Grundlagen der Chemie (Elektronik)

Die Chemie ist die Wissenschaft vom Aufbau, Verhalten und der Umwandlung von Stoffen. Stoffe kommen fest, flüssig oder gasförmig vor. Die moderne Chemie entwickelte sich aus der Alchemie und dem Bergbau.
Schon in vorindustrieller Zeit benutzten Menschen Stoffe aus der Natur, um Materialien zu verändern. Mit Salz wurden Lebensmittel haltbar gemacht, mit Pflanzenextrakten wurde Tierhaut zu Leder gegerbt, mit Hefe wurde Bier gebraut.

Stoffe, Elemente und Verbindungen

Elektrotechnische Chemie

Die elektrotechnische Chemie ist ein interdisziplinäres Gebiet, das sich mit der Wechselwirkung zwischen Elektrizität und chemischen Prozessen befasst. In der Wissenschaft untersucht man die Anwendung von elektrischem Strom, Elektroden und Elektrolyten zur Steuerung oder Beschleunigung chemischer Reaktionen. Dieser Bereich findet in verschiedenen Bereichen wie Batterietechnologie, Korrosionsschutz, Elektrochemische Synthesen und Umwelttechnik Anwendung.

Wichtige chemische Elemente in der Elektronik

• Silizium (Si) ist das am weitesten verbreitete Halbleiterelement, das in der Herstellung von Transistoren, Dioden und integrierten Schaltkreisen verwendet wird.
• Germanium (Ge) war früher in der Elektronik weit verbreitet. Heute wird es hauptsächlich in speziellen Anwendungen verwendet.
• Kupfer (Cu) ist das wichtigste leitende Element, das in Kabeln, Leiterplatten und anderen elektrischen Verbindungen verwendet wird.
• Gold (Au) ist Aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit in wichtiger Bestandteil in Schaltkreisen und Steckverbindern.
• Silber (Ag) wird wegen seiner hoher Leitfähigkeit in elektrischen Kontakten und Verbindungen eingesetzt.
• Aluminium (Al) wird häufig für Leiterbahnen auf Leiterplatten und als Verbindungsmaterial verwendet.
• Zinn (Sn) wird für Lötverbindungen verwendet, um elektrische und mechanisch feste Verbindungen herzustellen zwischen Bauteilen herzustellen.

Periodensystem der Elemente

Um alle chemischen Elemente übersichtlich darzustellen, wird ein „Periodensystem der Elemente“ verwendet. Es handelt sich dabei um eine tabellarische Darstellung in der die Elemente nach steigender Kernladung (Ordnungszahl) und mit ähnlichen chemischen Eigenschaften geordnet sind.
Heutzutage findet man meistens eine mittellange Form des Periodensystems mit 18 Spalten und platzsparend ausgelagerten Lanthanoide und Actinoide. Bei dieser Darstellung handelt es sich um die lange Form des Periodensystems mit 32 Spalten. In dieser Darstellung gibt es im Gegensatz zur mittellangen Form keine Unterbrechungen in der Abfolge der Ordnungszahlen bis 118.

Chemische Verbindungen

Chemische Verbindungen sind Substanzen, die aus zwei oder mehr Elementen bestehen, die eine chemische Bindungen eingegangen sind. Chemische Verbindungen haben charakteristische Eigenschaften, die sich von den Eigenschaften der einzelnen Elemente unterscheiden können. Sie können durch chemische Reaktionen in andere Substanzen umgewandelt werden. Beispiele für chemische Verbindungen sind Wasser (H2O), Kochsalz (NaCl) und Kohlendioxid (CO2).

• Oxide bestehen aus einem Element und Sauerstoff. Zum Beispiel Kohlendioxid, Kalziumoxid und Aluminiumoxid.
• Säuren geben positive Wasserstoff-Ionen (Protonen) ab (Schwefelsäure, Salzsäre, Salpetersäure).
• Basen nehmen positiv geladenen Wasserstoff (Protonen) auf (Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Kalziumhydroxid).
• Laugen sind in Wasser gelöste Basen. Zum Beispiel Natronlauge, Kalilauge und Kalziumhydroxid.
• Salze sind zusammengesetzt aus positiven Metall-Ionen bzw. Ammonium-Ionen und negativen Säurerest-Ionen (Kupfersulfat, Natriumchlorid, Natriumnitrat).

Weitere verwandte Themen:

• Aufbau der Stoffe - Teilchenmodelle
• Elektrolyse
• Galvanische Elemente
• Chemie in der Halbleiterfertigung
• Eigenschaften elektrisch leitender Werkstoffe in der Elektrotechnik

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