Synthese (Chemie)
In der Chemie bedeutet chemische Synthese die Anwendung chemischer Reaktionen, um ein Produkt oder mehrere Produkte zu erhalten. Dies geschieht durch physikalische und chemische Manipulationen. Häufig werden mehrere verschiedene chemische Reaktionen verwendet, eine nach der anderen. Im modernen Laborgebrauch ist eine chemische Synthese reproduzierbar (wenn das Experiment ein zweites Mal durchgeführt wird, führt es zu den gleichen Ergebnissen wie beim ersten Mal), zuverlässig (nicht durch kleine Änderungen der Bedingungen unterbrochen) und für die Arbeit in mehreren Labors geeignet.
Chemiker beginnen, eine chemische Synthese zu entwerfen, indem sie die zu kombinierenden Verbindungen auswählen. Diese Ausgangschemikalien werden als Reagenzien oder Reaktanten bezeichnet. Chemiker machen verschiedene Dinge mit diesen Reagenzien, um das Produkt oder ein Zwischenprodukt zu synthetisieren. Dazu müssen die Verbindungen in einem Reaktionsgefäß gemischt werden. Das Reaktionsgefäß kann ein chemischer Reaktor oder ein einfacher Kolben sein. Viele Reaktionen erfordern irgendeine Form von Aufarbeitungsverfahren, bevor das Endprodukt isoliert wird.
Die Produktmenge in einer chemischen Synthese ist die Reaktionsausbeute. Üblicherweise werden chemische Ausbeuten als Gewicht in Gramm oder als Prozentsatz der gesamten theoretischen Produktmenge, die produziert werden könnte, ausgedrückt. Eine Nebenreaktion ist eine unerwünschte chemische Reaktion, die stattfindet und die die Ausbeute des gewünschten Produkts verringert.
Der Chemiker Adolph Wilhelm Hermann Kolbe war der erste, der das Wort Synthese in seiner heutigen Bedeutung verwendete.
Strategien
In den meisten Fällen wird ein Reaktant (Ausgangschemikalie) in einer einzigen Reaktion nicht in das gewünschte Reaktionsprodukt umgewandelt. Chemiker haben viele Strategien, um die beste Reaktionsfolge zur Herstellung des gewünschten Produkts zu finden. Bei Kaskadenreaktionen finden mehrere chemische Veränderungen innerhalb eines einzigen Reaktanten statt. Bei Mehrkomponentenreaktionen bilden bis zu 11 verschiedene Reaktanten ein einziges Reaktionsprodukt. Bei einer Telesynthese durchläuft ein Reaktant mehrere Umwandlungen, ohne nach jedem Schritt Zwischenprodukte zu isolieren.
Organische Synthese
Die organische Synthese ist eine besondere Art der chemischen Synthese. Bei der organischen Synthese entstehen ausschließlich organische Verbindungen. Die Totalsynthese eines komplexen Produkts kann viele Schritte zur Erreichung des Zielprodukts erfordern. Diese Schritte können zu viel Zeit in Anspruch nehmen. Chemiker wollen Fähigkeiten in der organischen Synthese haben und in der Lage sein, einen Syntheseweg mit der geringsten Anzahl von Schritten zu finden. Die Synthese von sehr wertvollen oder schwierigen Verbindungen hat Chemikern wie Robert Burns Woodward den Nobelpreis für Chemie eingebracht.
Wenn eine chemische Synthese von grundlegenden Laborverbindungen ausgeht und etwas Neues ergibt, handelt es sich um einen "rein synthetischen Prozess". Wenn sie von einem aus Pflanzen oder Tieren isolierten Produkt ausgeht und dann zu neuen Verbindungen übergeht, wird die Synthese als "halbsynthetischer Prozess" bezeichnet.
Andere Bedeutungen
Meistens bedeutet chemische Synthese das gesamte, mehrstufige Verfahren zur Herstellung eines gewünschten Produkts. Manchmal verwenden Chemiker den Begriff "chemische Synthese" nur für eine direkte Kombinationsreaktion. Bei einer direkten Kombinationsreaktion verbinden sich zwei oder mehrere Reaktanten zu einem einzigen Produkt. Die chemische Gleichung für eine direkte Kombinationsreaktion lautet:
A + B → AB
wobei A und B Elemente oder Verbindungen sind und AB eine aus A und B bestehende Verbindung ist. Beispiele für Kombinationsreaktionen sind
2Na + Cl2 → 2 NaCl (Bildung von Kochsalz)
S + O2 → SO2 (Bildung von Schwefeldioxid)
4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3 (Eisen rosten)
CO2 + H2O → H2CO3 (Kohlendioxid, das sich in Wasser löst und mit diesem unter Bildung von Kohlensäure reagiert)
Vier besondere Syntheseregeln sind:
Metalloxid + H2O → Metall(OH)
Nichtmetalloxid + H2O → Oxi-Säure
Metall-Chlorid + O2 → Metall-Chlorat
Metalloxid + CO2 → Metallkarbonat (CO3)
Verwandte Seiten
Fragen und Antworten
F: Was ist eine chemische Synthese?
A: Chemische Synthese ist der Prozess, bei dem durch chemische Reaktionen ein Produkt oder mehrere Produkte hergestellt werden.
Q: Was sind Reagenzien oder Reaktanten?
A: Reagenzien oder Reaktanten sind die Ausgangschemikalien, die in einer chemischen Synthese verwendet werden.
F: Was machen Chemiker mit den Reagenzien?
A: Chemiker manipulieren und mischen die Reagenzien, um das gewünschte Produkt oder ein Zwischenprodukt zu synthetisieren.
F: Welche Art von Gefäß wird für diese Reaktionen verwendet?
A: Das Gefäß, das für diese Reaktionen verwendet wird, kann entweder ein chemischer Reaktor oder ein einfacher Kolben sein.
F: Wie wird die Menge des Produkts bei einer chemischen Synthese gemessen?
A: Die Menge des bei einer chemischen Synthese erzeugten Produkts wird in der Regel entweder als Gewicht in Gramm oder als Prozentsatz der theoretisch möglichen Gesamtmenge gemessen.
F: Was ist eine Nebenreaktion?
A: Eine Nebenreaktion ist eine unerwünschte chemische Reaktion, die die Ausbeute des gewünschten Produkts verringert.
F: Wer hat als Erster das Wort "Synthese" in seiner heutigen Bedeutung verwendet?
A: Der Chemiker Adolph Wilhelm Hermann Kolbe war die erste Person, die den Begriff "Synthese" in seiner heutigen Bedeutung verwendete.
