Chemie begreifen, Schulbuch

52 Ausblick und Rückschau A–C führt zu bewährtem (= wahrem) Vermutungswissen. Dabei werden Spezifikationen, Abstraktionen und vor allem das Falsifikationsprinzip verwendet. spiegelt den Zusammenbau der Elektronen- hülle wider. Hauptsächlich die Außen- elektronen verursachen die chemischen Eigenschaften der Atome. Die Hülle lässt sich zB durch die Abtrennung einzelner Elektronen oder durch die Wechselwirkung mit Licht untersuchen. Der erste Abschnitt beschreibt, wie die Menschheit durch scharfsinnige Experimente und genaue Beobachtungen zu Vorstellungen über den Aufbau der Materie gelangt ist. Diese sind zwar nicht beweisbar, haben sich jedoch sehr bewährt: Demnach bestehen unser gesamter Lebensraum und auch wir selbst ausschließlich aus extrem vielen, unterschied- lichsten Stoffteilchen, die meistens etwa 10 –9 m groß sind. Sie sind in der Natur fast immer wahllos durch- mischt – außer es finden sich gleichartige, die von selbst Kristalle bilden. In Lebewesen jedoch sind Stoffteilchen besonders raffiniert arrangiert und aufeinander abgestimmt. Die Stoffteilchen bestehen aus ca. 10 –10 m großen Atomen, die für sich allein in der Regel nicht existieren können. Die Atome wiederum sind aus noch viel kleineren Elementarteilchen aufgebaut, deren wichtigste Vertreter Protonen, Neutronen und Elektronen sind. Damit ist die unterste Ebene erreicht, die für die Chemie von Bedeutung ist. Das ständige Bestreben der Naturwissenschaft, Grenzen zu überschreiten, führt zu weiteren Erkenntnissen: Ab etwa 1960 ist bei der Erforschung der Elementarteilchen immer klarer geworden, dass in Neutronen und Protonen noch kleinere Quarks enthalten sind. Die Bestrebungen gehen heutzutage dahin, die Materie durch noch kleinere Strukturen als die Quarks sie darstellen, zu beschreiben. Es stellt sich natürlich die nahe liegende und berechtigte Frage, ob es all diese winzigen Strukturen tatsächlich gibt oder ob sie erst durch die einschlägigen Experimente erzeugt werden. Bei dem Vordringen in immer noch tiefer liegende Strukturen zeigt sich ein interessantes Problem – der Reduktionismus: Um ein Lebewesen zu verstehen, studiert man seine Organe. Um ein Organ zu verstehen, seine Zellen. Um eine Zelle zu verstehen, ihre Stoffteil- chen. Um ein Stoffteilchen zu verstehen, seine Atome. Um ein Atom zu verstehen, seine Elementarteilchen usw. Bei jedem Schritt geht aber etwas verloren: Es ist offensichtlich nicht möglich, aus den Gesetzen der Atomphysik das Verhalten eines Lebewesens zu erklären. Anders gesagt: Die Biologie kann nicht vollständig auf die Atomphysik zurückgeführt werden (lateinisch: re- ducere = zurück-führen). Die nächsten Lernzyklen befassen sich mit den wenigen Typen von Stoffteilchen, aus denen alle Lebewesen und Gegenstände bestehen. Im ersten Abschnitt des Lehr- buchs finden sich die Grundlagen, die man braucht, um die Stoffteilchen zu verstehen. Deshalb ist es günstig, die bisher bearbeiteten Fragen noch einmal zu überblicken: Woher weiß man, wie sich die unter- schiedlichen Atome verhalten? C Das PSE B Atome A Stoffe Was sind die Bausteine der Stoffteilchen? Zu welchen Ergebnissen kommt man mit dieser Methode in der Chemie? Wie entsteht Wissen über die Natur? Wie zuverlässig sind solche Erkenntnisse? Naturwissen- schaft – die ihrerseits aus Elementarteilchen auf- gebaut sind – verknüpfen sich über ihre Elektronenhüllen zu Stoffteilchen. Erkenntnisse über die Atome gewinnt man durch das Gesetz der konstanten Proportionen, Streuversuche, Experimente mit einem Doppelspalt usw. bestehen aus Stoffteilchen. Die Anzahl ihrer Sorten, ihre Beweglichkeit, ihre Durchmischung und ihr Aufbau verursachen die Eigenschaften eines Stoffes oder Körpers. Zusammenfassung der ersten vier Lernzyklen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv