-(aq) + 2e- →
Zn(s) + 4OH-(aq)
Legierungsbildung
Δ
Cu(s) + Zn(s) →
CuZn(s)
2. VON DER ALCHEMIE ZUR
MODERNEN CHEMIE
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Chemiatrie (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
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Zweifel 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
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Phlogistontheorie
• Begründer: Georg Ernst Stahl (1660 – 1734)
• Redox-Theorie
• Phlogiston: „Feuerstoff“
 Unterform des Elements Erde
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Deutung von Redox-Reaktionen
1. Verbrennung:
Holz → Asche + Phlogiston
Je besser ein Stoff brennt, desto
mehr Phlogiston enthält er
2. Metallverkalkung und -reduktion :
Metall → Phlogiston + Metallkalk
Metallkalk + Phlogiston → Metall
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Phlogiston 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
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Versuch 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)
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Versuch 3: Verbrennen von Eisenwolle
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 Chemie
Problem der Theorie
• Wieso nimmt die Masse zu, obwohl Phlogiston das
Metall verlässt?
Lösungsansätze
• Stahl: „negatives Gewicht“ des Phlogistons
• Boyle: Aufnahme von Feuerteilchen
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Die Rolle des Sauerstoffs bei der
Verbrennung
• abgeschl. Raum: bis 1/5 Luft verbraucht
• Vakuum: Sublimation
• Reduktion von Quecksilberoxid  Sauerstoff
• Reaktion: Wasserstoff und Sauerstoff  Wasser
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
• 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
Gesetz der Erhaltung der Masse
(Lomonossow/Lavoisier)
„Im Verlauf einer chemischen Reaktion lässt sich
kein Verlust oder Gewinn von Masse beobachten; die Gesamtmasse aller reagierenden
Stoffe ist gleich der Gesamtmasse aller
Produkte“
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Deutung von Redox-Reaktionen
1. Verbrennung:
Holz + Sauerstoff → Asche + Kohlenstoffoxid + Wärmestoff
2. Metallverkalkung und -reduktion
Metall + Sauerstoff → Metallkalk + Wärmestoff
Metallkalk + Kohle → Metall + Kohlenstoffoxid
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Wasser ist kein Element
• Bei Verbrennung von „air inflammable“
(Wasserstoff) entsteht Wasser
• Vermutung: Wasser ist kein Element
• Beweis: Zersetzung des Wassers und Nachweis
des Wasserstoffs
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Versuch 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)
2. Von der Alchemie zur modernen Chemie
Wasserzersetzung nach Lavoisier
4. ÖFFENTLICHE
SCHAUSTELLUNGEN
3. Öffentliche Schaustellungen
Jahrmarkt
• Jahrmarkt: wichtige Institution
früherer Jahrhunderte
• Versorgung mit Waren,
ärztlicher Hilfe, Medikamenten
und Unterhaltung
• Unterhaltung: Quacksalber
 Darbietung chemischer Experimente
3. Öffentliche Schaustellungen
Öffentliche Experimentalvorlesungen
• Ausgehendes 18. und 19. Jhd.: gesellschaftliches Interesse an Naturwissenschaften
• pompöse, theatralische Experimentalvorlesungen  Einfluss von Jahrmarktschemie
• Etablierung in Deutschland:
Justus Liebig (1803 – 1873)
Ziel: Naturwissenschaften als Allgemeinbildung
3. Öffentliche Schaustellungen
• Lavoisier: Verbrennung eines Diamanten auf
offener Straße
• Zuvor Nachweis im Labor
 Diamant ist Kohlenstoff
3. Öffentliche Schaustellungen
Versuch 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
4. FEUER
4.2 Erfindung des Feuerzeugs
Feuer im Altertum
Feuererzeugung mittels
- Feuerquirl/
Bogenfeuerbohrer (reiben
von Hartholzstäbchen in
weichem Holz)
- Feuerstein und leicht
brennbares Material
(z.B. Zunder)
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
4.2 Erfindung des Feuerzeugs
Versuch 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.
5. Schulrelevanz
• 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
ENDE
ZUSATZMATERIAL
Alchemie
• Im Altertum bekannte Elemente:
– C, S, Cu, Ag, Fe, Sn, Sb, Hg, Pb, Bi, Pt, Au
Alchemie
[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)
• Triebkraft: Oberflächenlegierungsbildung
Öffentliche Schaustellungen
β Graphit
rhomboedrisch
α Graphit
hexagonal
Diamantstr uktur
Erfindung des Feuerzeugs
Döbereiner Feuerzeug
• Johann Wolfgang Döbereiner (1780 – 1849)
• Erforschung Wirkung von Platin auf Flüssigkeiten und
Gase
• Kenntniss von Lavoiersiers Wasserzersetzungsexperiment und dessen Synthese aus Wasserstoff und
Sauerstoff
• 27. 07. 1823 Entzündung von Knallgas an
Platinoberfläche
Erfindung des Feuerzeugs
Döbereiner Feuerzeug
• 03. 08. 1823: Entwicklung des
Döbereiner Feuerzeugs
ChemischeVorgänge:
Zn(s)  H2SO4(aq)  ZnSO4  H2 
2H2  O2 Pt 2H2O  Energie

Präsentation ()