Chemisches Allerlei

Da bin ich also.

Als Wissenschaftsblogger in einem Portal wie den Scilogs anzufangen, ist schon etwas spezieller, als irgendwo bei Wordpress und Konsorten mal schnell eine Seite hochzuziehen und das neueste Kochrezept zu posten.

Und so versuch ich es mal mit einer kleinen Einleitung, die wenn man es sich recht überlegt, garnicht so einfach fällt, wenn man mit der Idee beginnt, einen Überblick über die Bereiche der Chemie zu geben und nicht in einer bloßen langweiligen Aufzählung enden möchte.

Nun also der fünfte Versuch den geneigten Leser nicht schon im ersten offiziellen Wissenslogposting zu Tode zu langweilen, auf das er nie mehr wieder auftauchen mag. Dieses mal versuchen wir es mit einem Ansatz der Sorte "Schwerpunkte des Studiums und persönliche Highlights".

Das Studium der Chemie sieht man mal von einführenden Vorlesungen über Mathematik und Physik ab, orientiert sich grob an den Bereichen organische Chemie, anorganische Chemie, physikalische Chemie, theoretische Chemie und technische Chemie.

Und so beschreiben die jeweiligen Adjektive recht gut den Inhalt dieser Bereiche. Organisch, assoziativ: auf Kohlenstoff basierend. Anorganisch, Chemie der Metalle und Nichtkohlenstoffverbindungen. Physikalisch, ebend die Betrachtung der Chemie auf Grundlage physikalischer Modelle und Gesetzmäßigkeiten. Theoretisch, die Chemie auf dem Papier; in der Regel aber in silico. Technisch, das Umsetzen chemischer Reaktionen und Prozesse in technische Verfahren.

 Um nun nicht in ellenlangen Beschreibungen der verschiedenen Teilbereiche der Chemie zu versinken ohne dabei überhaupt irgendwas inhaltliches ausgesagt zu haben, stelle ich einfach ein paar für mich markante Beispiele der Bereiche vor. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit eher als Bogen zum Blogtitel gedacht. Ein kleines chemisches Allerlei das evtl. Lust auf mehr macht.

Here we go

Palytoxin

 

Abb.1: Palytoxin [1]

Palytoxin ist ein Toxin des Dinoflagellaten Ostreopis siamensis. Es ist der zweitgrößte (nichtpolymere, nicht aus Aminosäuren aufgebaute) bekannte Naturstoff und wurde 1994 erstmals synthetisch hergestellt. Allein die Summenformel C₁₂₉H₂₂₃N₃O₅₄  verrät schon, das wir hier von einem großen Molekül reden. Dieses dann auch noch enantiomerenrein zu synthetisieren, ist für mich immer wieder staunenswert, auch wenn die praktische Anwendung solcher Mammutsynthesen leider eher gering ist, zeigen sie natürlich wunderschön wie weit die Methodenentwicklung in der organischen Chemie ist, denn die verwendete stereoseletive Synthese und Schutzgruppenchemie musste natürlich auch erstmal entwickelt werden.

 

Wolframalkylidinkomplexe

 Abb.2:  Ein Wolfram-Alkylidinkomplexe mit Imidazolin-2-iminato-Ligand [2]

Wolframalkylidinkomplexe sind Komplexe mit Kohlenstoff-Wolfram Dreifachbindung. Unter Verwendung eines Imidazolin-2-iminato-Liganden ist es hiermit gelungen Alkinmetathese bei Raumtemperatur zu ermöglichen.

 Abb.3: Theoretischer Mechanismus der Alkinmetathese nach Katz [2]

Faszinierend ist hierbei nicht nur die Alkinmetathese an sich, sondern auch die Herstellung des Liganden über die Kopplung eines Arduengocarbens mit einem Azid, dessen Hydrolyse mit Methanol und abschließender Deprotonierung mit einem Lithiumorganyl.

 

Cavityringdownspektroskopie

Abb. 4: Beispiel eines Versuchsaufbaus zur Cavityringdownspektroskopie, hier zum Nachweis von Reaktionsprodukten eines Niederdruckplasmas

Cavityrindownspektroskopie beschreibt eine Methode bei der ein Laserstrahl zwischen zwei hochreflektiven Spiegeln eingefangen wird und immer wieder hin und her reflektiert wird. Bringt man in diesen als Cavität bezeichneten Aufbau eine (gasförmige) Probe ein, so kann deren Absorbtion als Funktion der Abklingzeit bestimmt werden und Konzentrationsmessungen bis in den parts per trillion bereich sind möglich.

 

Dichtefunktionaltheorie

Abb. 5: Electron density map von ATP [3]

Dichtefunktionaltheorie (kurz DFT) ist eine verbreitete Methode der theoretischen Chemie. Anders als die ab initio Methoden, die in der Regel von der Schrödinger Gleichung starten, berechnen wir hier nicht die Wellenfunktion des Systems sondern wir postulieren das die Elektronendichte des Systems ebenfalls eindeutig durch das Kernpotenzial festgelegt ist. Das hat den Vorteil das wir die Schrödingergleichung nicht lösen müssen und darüber hinaus die Elektronendichte eine Observable ist, die man z.B. durch Röntgenstrukturanalyse messen kann. Wir berechnen dann also die Energie des Systems durch eine Funktion abhängig von der Funktion der Elektronendichte (das Funktional), wobei wir dann Austausch und Korrelation der Elektronen durch weitere Funktionale annähern müssen.

 

Wirbelschichtreaktor

Abb.6: Modell eines Wirbelschichtreaktors [4]

Der Wirbelschichtreaktor ist in der Regel eine längliche Säule in deren Boden ein Gas(-gemisch) durch ein Begaser eingeleitet wird. Abhängig von der Art des eingesetzten Feststoffs wird der Druck des Gases so angepasst, dass sich eine Wirbelschicht bildet, die die Feststoffteilchen vollkommen segregiert, ohne das diese dabei zur Flugstaubwolke übergehen. Durch die intensive Vermischung und dem engen Kontakt von Feststoff und Fluid ergibt sich ein guter Wärmetransport. Zuerst eingesetzt wurde der Wirbelschichtreaktor übrigens zur Kohlevergasung.

 

So jetzt hab ich ein paar Beispiele gebracht und hoffe damit Appetit auf mehr gemacht zu haben. Abschließend bleibt mir nur zu sagen, schön dass ich hier bin und ich hoffe wir haben noch eine lange, interessante Zeit zusammen.

Bis bald.

 

Bildquellen:

[1]  created by Minutemen via Wikipedia, public domain

[2] Entwicklung neuartiger Katalysatoren für die Alkinmetathese von Stephan Beer (Diss.)

[3] Structural Insights into the Evolution of a Non-Biological Protein: Importance of Surface Residues in Protein Fold Optimization doi: 10.1371/journal.pone.0000467

[4] created by YassineMrabet via Wikimedia Commens, public domain