Anorganische Chemie
Die anorganische Chemie beschäftigt sich mit den Eigenschaften und Reaktivitäten aller chemischen Elemente sowie deren Verbindungen, um so Antworten auf aktuelle Fragen wie beispielsweise die folgenden zu geben: Welche Rolle spielen Metalle in biologischen Prozessen? Wie kann uns die Nanotechnologie den Alltag erleichtern? Was sind die Energiespeicher und Materialien der Zukunft? Wie können wir chemische Großprozesse umweltschonender und wirtschaftlicher gestalten?
Neue Arbeitstechniken und moderne physikalisch-chemische Messmethoden erlauben die Erforschung bislang unbekannter Verbindungen, die teilweise nur unter ungewöhnlichen oder gar „extremen“ Bedingungen stabil sind. Das Arsenal experimenteller Synthesemethoden reicht dabei vom Hochvakuum, in dem nur einzelne Moleküle an Reaktionen beteiligt sind, bis hin zum extremen Überdruck. Das Arbeiten unter vollständigem Ausschluss von Luftsauerstoff gehört ebenso zum Repertoire der Anorganikerinnen und Anorganiker wie die Vielfalt der Syntheseziele, die von molekularen Verbindungen zu ausgedehnten Festkörperverbindungen reichen.
Die Forschungsaktivitäten sind meist interdisziplinär und werden im Verbund mit anderen Fachrichtungen, wie zum Beispiel der Biologie, der Physik oder den Materialwissenschaften, durchgeführt.
Ein stark anwendungsbezogenes Gebiet stellt die Entwicklung neuer und die Optimierung bestehender Katalysatoren dar: Diese Substanzen beschleunigen Reaktionen, die ansonsten nur unter großem Energieaufwand ablaufen würden. So lassen sich Düngemittel aus der Luft erzeugen, die Abgase unserer Autos entgiften oder mit Brennstoffzellen aus Wasserstoff und Sauerstoff effizient elektrische Energie gewinnen. Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie ist ohne photokatalytisch aktive Stoffe nicht denkbar. Eine Reihe wichtiger Kunststoffe aus fossilen und nachwachsenden Rohstoffen, aber auch Zwischenstufen und Endprodukte der Pharma- und Elektronikindustrie sind erst durch den Einsatz von Metallkatalysatoren zugänglich. Ein anderes topaktuelles Anwendungsgebiet umfasst die Entwicklung von Materialien für ressourcenschonende Energieumwandlung und -speicherung. Hier stehen neben Materialien für neuartige Farbstoff- oder Dünnschicht-Solarzellen zum Beispiel die Entwicklung innovativer LED-Materialien, Batteriematerialien, Wasserstoffspeicher oder Supraleiter im Fokus.
Die anorganische Chemie beschäftigt sich mit den Eigenschaften und Reaktivitäten aller chemischen Elemente sowie deren Verbindungen, um so Antworten auf aktuelle Fragen wie beispielsweise die folgenden zu geben: Welche Rolle spielen Metalle in biologischen Prozessen? Wie kann uns die Nanotechnologie den Alltag erleichtern? Was sind die Energiespeicher und Materialien der Zukunft? Wie können wir chemische Großprozesse umweltschonender und wirtschaftlicher gestalten?
Neue Arbeitstechniken und moderne physikalisch-chemische Messmethoden erlauben die Erforschung bislang unbekannter Verbindungen, die teilweise nur unter ungewöhnlichen oder gar „extremen“ Bedingungen stabil sind. Das Arsenal experimenteller Synthesemethoden reicht dabei vom Hochvakuum, in dem nur einzelne Moleküle an Reaktionen beteiligt sind, bis hin zum extremen Überdruck. Das Arbeiten unter vollständigem Ausschluss von Luftsauerstoff gehört ebenso zum Repertoire der Anorganikerinnen und Anorganiker wie die Vielfalt der Syntheseziele, die von molekularen Verbindungen zu ausgedehnten Festkörperverbindungen reichen.
Die Forschungsaktivitäten sind meist interdisziplinär und werden im Verbund mit anderen Fachrichtungen, wie zum Beispiel der Biologie, der Physik oder den Materialwissenschaften, durchgeführt.
Ein stark anwendungsbezogenes Gebiet stellt die Entwicklung neuer und die Optimierung bestehender Katalysatoren dar: Diese Substanzen beschleunigen Reaktionen, die ansonsten nur unter großem Energieaufwand ablaufen würden. So lassen sich Düngemittel aus der Luft erzeugen, die Abgase unserer Autos entgiften oder mit Brennstoffzellen aus Wasserstoff und Sauerstoff effizient elektrische Energie gewinnen. Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie ist ohne photokatalytisch aktive Stoffe nicht denkbar. Eine Reihe wichtiger Kunststoffe aus fossilen und nachwachsenden Rohstoffen, aber auch Zwischenstufen und Endprodukte der Pharma- und Elektronikindustrie sind erst durch den Einsatz von Metallkatalysatoren zugänglich. Ein anderes topaktuelles Anwendungsgebiet umfasst die Entwicklung von Materialien für ressourcenschonende Energieumwandlung und -speicherung. Hier stehen neben Materialien für neuartige Farbstoff- oder Dünnschicht-Solarzellen zum Beispiel die Entwicklung innovativer LED-Materialien, Batteriematerialien, Wasserstoffspeicher oder Supraleiter im Fokus.
Das Bachelorstudium beginnt meist mit Vorlesungen zur allgemeinen und anorganischen Chemie und auch innerhalb des ersten Semesters bereits mit einem anorganisch-chemischen Praktikum, das sich über ein bis zwei Semester erstreckt. Im qualitativen Praktikum lernen die Studierenden, wie man die verschiedenen Elemente in einer Probe nachweisen kann. Im quantitativen Teil wird ermittelt, wieviel von jedem Element enthalten ist – und das aufs Milligramm genau. Durch die enge Verknüpfung von Praktikum und Vorlesungen wird außer analytischen Fähigkeiten auch eine große Stoffkenntnis, die für den sach- und umweltgerechten Umgang mit chemischen Substanzen erforderlich ist, vermittelt.
In den Vorlesungen wird die Chemie der Metalle und Nichtmetalle bzw. die der Haupt- und Nebengruppenelemente besprochen und um das Gebiet der metallorganischen Stoffe und Metallkomplexe ergänzt. Hier geht es darum, die vielfältigen Synthesemöglichkeiten und die Eigenschaften der Produkte kennen zu lernen. Die an vielen Universitäten wählbaren Nebenfächer wie Biochemie, Katalyse, Mineralogie oder die Chemie der Nanomaterialen ermöglichen bereits früh weitere Einblicke in Spezialgebiete.
Im Masterstudium wird die Ausbildung in anorganischer Chemie vertieft. Dazu gehören außergewöhnliche, moderne synthetische Methoden und neueste spektroskopische und strukturanalytische Untersuchungsmethoden. Im Fortgeschrittenenpraktikum lernen die Studierenden verschiedene wissenschaftliche Arbeitsgebiete praktisch und theoretisch kennen, indem sie selbst an aktuellen Forschungsprojekten mitarbeiten.
Zum Studienprogramm des Masterstudiums gehören außerdem Spezialvorlesungen und Seminare. Bei der Master- und Doktorarbeit sind die Studierenden gefordert, ihr experimentelles Geschick weiterzuentwickeln und ihr theoretisches Wissen zu vertiefen. Dabei werden eigene Forschungsprojekte selbständig bearbeitet und – je nach Arbeitsgruppe – zum Teil auch praxisrelevante und anwendungsbezogene Forschung durchgeführt.
Die Tätigkeitsbereiche von Anorganikerinnen und Anorganiker sind nach der Promotion so vielfältig wie das Fach selbst. Neben der chemischen Industrie suchen auch chemienahe Branchen wie beispielsweise die Automobilindustrie, die Elektroindustrie und die Energiewirtschaft anorganische Chemikerinnen und Chemiker. Darüber hinaus werden sie – wie andere Chemikerinnen und Chemiker auch – zunehmend in chemiefernen Bereichen wie dem Patentwesen, in Behörden und Versicherungen, in Beratungsgesellschaften sowie in unterschiedlichsten Start-ups benötigt.
Ob in Forschung und Entwicklung, in der Produktion, im Marketing oder der Prozessoptimierung, Anorganikerinnen und Anorganiker sind vielseitig einsetzbar. Neben den klassischen Großbetrieben, die vor allem Grundchemikalien herstellen, wird ihr Know-how auch in solchen Industriezweigen benötigt, die sich mit der Entwicklung und Herstellung von Spezialchemikalien und Materialien mit besonderen Eigenschaften beschäftigen. Wichtige industrielle Produkte sind unter anderem Katalysatoren, Keramiken, Baustoffe, Gläser, Pigmente und Zeolithe. Das ist jedoch nur ein kleiner Ausschnitt, und es gibt nur sehr wenige Produkte, die ohne die Beteiligung der anorganischen Chemie hergestellt werden können.
Die im Masterstudium und während der Promotion erfolgte Spezialisierung muss nicht, kann aber durchaus wegweisend sein. So arbeiten Anorganikerinnen und Anorganiker, die sich auf Festkörperchemie spezialisiert haben, überwiegend in Unternehmen, die Halbleiter, Supraleiter, magnetische Materialien, Batterien oder ultrareine Werkstoffe herstellen. Metallorganikerinnen und -organiker werden in solchen Bereichen der chemischen Industrie gesucht, bei denen es um die Optimierung chemischer und katalytischer Prozesse geht. Mit dem gesellschaftlichen Wunsch nach ressourcenschonenderen und nachhaltigeren Prozessen ergeben sich in jedem Fall interessante Berufsperspektiven.
