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CHEMIEGESCHICHTE. Übersicht 1.Alchemie 2.Von der Alchemie zur modernen Chemie 3.Öffentliche Schaustellungen 4.Feuer 5.Schulrelevanz.

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1 CHEMIEGESCHICHTE

2 Übersicht 1.Alchemie 2.Von der Alchemie zur modernen Chemie 3.Öffentliche Schaustellungen 4.Feuer 5.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. Alchemie Aspekte und Ziele Alchemie Chemischer Aspekt Ziel: Transmutation unedler Metalle zu Gold Spiritueller Aspekt Ziel: Erlösung der Materie und damit Läuterung und Vervollkommnung der Seele des Alchemisten

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

7 1. Alchemie Schwefel-Quecksilber-Theorie Primäre Teilchen Feuer, Wasser, Erde, Luft Sekundäre Teilchen „Schwefel“, „Quecksilber“ Tertiäre Teilchen Metalle

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

9 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

10 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

11 1. Alchemie Stoffklassifikation und -kennzeichnung Stoffklassifikation: Somata, Asomata, Pneumata Kennzeichnung mittels Symbolen  ohne Einheitlichkeit Symbole spiegeln oft Analogievorstellungen wieder ElementGoldSilber Alchemistisches Symbol Heutiges SymbolAuAg

12 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

13 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 [Zn(OH) 4 ] 2- (aq) + 2e - → Zn (s) + 4OH - (aq) Legierungsbildung Cu (s) + Zn (s) → CuZn (s)

14 2. VON DER ALCHEMIE ZUR MODERNEN CHEMIE

15 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

16 2. Von der Alchemie zur modernen Chemie Zweifel an der chemischen Theorie Robert Boyle ( ) 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 Chemie Phlogistontheorie Begründer: Georg Ernst Stahl (1660 – 1734) Redox-Theorie Phlogiston: „Feuerstoff“  Unterform des Elements Erde

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

19 2. Von der Alchemie zur modernen Chemie Phlogiston und gasförmige Stoffe Isolierungsversuche  Entdeckung gasförmiger Stoffe –Joseph Priestley (1733 – 1804): O 2, SO 2, CO, Stickoxide –Henry Cavendish (1731 – 1810): H 2 –Carl-Wilhelm Scheel (1742 – 1786): N 2, Cl 2, HCl (g), H 2 S

20 2. Von der Alchemie zur modernen Chemie Versuch 2: Darstellung von Chlor Braunstein reagiert mit Salzsäure zu Chlorgas und Manganchlorid HCl (aq) + MnO 2(s) → Cl 2(g) + MnCl 2(aq) +2 H 2 O Chlorgas wird in Thiosulfatlösung eingeleitet S 2 O 3 2- (aq) + 4 Cl 2(aq) +5 H 2 O → 2 SO 4 2- (aq) + 8 Cl - (aq) + 10 H + (aq)

21 2. Von der Alchemie zur modernen Chemie Versuch 3: Verbrennen von Eisenwolle Eisen wird oxidiert Fe + 2 O 2 → Fe(FeFe)O 4 Beobachtung: Die Masse des Eisenoxids ist höher als die des Eisens.

22 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

23 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

24 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

25 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 beob- achten; die Gesamtmasse aller reagierenden Stoffe ist gleich der Gesamtmasse aller Produkte“

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

27 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

28 2. Von der Alchemie zur modernen Chemie Versuch 4: Wasserzersetzung Wasser wird erhitzt H 2 O (l) → H 2 O (g) Wasserdampf reagiert mit Magnesium H 2 O (g) + Mg (s) → MgO (s) + H 2(g) H 2 Nachweis mittels Knallgasprobe H 2(g) + O 2(g) → 2 H 2 O (g)

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

30 4. ÖFFENTLICHE SCHAUSTELLUNGEN

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

32 3. Öffentliche Schaustellungen Öffentliche 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 Schaustellungen Versuch 5: Verbrennung von Graphit Graphit wird oxidiert C (s) + O 2(g) → CO 2(g) CO 2 -Nachweis mittels Calciumhydroxidlösung CO 2(g) + Ca(OH) 2(aq) → CaCO 3(s) + H 2 O

35 4. FEUER

36 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)

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 Feuerzeugs Versuch 6: Tunkhölzer KClO 3(s) + H 2 SO 4(aq) → KHSO 4(aq) + HClO 3(aq) HClO 3(aq) → HClO 4(aq) + 2ClO 2(g) + H 2 O Explosionsartige Zersetzung der Perchlorsäure: Zersetzungsprodukte: HCl, ClO 2, O 2, Cl 2, Cl 2 O Original Tunkhölzchen: Reaktionsablauf analog  Explosionshitze entzündet Schwefel, dieser anschließend das Hölzchen.

39 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

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- |Zn Cu ) > E([Zn(OH) 4 ] 2- |Zn Zn )

44 Öffentliche Schaustellungen

45 Erfindung des Feuerzeugs Döbereiner 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 Entzündung von Knallgas an Platinoberfläche

46 Erfindung des Feuerzeugs Döbereiner Feuerzeug : Entwicklung des Döbereiner Feuerzeugs


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