Über das Journal

Astrochemie

Unter Astrochemie versteht man die Untersuchung der Häufigkeit und Reaktionen von Molekülen im Universum sowie ihrer Wechselwirkung mit Strahlung. Die Disziplin ist eine Überschneidung von Astronomie und Chemie. Das Wort „Astrochemie“ kann sowohl auf das Sonnensystem als auch auf das interstellare Medium angewendet werden. Die Untersuchung der Häufigkeit von Elementen und Isotopenverhältnissen in Objekten des Sonnensystems, beispielsweise Meteoriten, wird auch als Kosmochemie bezeichnet, während die Untersuchung interstellarer Atome und Moleküle und ihrer Wechselwirkung mit Strahlung manchmal als molekulare Astrophysik bezeichnet wird. Die Entstehung, atomare und chemische Zusammensetzung, Entwicklung und das Schicksal molekularer Gaswolken sind von besonderem Interesse, da aus diesen Wolken Sonnensysteme entstehen.

Bioanorganische Chemie

Die bioanorganische Chemie ist ein Fachgebiet, das die Rolle von Metallen in der Biologie untersucht. Die bioanorganische Chemie umfasst die Untersuchung sowohl natürlicher Phänomene wie des Verhaltens von Metalloproteinen als auch künstlich eingeführter Metalle, einschließlich solcher, die nicht essentiell sind, in der Medizin und Toxikologie. Viele biologische Prozesse wie die Atmung hängen von Molekülen ab, die in den Bereich der anorganischen Chemie fallen. Die Disziplin umfasst auch die Untersuchung anorganischer Modelle oder Nachahmer, die das Verhalten von Metalloproteinen nachahmen. Als Mischung aus Biochemie und anorganischer Chemie ist die bioanorganische Chemie wichtig für die Aufklärung der Auswirkungen von Elektronentransferproteinen, Substratbindungen und -aktivierung, Atom- und Gruppentransferchemie sowie Metalleigenschaften in der biologischen Chemie. Die erfolgreiche Entwicklung einer wirklich interdisziplinären Arbeit ist notwendig, um die bioanorganische Chemie voranzutreiben.

Ionische Verbindung

In der Chemie ist eine ionische Verbindung eine chemische Verbindung, die aus Ionen besteht, die durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten werden, die als Ionenbindung bezeichnet werden. Die Verbindung ist insgesamt neutral, besteht jedoch aus positiv geladenen Ionen, sogenannten Kationen, und negativ geladenen Ionen, sogenannten Anionen. Dies können einfache Ionen wie Natrium und Chlorid in Natriumchlorid oder mehratomige Spezies wie Ammonium- und Carbonationen in Ammoniumcarbonat sein. Einzelne Ionen innerhalb einer ionischen Verbindung haben normalerweise mehrere nächste Nachbarn und werden daher nicht als Teil von Molekülen, sondern als Teil eines kontinuierlichen dreidimensionalen Netzwerks betrachtet. Ionische Verbindungen bilden im festen Zustand meist kristalline Strukturen.

Bioorganische Chemie

Bioorganische Chemie ist eine wissenschaftliche Disziplin, die organische Chemie und Biochemie kombiniert. Es handelt sich um den Zweig der Biowissenschaften, der sich mit der Untersuchung biologischer Prozesse mithilfe chemischer Methoden befasst. Beispiele für diese Prozesse sind Protein- und Enzymfunktionen. Manchmal wird Biochemie synonym mit bioorganischer Chemie verwendet; Der Unterschied besteht darin, dass die bioorganische Chemie eine organische Chemie ist, die sich auf die biologischen Aspekte konzentriert. Während die Biochemie darauf abzielt, biologische Prozesse mithilfe der Chemie zu verstehen, versucht die bioorganische Chemie, organisch-chemische Forschungen (d. h. Strukturen, Synthese und Kinetik) in Richtung Biologie zu erweitern. Bei der Untersuchung von Metalloenzymen und Cofaktoren überschneidet sich die bioorganische Chemie mit der bioanorganischen Chemie.

Biophysikalische Chemie

Die biophysikalische Chemie ist eine physikalische Wissenschaft, die die Konzepte der Physik und der physikalischen Chemie zur Untersuchung biologischer Systeme nutzt. Das häufigste Merkmal der Forschung in diesem Fachgebiet ist die Suche nach einer Erklärung für die verschiedenen Phänomene in biologischen Systemen entweder anhand der Moleküle, aus denen das System besteht, oder anhand der supramolekularen Struktur dieser Systeme. Neben den biologischen Anwendungen zeigten neuere Forschungen auch Fortschritte im medizinischen Bereich.

Aromatische Verbindungen

Aromatische Verbindungen, auch „mono- und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe“ genannt, sind organische Verbindungen, die einen oder mehrere aromatische Ringe enthalten. Das Wort „aromatisch“ geht auf die frühere Gruppierung von Molekülen basierend auf dem Geruch zurück, bevor ihre allgemeinen chemischen Eigenschaften verstanden wurden. Die aktuelle Definition aromatischer Verbindungen hat keinen Bezug zu ihrem Geruch. Heteroarene sind eng verwandt, da mindestens ein Kohlenstoffatom der CH-Gruppe durch eines der Heteroatome Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ersetzt ist. Beispiele für Nicht-Benzol-Verbindungen mit aromatischen Eigenschaften sind Furan, eine heterozyklische Verbindung mit einem fünfgliedrigen Ring, der ein einzelnes Sauerstoffatom enthält, und Pyridin, eine heterozyklische Verbindung mit einem sechsgliedrigen Ring, der ein Stickstoffatom enthält. Kohlenwasserstoffe ohne aromatischen Ring werden als aliphatisch bezeichnet.

Strömungschemie

Bei der Durchflusschemie wird eine chemische Reaktion in einem kontinuierlich fließenden Strom und nicht in einer Batch-Produktion durchgeführt. Mit anderen Worten: Pumpen fördern Flüssigkeiten in einen Reaktor, und dort, wo Rohre miteinander verbunden sind, kommen die Flüssigkeiten miteinander in Kontakt. Wenn diese Flüssigkeiten reaktiv sind, findet eine Reaktion statt. Die Strömungschemie ist eine gut etablierte Technik für den Einsatz in großem Maßstab bei der Herstellung großer Mengen eines bestimmten Materials. Allerdings wurde der Begriff erst kürzlich von Chemikern für die Anwendung im Labormaßstab geprägt und beschreibt kleine Pilotanlagen und kontinuierliche Anlagen im Labormaßstab. Häufig werden Mikroreaktoren eingesetzt.

Agrarchemie

Agrarchemie ist das Studium der Chemie, insbesondere der organischen Chemie und Biochemie im Zusammenhang mit der Landwirtschaft. Dazu gehören die landwirtschaftliche Produktion, die Verwendung von Ammoniak in Düngemitteln und Pestiziden sowie die Frage, wie die Pflanzenbiochemie zur genetischen Veränderung von Nutzpflanzen genutzt werden kann. Agrarchemie ist keine eigenständige Disziplin, sondern ein roter Faden, der Genetik, Physiologie, Mikrobiologie, Entomologie und zahlreiche andere Wissenschaften, die einen Einfluss auf die Landwirtschaft haben, miteinander verbindet. Die Agrarchemie untersucht die chemischen Zusammensetzungen und Reaktionen, die bei der Produktion, dem Schutz und der Nutzung von Nutzpflanzen und Nutztieren eine Rolle spielen. Seine angewandten wissenschaftlichen und technologischen Aspekte zielen auf die Steigerung der Erträge und die Verbesserung der Qualität ab, was zahlreiche Vor- und Nachteile mit sich bringt.

Forensische Chemie

Forensische Chemie ist die Anwendung der Chemie und ihres Teilgebiets, der forensischen Toxikologie, in einem juristischen Umfeld. Ein forensischer Chemiker kann bei der Identifizierung unbekannter Materialien, die an einem Tatort gefunden wurden, behilflich sein. Spezialisten auf diesem Gebiet verfügen über eine breite Palette von Methoden und Instrumenten, um unbekannte Substanzen zu identifizieren. Dazu gehören Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, Gaschromatographie-Massenspektrometrie, Atomabsorptionsspektroskopie, Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie und Dünnschichtchromatographie. Die Auswahl verschiedener Methoden ist aufgrund der zerstörerischen Natur einiger Instrumente und der Anzahl möglicher unbekannter Substanzen, die am Tatort gefunden werden können, wichtig. Forensische Chemiker bevorzugen zunächst den Einsatz zerstörungsfreier Methoden, um Beweise zu sichern und festzustellen, welche destruktiven Methoden die besten Ergebnisse liefern. Zusammen mit anderen forensischen Spezialisten sagen forensische Chemiker vor Gericht häufig als Sachverständige über ihre Ergebnisse aus. Forensische Chemiker befolgen eine Reihe von Standards, die von verschiedenen Behörden und Leitungsgremien vorgeschlagen wurden, darunter der Wissenschaftlichen Arbeitsgruppe zur Analyse beschlagnahmter Drogen. Zusätzlich zu den von der Gruppe vorgeschlagenen Standardarbeitsanweisungen verfügen bestimmte Agenturen über eigene Standards zur Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle ihrer Ergebnisse und ihrer Instrumente. Um die Genauigkeit ihrer Meldungen zu gewährleisten, überprüfen und verifizieren forensische Chemiker routinemäßig, dass ihre Instrumente ordnungsgemäß funktionieren und weiterhin in der Lage sind, verschiedene Mengen verschiedener Substanzen zu erkennen und zu messen.

Geochemie

Geochemie ist die Wissenschaft, die die Werkzeuge und Prinzipien der Chemie nutzt, um die Mechanismen hinter großen geologischen Systemen wie der Erdkruste und ihren Ozeanen zu erklären. Der Bereich der Geochemie erstreckt sich über die Erde hinaus und umfasst das gesamte Sonnensystem. Sie hat wichtige Beiträge zum Verständnis einer Reihe von Prozessen geleistet, darunter Mantelkonvektion, die Entstehung von Planeten und die Entstehung von Granit und Basalt. Es ist ein integriertes Fachgebiet der Chemie und Geologie.

Petrochemie

Petrochemikalien (manchmal auch als Petchemikalien abgekürzt) sind chemische Produkte, die durch Raffinierung aus Erdöl gewonnen werden. Einige aus Erdöl hergestellte chemische Verbindungen werden auch aus anderen fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdgas oder erneuerbaren Quellen wie Mais, Palmfrüchten oder Zuckerrohr gewonnen. Die beiden häufigsten petrochemischen Klassen sind Olefine (einschließlich Ethylen und Propylen) und Aromaten (einschließlich Benzol-, Toluol- und Xylol-Isomere). Ölraffinerien produzieren Olefine und Aromaten durch katalytisches Wirbelschichtcracken von Erdölfraktionen. Chemieanlagen produzieren Olefine durch Dampfcracken von Erdgasflüssigkeiten wie Ethan und Propan. Aromaten werden durch katalytische Reformierung von Naphtha hergestellt. Olefine und Aromaten sind die Bausteine ​​für eine Vielzahl von Materialien wie Lösungsmittel, Reinigungsmittel und Klebstoffe. Olefine sind die Basis für Polymere und Oligomere, die in Kunststoffen, Harzen, Fasern, Elastomeren, Schmiermitteln und Gelen verwendet werden.

Medizinische Chemie

Medizinische oder pharmazeutische Chemie ist eine wissenschaftliche Disziplin an der Schnittstelle von Chemie und Pharmazie, die sich mit dem Design und der Entwicklung pharmazeutischer Arzneimittel befasst. Die medizinische Chemie umfasst die Identifizierung, Synthese und Entwicklung neuer chemischer Einheiten, die für den therapeutischen Einsatz geeignet sind. Dazu gehört auch die Untersuchung vorhandener Arzneimittel, ihrer biologischen Eigenschaften und ihrer quantitativen Struktur-Wirkungsbeziehungen (QSAR). Die medizinische Chemie ist eine hochgradig interdisziplinäre Wissenschaft, die organische Chemie mit Biochemie, Computerchemie, Pharmakologie, Molekularbiologie, Statistik und physikalischer Chemie verbindet .

Phytochemie

Unter Phytochemie versteht man die Lehre von sekundären Pflanzenstoffen, d. h. aus Pflanzen gewonnenen Chemikalien. Phytochemiker sind bestrebt, die Strukturen der zahlreichen Sekundärmetaboliten in Pflanzen, die Funktionen dieser Verbindungen in der menschlichen und pflanzlichen Biologie sowie die Biosynthese dieser Verbindungen zu beschreiben. Pflanzen synthetisieren sekundäre Pflanzenstoffe aus vielen Gründen, unter anderem um sich vor Insektenbefall und Pflanzenkrankheiten zu schützen. Die in Pflanzen vorkommenden Verbindungen sind vielfältig, die meisten lassen sich jedoch in vier große Biosyntheseklassen einteilen: Alkaloide, Phenylpropanoide, Polyketide und Terpenoide. Phytochemie kann als Teilgebiet der Botanik oder Chemie betrachtet werden. Mit Hilfe der Ethnobotanik können Aktivitäten in botanischen Gärten oder in der freien Natur durchgeführt werden. Phytochemische Studien, die auf den Einsatz beim Menschen (z. B. Arzneimittelentwicklung) ausgerichtet sind, fallen möglicherweise in den Bereich der Pharmakognosie, wohingegen phytochemische Studien, die sich auf die ökologischen Funktionen und die Entwicklung von Phytochemikalien konzentrieren, wahrscheinlich in den Bereich der chemischen Ökologie fallen. Die Phytochemie ist auch für den Bereich der Pflanzenphysiologie relevant.

Radiochemie

Radiochemie ist die Chemie radioaktiver Materialien, bei der radioaktive Isotope von Elementen verwendet werden, um die Eigenschaften und chemischen Reaktionen nicht radioaktiver Isotope zu untersuchen (in der Radiochemie führt das Fehlen von Radioaktivität häufig dazu, dass eine Substanz als inaktiv beschrieben wird, da die Isotope stabil sind). . Ein Großteil der Radiochemie befasst sich mit der Verwendung von Radioaktivität zur Untersuchung gewöhnlicher chemischer Reaktionen. Dies unterscheidet sich stark von der Strahlungschemie, bei der die Strahlungswerte zu niedrig gehalten werden, um die Chemie zu beeinflussen. Die Radiochemie umfasst die Untersuchung sowohl natürlicher als auch künstlicher Radioisotope.

Stereochemie

Stereochemie, eine Unterdisziplin der Chemie, befasst sich mit der Untersuchung der relativen räumlichen Anordnung von Atomen, die die Struktur von Molekülen bilden, und ihrer Manipulation. Das Studium der Stereochemie konzentriert sich auf die Beziehungen zwischen Stereoisomeren, die per Definition die gleiche Summenformel und Reihenfolge gebundener Atome (Konstitution) haben, sich jedoch in der geometrischen Positionierung der Atome im Raum unterscheiden. Aus diesem Grund wird sie auch als 3D-Chemie bezeichnet – die Vorsilbe „stereo-“ bedeutet „Dreidimensionalität“. Die Stereochemie umfasst das gesamte Spektrum der organischen, anorganischen, biologischen, physikalischen und insbesondere supramolekularen Chemie. Die Stereochemie umfasst Methoden zur Bestimmung und Beschreibung dieser Beziehungen; die Auswirkung auf die physikalischen oder biologischen Eigenschaften, die diese Beziehungen den betreffenden Molekülen verleihen, und die Art und Weise, wie diese Beziehungen die Reaktivität der betreffenden Moleküle beeinflussen (dynamische Stereochemie).

Theoretische Chemie

Die theoretische Chemie ist der Zweig der Chemie, der theoretische Verallgemeinerungen entwickelt, die Teil des theoretischen Arsenals der modernen Chemie sind: zum Beispiel die Konzepte der chemischen Bindung, der chemischen Reaktion, der Valenz, der Oberfläche potentieller Energie, der Molekülorbitale, der Orbitalwechselwirkungen und des Moleküls Aktivierung. Die theoretische Chemie vereint Prinzipien und Konzepte, die allen Zweigen der Chemie gemeinsam sind. Im Rahmen der theoretischen Chemie erfolgt eine Systematisierung chemischer Gesetze, Prinzipien und Regeln, deren Verfeinerung und Detaillierung sowie der Aufbau einer Hierarchie. Den zentralen Platz in der theoretischen Chemie nimmt die Lehre vom Zusammenhang der Struktur und Eigenschaften molekularer Systeme ein. Es nutzt mathematische und physikalische Methoden, um die Strukturen und Dynamik chemischer Systeme zu erklären und ihre thermodynamischen und kinetischen Eigenschaften zu korrelieren, zu verstehen und vorherzusagen. Im allgemeinsten Sinne handelt es sich um die Erklärung chemischer Phänomene mit Methoden der theoretischen Physik. Im Gegensatz zur theoretischen Physik werden in der theoretischen Chemie aufgrund der hohen Komplexität chemischer Systeme neben approximativen mathematischen Methoden häufig semiempirische und empirische Methoden eingesetzt.

Thermochemie

Thermochemie ist die Untersuchung der Wärmeenergie, die mit chemischen Reaktionen und/oder Phasenänderungen wie Schmelzen und Sieden verbunden ist. Eine Reaktion kann Energie freisetzen oder absorbieren, und ein Phasenwechsel kann dasselbe bewirken. Die Thermochemie beschäftigt sich mit dem Energieaustausch zwischen einem System und seiner Umgebung in Form von Wärme. Die Thermochemie ist hilfreich bei der Vorhersage der Reaktanten- und Produktmengen im Verlauf einer bestimmten Reaktion. In Kombination mit Entropiebestimmungen wird es auch verwendet, um vorherzusagen, ob eine Reaktion spontan oder nicht spontan, günstig oder ungünstig verläuft. Endotherme Reaktionen absorbieren Wärme, während exotherme Reaktionen Wärme abgeben. Die Thermochemie verbindet die Konzepte der Thermodynamik mit dem Konzept der Energie in Form chemischer Bindungen. Das Thema umfasst üblicherweise die Berechnung von Größen wie Wärmekapazität, Verbrennungswärme, Bildungswärme, Enthalpie, Entropie und freie Energie. Die Thermochemie ist ein Teilbereich der chemischen Thermodynamik, der sich mit dem Austausch aller Energieformen zwischen System und Umgebung befasst, darunter nicht nur Wärme, sondern auch verschiedene Formen von Arbeit sowie der Austausch von Materie. Wenn alle Energieformen berücksichtigt werden, werden die Konzepte der exothermen und endothermen Reaktionen auf exergonische Reaktionen und endergonische Reaktionen verallgemeinert.

Computerchemische Chemie

Mithilfe der Computerchemie können die Schwingungsspektren und die normalen Schwingungsmoden für relativ einfache Moleküle berechnet werden. Der Rechenaufwand solcher Berechnungen mit größeren Molekülen wird schnell unerschwinglich und erfordert empirische Analysemethoden. Glücklicherweise erzeugen bestimmte funktionelle Gruppen in organischen Molekülen durchgängig IR- und Raman-Banden in einem charakteristischen Frequenzbereich. Diese charakteristischen Bänder werden als Gruppenfrequenzen bezeichnet. Basierend auf einfachen klassischen mechanischen Argumenten wird die Grundlage von Gruppenfrequenzen beschrieben. Die linear gekoppelten Oszillatorstrecken werden beschrieben und die Auswirkung der Änderung des Bindungswinkels dargestellt. Die Konsequenz einer Vergrößerung der Kettenlänge und damit der Anzahl gekoppelter Schwinger wird diskutiert und das analoge Beispiel von Biegeschwingungen einbezogen. Basierend auf diesem Grundgerüst werden allgemeine Faustregeln für einige typische Oszillatorkombinationen vorgestellt.

Analytische Chemie

Die analytische Chemie untersucht und nutzt Instrumente und Methoden zur Trennung, Identifizierung und Quantifizierung von Materie. In der Praxis kann die Trennung, Identifizierung oder Quantifizierung die gesamte Analyse ausmachen oder mit einer anderen Methode kombiniert werden. Durch die Trennung werden Analyten isoliert. Die qualitative Analyse identifiziert Analyten, während die quantitative Analyse die numerische Menge oder Konzentration bestimmt. Die analytische Chemie besteht aus klassischen, nasschemischen Methoden und modernen, instrumentellen Methoden. Klassische qualitative Methoden nutzen Trennungen wie Fällung, Extraktion und Destillation. Die Identifizierung kann auf Unterschieden in Farbe, Geruch, Schmelzpunkt, Siedepunkt, Löslichkeit, Radioaktivität oder Reaktivität basieren. Bei der klassischen quantitativen Analyse werden Massen- oder Volumenänderungen zur Quantifizierung der Menge verwendet. Instrumentelle Methoden können zur Probentrennung mittels Chromatographie, Elektrophorese oder Feldflussfraktionierung eingesetzt werden. Anschließend können qualitative und quantitative Analysen durchgeführt werden, oft mit demselben Instrument, und können Lichtwechselwirkung, Wärmewechselwirkung, elektrische Felder oder magnetische Felder nutzen. Oft kann dasselbe Instrument einen Analyten trennen, identifizieren und quantifizieren.

Polymerwissenschaft

Die Polymerwissenschaft oder Makromolekularwissenschaft ist ein Teilgebiet der Materialwissenschaft, das sich mit Polymeren, hauptsächlich synthetischen Polymeren wie Kunststoffen und Elastomeren, befasst. Der Bereich der Polymerwissenschaften umfasst Forscher in mehreren Disziplinen, darunter Chemie, Physik und Ingenieurwesen. Die Polymerchemie oder makromolekulare Chemie befasst sich mit der chemischen Synthese und den chemischen Eigenschaften von Polymeren. Die Polymerphysik befasst sich mit den physikalischen Eigenschaften von Polymermaterialien und technischen Anwendungen. Insbesondere geht es darum, die mechanischen, thermischen, elektronischen und optischen Eigenschaften von Polymeren im Hinblick auf die zugrunde liegende Physik darzustellen, die einer Polymermikrostruktur zugrunde liegt. Obwohl die Polymerphysik ursprünglich als Anwendung der statistischen Physik auf Kettenstrukturen entstand, hat sie sich mittlerweile zu einer eigenständigen Disziplin entwickelt. Die Polymercharakterisierung befasst sich mit der Analyse der chemischen Struktur, Morphologie und der Bestimmung physikalischer Eigenschaften in Bezug auf Zusammensetzungs- und Strukturparameter.