Chemie: 10. Klasse

Organische Chemie

Während in der achten und neunten Klasse sich mit der anorganischen Chemie auseinandergesetzt worden ist, ist in der zehnten Klasse die organische Chemie das Hauptthema. Es soll hier deshalb erläutert werden, was dies ist und welche Bedeutung ihr im Allgemeinen zukommt.

Was ist die organische Chemie?

Die Unterscheidung zwischen der anorganischen und organischen Chemie geht auf den Chemiker Jöns Jakob Berzelius (1779–1848) zurück. Dabei ging er davon aus, dass organische Verbindungen, zu denen z. B. Zucker, Eiweiße, Fette gehören, ausschließlich von Lebewesen hergestellt werden könnten. 1828 wurde aber von einem Schüler Berzelius, Friedrich Wöhler, künstlich eine organische Verbindung (Harnstoff) hergestellt.

Die organische Chemie befasst sich mit den chemischen Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren. Dabei bildet der Kohlenstoff Moleküle mit anderen Elementen, hauptsächlich mit Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff oder auch einzelnen Halogenen.

Durch seine besondere Struktur ist der Kohlenstoff wie kein anderes Element in der Lage langkettige und große Moleküle aufzubauen, die die Basis für das komplette, uns bekannte Leben darstellen.

Viele organische Verbindungen sind hitzeempfindlich und leicht brennbar. Unter Luftabschluss bilden sich beim Erhitzen häufig schwarze Reaktionsprodukte. Zudem haben viele organische Moleküle einen charakteristischen Geruch. Es sei aber daran erinnert, dass bei Geruchsproben Vorsicht zu walten ist.

Kohlenstoff als Bindungspartner

Warum der Kohlenstoff ein solch guter Bindungspartner für die anderen Elemente ist, lässt sich gut erkennen, wenn man dessen Elektronenkonfiguration betrachtet:

In der Darstellung erkennt man, dass der Kohlenstoff zwei halb besetzte Orbitale hat. Mit diesen kann der Kohlenstoff kovalente Bindungen ausbilden. Betrachtet man jedoch Moleküle wie Methan (siehe rechts), erkennt man, dass ein Kohlenstoffatom in der Lage ist, vier Bindungen auszubilden.

Diesen Zustand kann man jedoch erreichen, indem man ein Elektron des 2s-Orbitals durch Energiezufuhr anregt. Dadurch befindet sich dieses im 2p_z-Orbital. Man hat damit also vier halb besetzte Orbitale, die alle Bindungen eingehen können.

Durch diese große Anzahl an Bindungsmöglichkeiten können sich die Kohlenstoffatome mit weiteren zu kettenförmigen oder sogar kugelförmigen Molekülen verbinden.

Sind nicht nur Kohlenstoffatome in einem Molekül vorhanden (wie bei Graphit oder Diamanten), sondern auch unter anderem Wasserstoff, spricht man von Kohlenwasserstoffen. Diese lassen sich wiederum in mehrere Gruppen einteilen, die im Folgenden erläutert werden.