17 erstaunliche Fakten aus der Chemie, die Sie umhauen werden

Das fußballförmige Kohlenstoffcluster C60 wird als „das schönste Molekül“ bezeichnet, und wenn Sie ein Auge für Symmetrie haben, ist es leicht zu verstehen, warum. Aber wenn Sie in der Schule Chemie mochten oder in der Chemie arbeiten, wissen Sie, dass Chemie mehr ist als „Schönheit“.

Wie die Physik hat auch die Chemie eine inhärente Romantik, die eher von der „Wahrheit“ als von klassischen ästhetischen Merkmalen herrührt. Hoffentlich wecken oder erneuern diese kurzen Fakten und Leckerbissen aus der Chemie das Interesse an diesem edlen Bereich der Wissenschaft.

Blitze erzeugen Ozon, daher der charakteristische Geruch nach Gewittern

Ozon, das dreifache Sauerstoffmolekül, das die Stratosphäre vor ultravioletten Strahlen schützt, wird in der Natur durch Blitze erzeugt. Bei einem Blitzeinschlag spaltet der Blitz die Sauerstoffmoleküle in der Atmosphäre in Radikale auf, die sich zu Ozon umformen. Der Geruch von Ozon ist sehr scharf und wird oft als chlorähnlich beschrieben. Das ist der Grund, warum man nach einem Gewitter das Gefühl hat, „sauber“ zu riechen.

Die einzigen beiden nicht-silbrigen Metalle sind Gold und Kupfer

Ein Metall ist ein Element, das leicht positive Ionen (Kationen) bildet und metallische Bindungen aufweist. Diese Elemente haben Elektronen, die lose an die Atome gebunden sind, und können sie leicht übertragen. Aus diesem Grund sind Metalle hervorragende elektrische und thermische Leiter – weil die Elektronen Energie übertragen.

Die Elektronen der meisten Metalle reflektieren Farben gleichmäßig, so dass das Sonnenlicht als weiß reflektiert wird. Gold und Kupfer absorbieren jedoch blaues und violettes Licht, so dass gelbes Licht übrig bleibt. Es ist erwähnenswert, dass Kupfer auch das einzige Metall ist, das von Natur aus antibakteriell ist.

Wasser dehnt sich aus, wenn es gefriert, im Gegensatz zu anderen Substanzen

Typischerweise schrumpft es, wenn etwas kalt ist. Das liegt daran, dass die Temperatur die Schwingungen der Atome beschreibt – je mehr Schwingungen, desto mehr Raum nimmt es ein, also dehnt es sich aus. Wasser ist eine Ausnahme. Obwohl es weniger schwingt, wenn es gefroren ist, nimmt das Eis mehr Volumen ein. Das liegt an der seltsamen Form des Wassermoleküls.

Wenn du dich an deinen Chemieunterricht erinnerst, sieht das Wassermolekül aus wie Mickey Mouse, das Sauerstoffatom sitzt in der Mitte (das Gesicht) und zwei Wasserstoffatome stehen jeweils in einem Winkel (Mickeys Ohren). Aufgrund der Art und Weise, wie Sauerstoff und Wasserstoff miteinander verbunden sind, ist das Wassermolekül eine offene Struktur mit viel Platz. Wenn Wasser gefriert, wird Energie freigesetzt, weil viele besonders starke Bindungen eingegangen werden können. Aber es nimmt auch mehr Platz ein. Daher dehnt sich Eis aus, wenn es gefriert. Eine weitere interessante Tatsache ist, dass heißes Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser.

Glas ist eigentlich eine Flüssigkeit, es fließt nur sehr, sehr langsam

Das stimmt tatsächlich, Mr. Freeze.

Da Glas weder flüssig noch fest ist, ist es viel schwieriger zu erklären, als manche denken. In einem Glas fließen die Moleküle zwar immer noch, aber mit einer so geringen Geschwindigkeit, dass sie kaum wahrnehmbar ist. Daher reicht es nicht aus, Gläser als flüssig, aber auch nicht als fest einzustufen. Stattdessen stufen Chemiker Gläser als amorphe Feststoffe ein – ein Zustand irgendwo zwischen diesen beiden Aggregatzuständen. Es gibt auch so etwas wie Metallglas – eine Klasse von Materialien, die dreimal stärker sind als Titan und den Elastizitätsmodul von Knochen haben, während sie gleichzeitig extrem leicht sind

Jedes Wasserstoffatom in deinem Körper ist wahrscheinlich 13,5 Milliarden Jahre alt, weil es bei der Geburt des Universums entstanden ist

Am Nullpunkt, während der Singularität des Universums, war das allererste chemische Element Wasserstoff. Alle anderen folgten durch die Fusion von Wasserstoff zu Helium, das dann zu Kohlenstoff verschmolz und so weiter. Ungefähr 73 % der Masse des sichtbaren Universums besteht aus Wasserstoff. Helium macht etwa 25 % der Masse aus, und alles andere macht nur 2 % aus. Gemessen an der Masse machen Wasserstoff und Helium zusammen weniger als 1 % der Erde aus.

Superfluid Helium trotzt der Schwerkraft und klettert an Wänden

Ein bemerkenswerter Übergang in den Eigenschaften von flüssigem Helium findet bei der Temperatur von 2,17 K (sehr nahe am absoluten Nullpunkt) statt, dem sogenannten „Lambda-Punkt“ für Helium. Ein Teil der Flüssigkeit wird zu einem „Superfluid“, einer Flüssigkeit ohne Viskosität, die sich schnell durch jede Pore in der Apparatur bewegt.

Wenn man eine Handvoll Salz in ein Glas Wasser schüttet, sinkt der Wasserstand

Wenn man in eine Badewanne tritt, steigt der Wasserstand sofort, gemäß dem Achimedes’schen Gesetz. Wenn man jedoch eine Menge Natriumchlorid (Salz) zu einem Wasservolumen hinzufügt, verringert sich das Gesamtvolumen um bis zu 2 %. Woran liegt das? Die Nettoverringerung des beobachteten Volumens ist auf die Lösungsmittelmoleküle zurückzuführen, die in der Nähe der gelösten Ionen geordneter werden.

Diamant und Graphit bestehen beide vollständig aus Kohlenstoff und aus nichts anderem

Obgleich sie aus demselben Material bestehen, ist der Unterschied zwischen einem Kronjuwel und einer Bleistiftmine durch die Form gegeben. Diamant und Graphit sind nämlich unterschiedlich im Raum angeordnet, was sie zu Allotropen des Kohlenstoffs macht.

Das seltenste natürlich vorkommende Element in der Erdkruste ist Astat

Benannt nach dem griechischen Wort für unbeständig (astatos), ist Astat ein natürlich vorkommendes Halbmetall, das aus dem Zerfall von Uran und Thorium entsteht. In seiner stabilsten Form hat das Element eine Halbwertszeit von nur 8,1 Stunden. Die gesamte Kruste scheint etwa 28 g des Elements zu enthalten. Wenn Wissenschaftler es jemals verwenden wollen, müssen sie es im Grunde von Grund auf neu herstellen. Bislang wurden nur 0,00000005 Gramm Astat hergestellt.

Diese Buckyballs werden für 167 Millionen Dollar pro Gramm verkauft. Das Einzige, was auf der Welt noch teurer ist, ist Antimaterie

Ein Oxford-Startup hat kürzlich endoedrische Fullerene für 167 Millionen Dollar pro Gramm verkauft. Nach Angaben von Designer Carbon Materials – dem einzigen Unternehmen weltweit, das dieses exotische Material herstellt – wurden 200 Mikrogramm reiner endoedrischer Fullerene für 33.400 Dollar verkauft.

DNA ist ein Flammschutzmittel

DNA, auch bekannt als der Bauplan des Lebens, enthält alle biologischen Anweisungen, die jede Spezies einzigartig machen. Das Molekül des Lebens ist außerdem erstaunlich robust und gilt als natürliches Flammschutzmittel. Seine flammhemmenden Eigenschaften sind auf die chemische Struktur der DNA zurückzuführen: Beim Erhitzen bildet das phosphathaltige Rückgrat Phosphorsäure, die chemisch gesehen Wasser entzieht und einen flammfesten, kohlenstoffreichen Rückstand hinterlässt. Andere Basen, wie Stickstoff, reagieren zu Ammoniak, das die Verbrennung hemmt. Für die Zukunft planen Forscher, Gewebe mit DNA zu beschichten, um entflammbare Kleidung herzustellen.

Ein Zentimeter Regen entspricht 10 Zentimetern Schnee

Bei einer Temperatur von etwa 0 Grad Celsius würde ein Zentimeter flüssiger Niederschlag als 10 Zentimeter Schnee fallen – vorausgesetzt, der Niederschlag besteht ausschließlich aus Schnee.

Ein Gummireifen ist technisch gesehen ein einziges, riesiges, polymerisiertes Molekül

Einige Moleküle können sehr groß sein, aber die meisten sind immer noch mikroskopisch klein. Nicht so der vulkanisierte Reifen – er ist ein einziges, großes, verdammtes Molekül! Im Grunde besteht der vulkanisierte Reifen aus großen Polymerketten, die durch kovalente Bindungen miteinander vernetzt sind.

Die Airbags deines Autos sind mit dem Salz Natriumazid gefüllt, das sehr giftig ist

Bei einem Aufprall lösen die Sensoren des Autos einen elektrischen Impuls aus, der im Bruchteil einer Sekunde die Temperatur der Salze drastisch erhöht. Diese zerfallen dann in harmloses Stickstoffgas, wodurch sich der Airbag schnell ausdehnt.

Der berühmte Chemiker Glenn Seaborg war der einzige Mensch, der seine Adresse in chemischen Elementen schreiben konnte

Er schrieb dann Sg, Lr, Bk, Cf, Am. Das ist Seaborgium (Sg), benannt nach Seaborg selbst; Lawrencium (Lr), benannt nach dem Lawrence Berkeley National Laboratory; Berkelium (Bk), benannt nach der Stadt Berkeley, dem Sitz der UC Berkeley; Californium (Cf), benannt nach dem Staat Kalifornien; Americium (Am), benannt nach Amerika.

Luft wird bei -190°C flüssig

Gemeinsam tritt die Materie in einem der vier Zustände auf: fest, flüssig, gasförmig und Plasma. Die Luft, die wir alle atmen, ist gasförmig, aber wie jede Art von Materie kann sie ihren Zustand ändern, wenn sie einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck ausgesetzt ist. Luft ist ein Gemisch aus Stickstoff, Sauerstoff und anderen Gasen. Das Gas kann durch Komprimierung und Abkühlung auf extrem niedrige Temperaturen verflüssigt werden – unter normalem atmosphärischem Druck muss Luft auf -200 °C und unter hohem Druck (in der Regel 200 Atmosphären) auf -141 °C abgekühlt werden, um sich zu verflüssigen. Flüssige Luft wird kommerziell zum Gefrieren anderer Stoffe und insbesondere als Zwischenschritt bei der Herstellung von Stickstoff, Sauerstoff und Argon und anderen Edelgasen verwendet.

Mars ist rot wegen des Eisenoxids

Während die Erde manchmal als „blaue Murmel“ bezeichnet wird, weil sie größtenteils von Ozeanen bedeckt ist und eine dichte Atmosphäre hat, die ihr ein blaues Aussehen verleiht, ist der Mars mit einer Menge Eisenoxid bedeckt – das sind die gleichen Verbindungen, die Blut und Rost ihre besondere Farbe verleihen. Vor diesem Hintergrund ist es kein Zufall, dass der Mars, der gelegentlich als heller roter „Stern“ erscheint, nach dem griechischen Kriegsgott benannt wurde.