Besonderheiten der organischen Chemie

Guten Tag und herzlich willkommen!   Dieses Video heißt "Besonderheiten der organischen Chemie". An Vorkenntnissen solltest Du die Schulchemie beherrschen. Ziel des Videos ist es, die besonderen Eigenschaften organischer Moleküle und organischer Verbindungen besser zu verstehen. Der Film besteht aus 8 Abschnitten:   1. Der erste Eindruck 2. Die kovalente Bindung 3. Organische Moleküle 4. Physikalische Eigenschaften 5. Chemische Eigenschaften 6. Herstellung 7. Einsatzbreite 8. Zusammenfassung   1. Der erste Eindruck Im Volksmund hört man häufig den Kernsatz. Die Chemie, was ja hauptsächlich organische Chemie ist, stellt sich dann so da: Es knallt und stinkt! Als klar denkender Mensch muss man sich aber die Frage stellen: Ist das alles? Organische Stoffe stinken nicht nur, sie riechen mitunter und häufig auch sehr angenehm. Den Geruch, das Aroma der Zitrone kennt jeder. Hauptverantwortlich dafür ist die Verbindung (R)-Limonen. Aus der Pflanze Baldrian wird der berühmte Auszug gewonnen. Für das bekannte Aroma sorgt (S)-Limonen. Viele organische Verbindungen sind verantwortlich für Aromen und Gerüche. Für die Aromen der Früchte sorgen ebenfalls organische Verbindungen. Im chemischen Labor interessiert ein anderer Aspekt der organischen Verbindungen. Nicht umsonst benötigt man in Chemielaboratorien Abzüge. Denn organische Verbindungen sind häufig: flüchtig, schädlich oder sogar giftig! Beispiele dafür sind: Benzol, Chloroform, Dioxan und Pyridin.   2. Die kovalente Bindung Die Eigenschaften organischer Moleküle haben ihre Ursache in ihrer chemischen Bindung. Nehmen wir ein typisches organisches Molekül. Seine Atome sind durch kovalente Bindungen miteinander verbunden. Kovalente Bindungen findet man zwischen den Kohlenstoffatomen, jeweils zwischen einem Kohlenstoffatom und einem Wasserstoffatom, zwischen einem Kohlenstoffatom und einem Sauerstoffatom und dem Sauerstoffatom und einem Wasserstoffatom. Kovalente Bindungen sind im Wesentlichen unpolare oder mäßig polare Zweielektronenbindungen. Im Gegensatz dazu ist für die organische Chemie die Ionenbindung untypisch. Die un- oder wenig polaren Moleküle bestimmen die Eigenschaften organischer Verbindungen.   3. Organische Moleküle Die Vielfalt organischer Moleküle ist sehr groß. Aus den Kohlenstoffatomen können nämlich Ketten entstehen, auch Ringe verschiedener Größe werden gebildet. Die Ketten können unverzweigt, aber auch mit Verzweigungen auftreten. Ringe können sogar mechanisch verknüpft sein. Man nennt diese Verbindungen "Catenane". Viele lebensnotwendige Stoffe, wie Steroide oder Prostaglandine sind organischer Natur. Immer neue organische Moleküle werden gefunden und hergestellt - und es ist kein Ende in Sicht! Kommen wir nun, 4., zu den physikalischen Eigenschaften.   Wir haben gelernt, dass viele organische Moleküle unpolar oder wenig polar sind, daher sind sie auch flüchtig. Die Flüchtigkeit führt zum Geruch. Flüchtig bedeutet, dass die Schmelz- und Siedepunkte der Verbindungen niedrig sind. Das bedeutet, dass organische Verbindungen häufig Gase oder Flüssigkeiten sind. Anstelle von Kristallen haben wir es häufig mit Ölen oder Wachsen zu tun. Auch in der organischen Chemie gibt es Kristalle, sie sind jedoch weniger charakteristisch. Organische Verbindungen sind in Wasser nicht oder nur wenig löslich, gut jedoch in organischen Lösungsmitteln. Kommen wir nun 5., zu den chemischen Eigenschaften.   Organische Verbindungen sind häufig gut brennbar. Betrachten wir die Reaktionsgeschwindigkeit von Verbindungen in chemischen Reaktionen, so stellen wir folgendes fest: In der anorganischen Chemie laufen die meisten Reaktionen schnell ab, im Gegensatz dazu sind die Reaktionen der organischen Chemie im Regelfall langsam. Häufig ist es so, dass man bei Reaktionen aus einem Edukt mehrere Reaktionsprodukte erhält. Die Selektivität ist nicht sehr hoch. Um das zu verbessern, lässt man die Reaktionen häufig in einem Lösungsmittel ablaufen. Man ist auch bestrebt, die Reaktionstemperatur zu vermindern. Beide Maßnahmen sollen dazu führen, dass die Selektivität, das heißt, die Reaktion nur in Richtung eines Reaktionsproduktes erhöht wird. Der Reaktionsverlauf organischer Reaktionen kann verschieden sein. Sie können a) homolytisch, d. h., über Radikale ablaufen und b), auch ein heterolytischer Mechanismus über Ionen ist möglich.   6. Herstellung Und es geht hier natürlich um organische Moleküle bzw. Verbindungen. Die Herstellung organischer Moleküle ist nach wie vor eine große Kunst und eng mit der organischen Synthese verknüpft. Viele wertvolle Synthesereaktionen sind Namensreaktionen, mit dem Namen berühmter Forscher versehen. Die Herstellung organischer Moleküle muss man sich wie eine große Baustelle vorstellen. Manche organische Synthesen bestehen aus vielen Syntheseschritten. 25 Schritte und mehr sind dabei keine Seltenheit. Klar ist, dass dabei der Synthetiker Umsatz und Ausbeute steigern möchte und auch muss, um überhaupt das Endprodukt zu erhalten.   7. Einsatzbreite Und hier geht es natürlich um den Einsatz organischer Verbindungen. Bei der Herstellung und Untersuchung organischer Verbindungen gehen Synthese und Analyse Hand in Hand. Nehmen wir die Verbindung Acetophenon, die man leicht synthetisch gewinnen kann, so stellt man fest, dass man diesen Geruch beim Faulbeerbaum wiederfindet. Viele Geschmacks- und Geruchskomponenten von Gewürzen wurden durch die organische Analyse bestimmt: vom Basilikum, vom Dill, vom Pfeffer, vom Ingwer, vom Knoblauch, vom Kümmel und so weiter und so fort. Wir kennen heute die wichtigsten Aromen vieler Genussmittel: vom Kaffee, vom Tee, der Schokolade und natürlich auch der Zigaretten. Organische Verbindungen spielen eine herausragende Rolle bei der Produktion von Medikamenten. Heute wissen wir, dass es in der Medizin keine Wundermittel gibt. Auch wenn uns die Wirkung vieler Medikamente mystisch und geheimnisvoll erscheint, so ist es doch besser, der Wissenschaft zu vertrauen. An die Stelle der Mystik ist ein neues Wissenschaftsgebiet getreten: das Wirkstoffdesign. Nach wie vor werden wertvolle Arzneien aus der Natur gewonnen: Aus Schimmelpilzen Antibiotika, aus dem Roten Fingerhut Digitales wertvolle Herzkreislaufmedikamente. Die meisten medizinischen Wirkstoffe können heute im Laboratorium synthetisiert werden. Und nun zu etwas ganz anderem. Denkt einmal an Gas, Benzin und Diesel. Das ist pure organische Chemie. Man gewinnt aus Gas, Benzin und Diesel Plaste, Elaste und Chemiefaserstoffe. Natürlich kann ich euch nicht betrügen, Parfüm wird hauptsächlich aus Naturstoffen gewonnen - aber prinzipiell kann man es auch synthetisch, aus Gas, Benzin und Diesel gewinnen - pure organische Chemie.   8. Zusammenfassung Die wichtigsten Besonderheiten der organischen Chemie und damit der organischen Verbindungen möchte ich hier kurz zusammenfassen: Die Vielfalt dieser Verbindungen ist schier unermesslich. Daraus resultiert ihre große Einsatzbreite. Viele organische Verbindungen sind flüchtig. Sie besitzen einen charakteristischen Geruch und sind brennbar. Häufig sind organische Verbindungen giftig oder zumindest gesundheitsschädlich. Auch organische Reaktionen zeigen ihre Besonderheiten: Ein großer Teil davon gehört zur organischen Synthesekunst. Organische Reaktionen sind häufig langsam und wenig selektiv. Bei der Synthese werden Reaktionen in Lösungsmitteln durchgeführt, um die Selektivität zu erhöhen. Organische Reaktionen laufen ionisch und radikalisch ab.   Das war es schon wieder für heute. Ich hoffe, Ihr hattet etwas Spaß. Ich wünsch euch alles Gute und viel Erfolg! Tschüss.