Inorganic Chemistry

Oxide sind Sauerstoffverbindungen mit der Oxidationszahl –II. Zu den Oxiden zählen neben Wasser (H₂O) auch Calciumoxid (CaO), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliciumoxid (SiO₂), Kohlenstoffmonooxid (CO) und Kohlenstoffdioxid (CO₂).

Wasser ist ökologisch nicht nur als Trinkwasser bedeutend, sondern auch als Lebensraum für die Flora und Fauna. Für Chemiker ist Wasser das mit Abstand wichtigste Lösungsmittel. Es spielt bei einer Vielzahl von chemischen Reaktionen eine bedeutende Rolle.

Calciumoxid wird in der Bauindustrie mit Wasser „gelöscht“ und als Mörtel verwendet.

Aluminiumoxid kommt in vielen verschiedenen Modifikationen vor. Eine bedeutende ist der Korund. Korund ist besonders hart. Daher wird er in der Herstellung von Schleifpapier oder als rutschfestes Oberflächenmaterial benutzt. Aluminiumoxid ist ferner Ausgangsstoff für die Herstellung von elementarem Aluminium.

Siliciumoxid ist Hauptbestandteil von Sand und Ausgangsmaterial für Glas sowie Glasfasern.

Kohlenstoffmonoxid ist ein wichtiges Reduktionsmittel in der Technischen Chemie und Ausgangsstoff für die Synthese von organischen Verbindungen.

Kohlenstoffdioxid ist ein Treibhausgas, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht. Es wird aus der Luft isoliert und in der Getränkeindustrie, als Feuerlöschmittel oder in fester Form als Kühlmittel verwendet.

Seltenerdmetall-Oxide finden in der Lasertechnologie und in der Elektronik im Bereich Halbleiter Verwendung.

Halogenverbindungen beinhalten die Elemente Fluor, Chlor, Brom oder Iod in verschiedenen Oxidationsstufen. Wichtige Vertreter dieser Stoffklasse sind z. B. Natriumchlorid (NaCl), Kaliumchlorid (KCl), Calciumfluorid (CaF₂), Schwefelhexafluorid (SF₆).

Natriumchlorid kommt natürlich in Steinsalz vor, welches gereinigt als Kochsalz verwendet wird. Es ist Ausgangsstoff für Natronlauge, Chlor und Wasserstoff (Chloralkali-Elektrolyse).

Kaliumchlorid (Sylvin) wird zur Produktion von Kalium, Kalidünger und z. B. Kaliumcarbonat eingesetzt.

Calciumfluorid ist Grundstoff für Fluorwasserstoff, Fluor sowie fluorhaltigen Salzen und Verbindungen, wie sie sich z. B. in Zahnpasta zur Kariesprophylaxe finden.

Schwefelhexafluorid dient z.B. in Schaltanlagen als Isoliergas.

Die meisten der 94 natürlich vorkommenden Elemente sind Metalle. Allen gemein ist eine gute elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Außerdem sind sie dehn- und verformbar. Eine glänzende Oberfläche ist ebenfalls typisch für Metalle. Wichtige Vertreter sind Eisen, Aluminium, Kupfer und Lithium.

Eisen wird aus Eisenoxid im Hochofenprozess gewonnen. Als Stahl lässt es sich vielfältig z. B. zur Herstellung von Werkzeugen, Maschinen oder Fahrzeugen verwenden.

Aluminium ist mit einer Dichte von nur 2,7 g/ccm ein Leichtmetall. Es wird im Fahrzeugbau und als Legierungsbestandteil verwendet.

Kupfer ist einer der besten und preisgünstigsten elektrischen Leiter. Folglich wird es in fast allen elektrischen Leitungen verwendet. Kupfer findet sich in elementarer und legierter Form in Münzen. Es dient auch zum Decken von Dächern. Diese färben sich aufgrund von Oxidationsprozessen mit der Zeit grün.

Lithium hat seit einigen Jahren als Bestandteil von Lithium-Ionen-Akkus in Mobiltelefonen, Laptops und Fahrzeugen enorm an Bedeutung gewonnen.

Die Gruppe der Edelmetalle – bestehend aus Gold, Silber, Palladium, Platin, Ruthenium, Rhodium, Iridium und Osmium – wird bevorzugt in der Katalyse eingesetzt.

Speziell Palladium und Platin in elementarer Form – auf einem Trägermaterial fixiert – finden großtechnisch Einsatz als Katalysatoren für die Hydrierung diverser Substrate.

Viele Carbide lassen sich aufgrund ihrer hohen thermischen und mechanischen Stabilität in der Schleifmittelindustrie sowie zur Herstellung von Schneidewerkzeugen verwenden.

Nitride wie Siliziumnitrid (Si₃N₄) werden zur Oberflächenhärtung eingesetzt. Metallartige Nitride dienen als Hartstoffe, Hochtemperatur- und feuerfeste Keramikwerkstoffe. Darüber hinaus lassen sich Nitride in der Mikroelektronik zur Passivierung bzw. als Diffusionsbarrieren sowie als Halbleiter (AlN, GaN, InN) nutzen.