Kapitel
Definition Synthese
Als Synthese einer chemischen Spezies versteht man den den Vorgang einer chemischen Verbindung, bei der mindestens zwei eingesetzte Rohstoffe unter ganz bestimmten Bedingungen die Gewinnung eines Produkts, also einer chemischen Spezies, ermöglichen.
Die eingesetzten Rohstoffe werden Reaktanden oder Reagenzien genannt. Sie stammen in der Regel aus der chemischen Industrie, die sie aus einem Naturprodukt wie Erdöl herstellt.
Die verschiedenen Ziele der Synthese
Synthese als Antwort auf Nachfrage
Der Geruch, die Farbe und der Geschmack eines Naturprodukts sind auf eine oder mehrere chemische Spezies zurückzuführen. Wenn die Nachfrage nach diesem Produkt enorm ist, muss es synthetisiert werden, damit es nicht stärker verbraucht wird, als es natürlicherweise vorkommt.
Bsp.: synthetisches Vanillin, chemische Düngemittel, synthetischer Kautschuk…
Synthese zur Schonung natürlicher Ressourcen
Um ihr natürliches Vorkommnis zu schonen, werden synthetische Alternativen geschaffen.
Bsp.: Synthetische Schwämme ersetzen natürliche Schwämme, Billardkugeln aus Elfenbein wurden erst durch Zelluloid und dann durch Phenolharz ersetzt
Synthese zur Schaffung leistungsfähigerer Materialien
Neue Produkte mit besseren physikalischen und mechanischen Eigenschaften ersetzen traditionell verwendete Naturprodukte.
Bsp: Skischuhe aus synthetischen Materialien, Kohlefasern ...
Synthetische Produkte in unserem Alltag
Die synthetische Chemie ermöglichte und ermöglicht noch immer wichtige Fortschritte in den Bereichen Gesundheit und Ernährung. Sie trägt zur Verbesserung des Komforts im täglichen Leben bei.
Antibiotika zum Beispiel, die zur Behandlung von bakteriell bedingten Krankheiten eingesetzt werden, haben es ermöglicht, gefürchtete Krankheiten wie Typhus, Pest oder Tuberkulose zu bekämpfen. Pestizide, Herbizide und Düngemittel haben in Industrieländern dazu beigetragen, die landwirtschaftliche Produktion zu steigern und chronische Probleme wie Hungersnöte zu lösen.
Die synthetische Chemie stellt auch Stoffe her, die für unser Wohlbefinden nützlich sind: künstliche Textilien, Farbstoffe, Aromen, Kosmetika, Kunststoffe, Isolierstoffe, Klebstoffe, Waschmittel, Materialien für Hochtechnologien ...
Notwendigkeit der synthetischen Chemie
Nicht alle chemischen Arten, die der Mensch benötigt, können allein aus der Natur geschöpft werden, da die benötigten Mengen mittlerweile riesig sind und wir Gefahr laufen, die Ressourcen der Natur irreversibel zu erschöpfen. Darüber hinaus ist die chemische Synthese oftmals auch billiger als die Gewinnung eines Naturprodukts. Dies gilt beispielsweise für Indigo, den Farbstoff zum Färben von Jeans, dessen Anbau Anfang des 20. Jahrhunderts in Europa eingestellt wurde.
Die synthetische Chemie produziert auch ursprüngliche chemische Spezies, die nicht in der Natur vorkommen.
Mithilfe der synthetischen Chemie werden Substanzen geschaffen, die auf die Bedürfnisse des Menschen oder der Umwelt zugeschnitten sind und oft leistungsfähiger sind als die in der Natur vorkommenden.
Herkömmliche Seife wird beispielsweise durch die Behandlung von natürlichen Fetten wie Talg mit Soda gewonnen. Ihre Waschkraft ist in hartem Wasser, das vor allem reich an Kalziumionen ist, begrenzt. Chemiker entwickelten daher eine synthetische Alternative. Doch der Missbrauch schlecht konzipierter und falsch eingesetzter Waschmittel führte zu ökologischen Katastrophen. Die Chemiker wussten zu reagieren und boten wirksame und weniger umweltschädliche Waschmittel an.
Die industrielle Chemie
In der industriellen Chemie unterscheidet man drei Bereiche: die Grundchemie, die Feinchemie und die Spezialchemie.
Die Grundchemie
Die Grundchemie ist die Chemie der großen Produktionsmengen (hier geht es um Millionen Tonnen), der niedrigen Kosten und der niedrigen Verkaufspreise: einige Euro oder weniger pro Kilogramm.
Polyethylen zum Beispiel stammt aus der Schwerchemie. Es wird zur Herstellung von Kunststoffbehältern (Milchflaschen ...), Taschen, Verpackungen und vielem mehr verwendet. Polyethylen wird aus einer Verbindung mit einer ganz einfachen Formel synthetisiert: Ethylen (C2H4), das wiederum aus Erdöl gewonnen wird.
Die Feinchemie
Die Feinchemie ist die Chemie der verarbeiteten Produkte, der sogenannten hochwertigen Produkte: Die hergestellten Moleküle sind komplex, die Entwicklung ihrer Synthese ist sehr langwierig und erfordert hohe finanzielle Investitionen. Die Produktionskosten und Verkaufspreise sind im Vergleich zu den Rohstoffpreisen sehr hoch. Dagegen sind die Produktionsmengen deutlich geringer als in der Grundchemie.
Der größte Bereich der Feinchemie ist die Pharmaindustrie. Die intrinsische Aktivität von Medikamenten ist sehr hoch, was bedeutet, dass Menge, die Patienten verschrieben wird, sehr gering ist: Beispielsweise enthalten einige Tabletten 2 mg des aktiven Medikaments, welches 648.000 Euro pro Kilogramm kostet.
Die Spezialchemie
Die Spezialchemie ist die Chemie der Zwischenprodukte, sowohl was das Produktionsvolumen als auch den Preis betrifft. Dazu gehören Aromen, gängige Medikamente, Waschmittel und dergleichen. Die Preise reichen von einigen Dutzend bis zu einigen Hundert Euro pro Kilogramm.
Bei der Synthese werden in einem Labor durch chemische Verbindungen chemische Spezies aus anderen Spezies, die das Ausgangsmaterial bilden, gewonnen.
Die chemische Synthese reproduziert in der Natur vorkommende Arten und ermöglicht auch die Schaffung neuer, künstlicher Spezies wie z. B. Nylon oder Polyester. Die Entwicklung der synthetischen Chemie in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts erklärt sich durch den Mangel an bestimmten natürlichen Ressourcen, durch ihre oft sehr hohen Kosten und durch die interessanten Eigenschaften einiger neu synthetisierter künstlicher Arten.
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