Chemie ist die Lehre von den Stoffen und deн Verbindungen, die sie eingehen. Ein großer Teil der Forschung, die in der Chemie an Universitäten und in Unternehmen praktiziert wird, beschäftigt sich damit, Eigenschaften dieser Stoffe zu untersuchen und zu katalogisieren.
Zu den Literaturwerten in der Chemie zählen sogenannte Stoffkonstanten. Das sind Zahlenwerte, die unter bestimmten Bedingungen stets gleich und einheitlich bleiben. Dazu zählen: Schmelz- und Siedepunkt, Reaktionsenthalpien (also Energie, die bei der Bildung des Stoffes benötigt oder freigesetzt wird), Brechungsindizes, Gitterkonstanten, Wärmekapazität, elektrische Leitfähigkeit, Härte, Dichte und vieles mehr. Zu beachten ist hierbei, dass viele dieser Werte von äußeren Faktoren abhängen.
So kann sich der Schmelz- oder Siedepunkt eines Stoffes in Abhängigkeit des Außendruckes verändern. Deswegen werden in vielen Nachschlagewerken bestimmte Referenzbedingungen genannt, dazu zählen etwa die sogenannten „Standardbedingungen“ (das sind 273,15 Kelvin bzw. 0 Grad Celsius bei genau 1,000 Bar Druck) oder die „Normal-“ bzw. „Normbedingungen“ (ebenfalls 273,15 Kelvin bei 1,01325 Bar Druck). Bei der Verwendung von Literaturwerten muss deshalb immer angegeben werden, auf welche Außenbedingungen sie sich beziehen.
Wozu werden diese Literaturwerte gebraucht?
Die Literaturwerte sind einerseits nötig, um zum Beispiel ein Experiment zu planen. So kann anhand der Literaturwerte zur Bildungsenthalpie, freier Enthalpie und Standardbildungsentropie mithilfe der Gibbs-Helmholtz-Gleichung die notwendige Temperatur berechnet werden, die für das Erzwingen einer nicht-spontanen Reaktion erbracht werden muss.
Andererseits können mit den Literaturwerten auch für größere Prozesse in der Industrie im Voraus die Wirtschaftlichkeit einer Anlage oder einer Produktion berechnet werden, zum Beispiel der Wirkungsgrad einer mit Solarkraft betriebenen Brennstoffzelle. In der Chemie und Werkstofftechnik werden deshalb international große Anstrengungen unternommen, Stoffe zu finden, die günstigere Eigenschaften besitzen. Das Aufzeichnen und katalogisieren der Literaturwerte von chemischen Stoffen und Verbindungen ist ein für den Fortschritt der Menschheit sehr wichtiger Prozess, auf dem ein großer Teil unserer modernen, industriellen Gesellschaft fußt.
Analyse von Stoffen mithilfe von Literaturwerten
Weiterhin sind die Literaturwerte auch „Erkennungszeichen“ von Verbindungen. So kann eine Flüssigkeit über ihren Brechungsindex eindeutig zugeordnet werden. Ein wichtiges Gebiet der Analytik ist die Spektroskopie. So emittiert Wasserstoff bei Anregung Photonen bestimmter Lichtwellenlängen, aus denen sich ein einzigartiges Spektrum ergibt. Dies gilt für alle Verbindungen. Während sich Schüler im Chemieunterricht beispielsweise noch mit Flammenfärbungen beschäftigen und daraus schließen können, mit welchen Stoffen sie arbeiten, lernen Studenten im Verlauf ihres Chemiestudiums fortgeschrittene Spektroskopiemethoden wie die Infrarot-, NMR- und UV/Vis-Spektroskopie kennen, anhand derer sie ihre synthetisierten Präparate zuordnen und auf Reinheit prüfen können.
Unterschied zu Naturkonstanten
Abgesehen von den Eigenschaften chemischer Stoffe bzw. Verbindungen können auch noch physikalische Kräfte in der Literatur aufgeführt sein. Diese finden vor allem Anwendung in der physikalischen Chemie, wie in Gebieten der Quantenchemie und Reaktionskinetik. Wichtige Naturkonstanten sind beispielsweise das Planck’sche Wirkungsquantum (diskrete Energiewerte) oder die Avogadrokonstante (genaue Anzahl Atome/Moleküle in einem Mol eines Stoffes).
Die Werte dieser Konstanten sind universell gültig und können in bestimmten Formeln benutzt werden. Andere Konstanten sind wiederum von äußeren Faktoren abhängig, wie die Fallbeschleunigung. Diese muss ebenfalls immer zusammen mit ihren Bedingungen oder die Rechnung zumindest als approximiert angegeben werden.
Nachschlagewerke zu Stoffkonstanten
Sowohl für Studenten als auch Absolventen haben sich als Nachschlagewerke das „Organikum“ aus dem Wiley-Verlag Chemie (insbesondere für Organische Synthese) sowie „Anorganische Chemie“ von Holleman-Wieberg etabliert. Die „Physikalische Chemie“ von Atkins, De Paula und Keller führt ebenfalls zahlreiche Literaturwerte auf.
Für die Spektroskopie in der organischen Chemie gilt „Spektroskopische Methoden in der Organischen Chemie“ der Autoren Hesse, Meier und Zeeh als Referenzwerk.
Mein Name ist Anatoli Bauer und ich wohne im Norden an der Nordseeküste in Husum. Ich beschäftige mich leidenschaftlich gerne mit den Naturwissenschaften und interessiere mich vor allem für Physik und alles, was mit dem Weltraum und entfernten Planten zu tun hat.
