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Einführung in die Organische Chemie

Die Bedeutung der Organischen Chemie

Nach wie vor ist es eine große Herausforderung, die Chemie des Lebens, d.h. die Chemie der Nucleinsäuren, der Proteine und der Kohlenhydrate zu verstehen.

Abb.1
Desoxyribonukleinsäure Moleküle (DNS, englisch DNA), die den genetischen Code für den Aufbau aller Lebewesen enthalten.
Abb.2
Proteine, die für alle lebenswichtigen Funktionen des Körpers verantwortlich sind.
Abb.3
Kohlenhydrate (Zucker), über die der Energiehaushalt im Körper geregelt wird.

Wie organische Moleküle am Ursprung des Lebens entstanden sein könnten, ist weiterhin eine ungeklärte Frage. Es gibt Hinweise dafür, dass vor mehreren Millionen Jahren das Methan (CH4 ) die beherrschende Kohlenstoffverbindung auf der Erde war. Diese Verbindung stellte zusammen mit den anorganischen Verbindungen Wasser (H2O), Ammoniak (NH3 ) und Wasserstoff (H2 ) die ursprüngliche Atmosphäre der Erde dar.

In einem chemischen Experiment hat Stanley Lloyd Miller 1952 die Ursprünge der Evolution aus diesen wenigen Chemikalien nachgestellt. Er konnte zeigen, dass sich diese Verbindungen unter der Einwirkung hoch energetischer Bestrahlung (Lichtblitze) zu größeren Zwischenverbindungen wie kurzkettigen Kohlenwasserstoffen, Formaldehyd, Harnstoff und Blausäure zusammenlagern. Aus denen bilden sich wiederum höhere Kohlenwasserstoffe, Carbonsäuren, Zucker und Nucleinsäuren. Die Bausteine des Lebens konnten also spontan aus einfacheren Molekülen entstehen.

Abb.4

Organische Verbindungen

Die organische Chemie beschäftigt sich aber nicht nur allein mit der Chemie des Lebens und den in der Natur vorkommenden Kohlenstoffverbindungen. Von dem Element Kohlenstoff leitet sich eine riesige, täglich wachsende Zahl von Verbindungen ab. Ende des letzten Jahrhunderts betrug diese Zahl etwa 15 Millionen, mit einem jährlichen Wachstum von ca. 600.000 neuen Substanzen (aktuelle Zahlen).

Wir leben in einer Welt, die durch organische Verbindungen geprägt ist. Beispiele sind:

  • der Kleidung, die wir tragen (Wolle, Baumwolle, Leder, Synthetik);
  • die Gebrauchsgegenstände, die wir benutzen (Holz, Kunststoffe);
  • die Primärenergiequellen, von denen wir zumindest heute noch täglich Gebrauch machen (Erdöl, Erdgas, Kohle);
  • die Medizin, mit der Krankheiten geheilt werden.

Organische Verbindungen können aber auch unser Leben gefährden. Beispiele dafür sind:

  • das Insektizid DDT, welches sich in der Natur und Nahrungskette immer mehr anreicherte;
  • die polychlorierten Biphenyle (PCBs) und Dioxine, die hochgiftig sind;
  • die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), die unter anderem als Treibmittel in Spraydosen eingesetzt wurden und die schützende Ozonschicht zerstören.

Um so mehr gilt, dass wir die Chemie des Kohlenstoffs verstehen und beherrschen müssen, damit wir sie nutzbringend für uns und für die Umwelt einsetzen können.

Übung

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