Einführung

Das Fach Chemie weckt bei manchem schaurige Erinnerungen an die Schulzeit. Technik wiederum bestimmt in erheblichem Maß unser Leben – das werden Sie kaum bezweifeln. Man möchte nicht darauf verzichten, aber verstehen, wie und warum das alles funktioniert, das übersteigt oft die Vorstellungskraft. Und nun auch noch die Kombination von beidem.

Haben Sie sich schon einmal gefragt, woher eigentlich die ganzen Gegenstände und Stoffe kommen, die mittlerweile aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken sind? – Staubsauger, Acrylbadewannen, Autolack, atmungsaktive Kleidung, Farben, Kabelisolierungen, Klebstoffe, Spezialwaschmittel, Kosmetika,. Arzneistoffe, Kerosin für Ihre Urlaubsflüge … Die Liste würde mehr als dieses Buch füllen. Bis auf wenige Ausnahmen können die Materialien, aus denen unsere Gebrauchsmittel bestehen, nicht einfach aus der Natur entnommen werden wie zum Beispiel das Holz, um einen Tisch zu bauen.

Die Tatsache, dass Chemiker im Labor Stoffe »erfunden« haben, bedeutet noch lange nicht, dass Sie in jedem Baumarkt Lichtschalter, Putzdosen oder Plastikeimer kaufen, Ihr Paket mit Klebestreifen verpacken oder wie selbstverständlich an einer Tankstelle Benzin zapfen können, wenn Ihr Tank leer ist. Selbst wenn man weiß, wie sich bestimmte künstliche Stoffe herstellen lassen, ist damit noch keine Garantie verbunden, dass diese auch in notwendig großen Mengen und in zuverlässiger Qualität erzeugt werden können.

Dafür braucht es die Technische Chemie! Holen Sie sich in diesem Buch das Verständnis dafür, wie Chemiker, Techniker und insbesondere die Chemische Industrie dieses Problem grundsätzlich angehen. Denken Sie nicht, wenn Sie dieses Buch gelesen haben, eine chemische Anlage betreiben oder gar bauen zu können. Dazu sind die Sachverhalte viel zu komplex. Es kann um nichts anderes als ein einführendes Verständnis der Dinge gehen. Wenn Sie die Prinzipien verstanden haben, haben Sie eine solide Grundlage, sich weiteres Spezialwissen anzueignen.

Törichte Annahmen über den Leser

In diesem Buch wird davon ausgegangen, dass Sie sich in Grundzügen mit Chemie bereits in irgendeiner Weise befasst haben. Wichtige Begriffe wie Stoffmenge, Konzentration oder Reaktionsgeschwindigkeit sagen Ihnen etwas, wenn auch wichtige Dinge hier noch einmal klargestellt werden. Auch sollten Sie keine Berührungsängste mit hin und wieder etwas umfangreicheren mathematischen Abhandlungen und Herleitungen haben. Wir werden in diesem Buch keine höhere Mathematik betreiben und komplizierte Gleichungen lösen, aber Sie sollten wenigsten den Anblick solcher Gleichungen ertragen, die man vielleicht lösen könnte, ohne gleich das Buch zuzuklappen. Das dient nämlich dem grundsätzlichen Verständnis und der Einordnung in den Gesamtkontext. Es wird in diesem Buch keine Gleichung geben, die einfach so dasteht, ohne eine Idee, wie sie zustande kommt.

Über dieses Buch

Technische Chemie für Dummies ist für drei Gruppen von Lesern gedacht: Studenten, die dieses Fach freiwillig oder unfreiwillig gewählt haben, Berufstätige, die sich im Berufsalltag mit interdisziplinärem Wissen sinnvoll einbringen möchten und dazu alle, die sich für eine Einführung in diese Thematik interessieren. Technische Chemie ist häufig kein Pflichtfach im Chemiestudium, obwohl es nicht schlecht wäre, sich zumindest mit den Grundzügen auseinanderzusetzen, geht es doch schließlich um die Umsetzung der im Labor erarbeiteten Erfolge in die Praxis, und was dabei grundlegend anders ist.

Wenn Sie sich mit bestimmten Problemstellungen oder Randerscheinungen der Technischen Chemie oder der Chemischen Verfahrenstechnik beschäftigen und von der Vielfalt der damit einhergehenden mathematischen Modelle oder den vielen verschiedenen Bezeichnungen und Indizes erschlagen werden, dann soll dieses Buch dazu dienen, einen Überblick über die grundsätzlichen Zusammenhänge zu bekommen. Es deckt die wichtigsten Teilgebiete in Grundzügen ab, die für einen Einstieg in die Technische Chemie wichtig sind. Zugegeben geht es manchmal auch etwas mehr in die Tiefe, was aber nur helfen soll, die Problematik besser zu verstehen.

Haben Sie sich schon einmal mit Technischer Chemie befasst, das Gelernte aber wieder vergessen oder damals schon irgendwie nicht richtig verstanden, und Sie denken, dass Sie es nun gut für Ihre Aufgaben in der beruflichen Praxis oder ein weiterführendes Studium gebrauchen können, dann bietet Ihnen Technische Chemie für Dummies eine sinnvolle Auffrischung Ihres Wissens.

Technische Chemie ohne Mathematik oder Formeln wäre wie eine Kirche ohne Maus. Deshalb gibt es in diesem Buch auch jede Menge davon (keine Mäuse, sondern Formeln). Die grundsätzlichen mathematischen Herangehensweisen dienen der Vollständigkeit – ich habe mich aber jeweils auf das wirklich Nötigste beschränkt, manchmal etwas mehr, manchmal vielleicht nicht ausführlich genug, aber das ist ja immer Geschmackssache. Fahren Sie auf der Autobahn mal staunend an Anlagen der Chemischen Industrie vorbei, denen man – besonders im Dunkeln – einen gewissen ästhetischen Reiz nicht absprechen kann (zumindest manche können das nicht), dann sollen Sie hier eine Ahnung davon bekommen, was sich in den vielen geheimnisvollen Türmen, Gerüsten, Rohren und Gebäuden abspielen könnte.

Dieses Buch ist als Einführung in die Technische Chemie gedacht, deshalb wird auch auf detaillierte Berechnungen, wie sie für die konkrete tatsächliche Umsetzung in der Praxis erforderlich sind, nicht eingegangen. Hier geht es darum, dass Sie die Prinzipien verstehen; sie können sich dann immer noch ausmalen, dass in Wirklichkeit alles viel schwieriger und komplizierter ist. Auch die Technische Chemie arbeitet mit zahlreichen theoretischen Modellen. Diese behalten ihre Gültigkeit, auch wenn es komplexer wird, mit entsprechenden Erweiterungen und Modifikationen passt man sich den jeweiligen realen Gegebenheiten an.

Es ist noch nie gelungen, einen kompletten chemischen Prozess allein am Schreibtisch zu entwickeln. Erfahrung und Empirie sind hier nicht wegzudenken und erfüllen stets ihren Zweck. Aber es hilft ungemein weiter, die zugrundeliegenden Modelle verstanden zu haben und weitgehend anzuwenden, denn was man vorher (zumindest näherungsweise) berechnen kann, hilft, Zeit und Geld zu sparen und vielleicht manchen Flop zu vermeiden.

Wie Sie dieses Buch einsetzen

Jedes Kapitel ist in sich geschlossen; sie können sich dort jeweils mit einem Teilgebiet der Technischen Chemie vertraut machen. Gibt es Berührungspunkte mit anderen Themen, werden Sie durch entsprechende Verweise darauf aufmerksam gemacht. Sie können dieses Buch natürlich auch von vorne bis hinten lesen (generell ein durchaus bewährtes Verfahren).

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden

Mit diesem Symbol werden wichtige Dinge angezeigt. Diese Aussagen sollten Sie wirklich verstanden haben.

Hier werden Sie darauf aufmerksam gemacht, dass Sie vielleicht einem Irrglauben verfallen sind. Dinge sind manchmal anders, als man sie zunächst annimmt.

Wenn Sie dieses Symbol sehen, kommt etwas, das Sie aus der Schule oder aus dem Chemiestudium eigentlich schon wissen sollten. Falls Sie Zweifel haben, lesen Sie noch einmal nach.

Hier wird es mitunter doch etwas kompliziert, aber ich konnte mir nicht verkneifen, diese Passagen (mitunter wilde Differentialgleichungen) mit in das Buch aufzunehmen. Nicht um Sie zu ärgern, sondern um Ihnen bewusst zu machen, was wirklich dahinter steckt, auch wenn man diese Gleichungen häufig gar nicht in der Form lösen kann.

Etwas über den Tellerrand geschaut gibt es hier Erklärungen zu Personen oder Sachverhalten.

Hier finden Sie Beispiele, die das jeweilige Thema veranschaulichen und vertiefen sollen.

Was Sie nicht lesen müssen

In einigen Kapitel finden Sie Abschnitte (manche kürzer, mancher etwas länger), die mit »Nur für Streber: …« beginnen. Hier wird etwas weiter ausgeholt, besonders wenn es um die Darstellung eines mathematischen Hintergrunds geht. Da könnten Sie schon mitunter das Gefühl haben, Sie seien »im falschen Film«. Wenn Sie Dinge nachvollziehen wollen, sind Sie vielleicht dankbar für die detaillierten Ausführungen, aber Sie verpassen auch nichts, wenn Sie solche Passagen einfach nur querlesen oder überspringen. (Als Streber werden Menschen bezeichnet, die mehr wissen wollen, als sie unbedingt müssen, und genau die meine ich. Neugier und Wissensdurst sind doch eigentlich etwas Positives, deshalb ist es unverständlich, dass dieser Begriff manchmal etwas abschätzig gemeint ist.)

Wie dieses Buch aufgebaut ist

Das Buch ist in fünf Teile gegliedert. Technische Chemie setzt sich aus vielen einzelnen Teilgebieten zusammen, die alle ineinandergreifen und letztendlich zu einem chemischen Prozess führen. Sie sollen die wichtigsten Themen in Grundzügen kennenlernen. Natürlich können...