Stöchiometrie

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Die Stöchiometrie (von griech. στοιχεῖον stoicheion „Grundstoff“ und μέτρον metron „Maß“) ist ein in der Chemie verwendetes elementares mathematisches Verfahren, um die Zusammensetzung chemischer Verbindungen und die Mengenverhältnisse bei chemischen Reaktionen quantitativ zu berechnen.

Grundlagen

Für eine korrekte stöchiometrische Berechnung sind eine Reihe physikalischer und chemischer Gesetzmäßigkeiten zu berücksichtigen. Grundlage der stöchiometrischen Bilanz ist der Massenerhaltungssatz, der besagt, dass bei chemischen Reaktionen in einem abgeschlossenen System die Summe der Masse aller beteiligten Stoffe erhalten bleibt. Weiters zu berücksichtigen ist das Gesetz der konstanten Proportionen, nach dem die an der Bildung einer bestimmten chemischen Verbindung beteiligten chemischen Elemente stets im gleichen Masseverhältnis auftreten. Können zwei chemische Elemente mehrere verschiedene chemische Verbindungen bilden, ist auch das Gesetz der multiplen Proportionen zu beachten.

Da chemische Elemente durch chemische Reaktionen nicht ineinander umgewandelt werden können und chemische Elemente gemäß der Atomhypothese aus Atomen bestehend gedacht werden, muss auch die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Atome erhalten bleiben. Gemäß des Prinzips der Ladungserhaltung ist die Summe der elektrischen Ladungen ebenfalls konstant.

Verdeckt wird durch den Massenerhaltungssatz allerdings die laut Rudolf Steiner geisteswissenschaftlich feststellbare Tatsache, dass Stoffe sehr wohl vollständig vernichtet und wieder völlig neu erzeugt werden können und dabei nur ihre Maßzahl erhalten bleibt.

„Diese Vorstellung von der absoluten, nicht relativen, Unvergänglichkeit des Stoffes und der Kraft verhindert - man könnte es heute physiologisch feststellen, und nur das Dogma von der Erhaltung der Energie hindert die Menschen daran - , daß der Ort erkannt werde, wo wirklich Stoff ins Nichts verschwindet und neuer Stoff beginnt. Und dieser einzige Ort in der Welt - es sind viele Orte - ist der menschliche Organismus. Durch den menschlichen Organismus geht der Stoff nicht bloß durch, sondern während des Prozesses, der sich seelisch erlebt in der Synthesis von Konzipiertwerden und Sterben, spielt sich körperlich das ab, daß gewisser Stoff, der von uns aufgenommen wird, tatsächlich verschwindet, daß Kräfte vergehen und neu erzeugt werden. Diejenigen Dinge, die dabei in Betracht kommen, sind eigentlich älter beobachtet, als man meint. Aber auf diese Beobachtungen wird kein Wert gelegt. Man studiere nur einmal sorgfältig die Blutzirkulation im Inneren des Auges: Mit den Instrumenten, die heute schon vollkommen genug sind, um auch äußerlich so etwas sehen zu können, wird man an der Blutzirkulation rein äußerlich, physikalisch, nachweisen können, was ich eben ausgesprochen habe. Denn man wird zeigen können, daß Blut nach einem Organ peripherisch hingeht, in das Organ hinein verschwindet und aus ihm wiederum erzeugt wird, um zurückzufließen, so daß man es nicht mit einem Blutkreislauf zu tun hat, sondern mit einem Entstehen und Vergehen. Diese Dinge gibt es, doch die dogmatischen Vorstellungen der heutigen Wissenschaft hindern das, worauf es in bezug auf sie ankommt. Deshalb werden die Menschen heute auch gehindert, gewisse Prozesse und Vorgänge, die einfach real sind, in ihrer Realität zu betrachten.“ (Lit.:GA 181, S. 227f)

Außerhalb des menschlichen Organismus haben die Gesetze von der „Erhaltung des Stoffes“[1] und von der „Erhaltung der Kraft“ (Energie) ihre Gültigkeit, nicht aber im Inneren des Menschen. Im Menschen verschwinden beständig Materie und Energie und erstehen in einer durch die moralischen Ideale bereicherten und erneuerter Form wieder auf.

„Anthroposophie lehrt uns gerade im menschlichen Organismus erkennen, daß nicht nur Materie vorhanden ist und sich umwandelt, lehrt uns nicht nur Metamorphosen der Materie erkennen. Außerhalb des menschlichen Organismus, in der übrigen Natur, da gilt das Gesetz der Erhaltung der Kraft und des Stoffes, im Menschen selber aber lehrt uns Anthroposophie ein vollständiges Verschwinden der Materie und ein Wiederauferstehen von neuer Materie aus dem bloßen Raume. Und anthroposophische Geisteswissenschaft darf, wenn ich einen trivialen Vergleich gebrauchen darf, darauf hinweisen, daß es mit der gewöhnlichen Vorstellung von Stoff und Kraft im menschlichen Organismus so ist, wie wenn jemand etwa sagen würde, er habe abgezählt, wieviele Banknoten man in eine Bank trage und wieviele man wieder heraustrage, und wenn man genug große Zeiträume ins Auge fasse, so seien es gleich viele. So verfährt man auch bei dem Studium des Gesetzes von der Erhaltung des Stoffes und der Kraft: Man sieht, daß ebensoviel Energien in den Stoff hineingehen wie herausgehen. Aber wie man nicht annehmen darf, daß in der Bank die Banknoten als solche umgewandelt werden, sondern vielmehr dort selbständige Arbeit geleistet werden muß - die Banknoten können sogar umgeprägt werden und es können ganz neue herauskommen —, so ist es auch im menschlichen Organismus: Es findet Stoff- und Kraftvernichtung, Stoff- und Kraftschöpfung statt.

Das ist etwas, was nicht in leichtsinniger Weise phantasiert wird, sondern was durchaus innerhalb strenger anthroposophischer Forschung erkannt wird. Nun gilt zwar dasjenige, was für die Außenwelt das Gesetz der Erhaltung des Stoffes und der Kraft ist, allerdings für die mittlere Entwickelungsetappe; wenn wir aber an das Erdenende gehen und mit einer gewissen Berechtigung den Wärmetod annehmen dürfen, dann sehen wir nicht einen großen Friedhof, sondern wir sehen, daß alles das, was der Mensch ausgebildet hat an sittlich-ethischen Idealen, an göttlich-geistigen Überzeugungen, sich in ihm wirklich vereinigen kann mit dem neu entstehenden Stofflichen, und daß folglich man es zu tun hat mit einem realen Keim der Fortbildung. Es wird durch das, was gerade im Menschen entsteht, der Tod des äußeren Stoffes überwunden.“ (Lit.:GA 79, S. 211f)

Beispiele

Die Verbrennung von Wasserstoff (H) mittels Sauerstoff (O) zu Wasser (H2O) verläuft nach folgender Reaktionsgleichung:

LaTeX: 2\ \mathrm H_2 + \mathrm O_2 \longrightarrow 2\ \mathrm {H_2O}

Zu berücksichtigen ist dabei, dass Wasserstoff und Sauerstoff nicht in atomarer Form, sondern als zweiatomige Moleküle vorliegen. Die Anzahl von insgesamt 4 Wasserstoffatomen und 2 Sauerstoffatomen bleibt bei der Reaktion erhalten. Nach dem Gesetz der konstanten Proportionen stehen Wasserstoff und Sauerstoff im Wasser stets zueinander im Verhältnis 2:1, was durch die bekannte chemische Formel H2O ausgedrückt wird. Bei der Zersetzung von Wasser, beispielsweise durch Elektrolyse, ensteht daher, bezogen auf das Volumen, auch wieder doppelt soviel Wasserstoffgas als Sauerstoffgas:

LaTeX: 2\ \mathrm {H_2O} \longrightarrow 2\ \mathrm H_2 + \mathrm O_2

Bei der Reaktion von Natrium (Na) mit Chlorgas (Cl2) entsteht Natriumchlorid (Kochsalz), das aus positiv geladenen Natrium- (Na+) und negativ geladenen Chloridionen (Cl-) zusammengesetzte Ionenkristalle bildet. Die Gesamtsumme der Ladungen bleibt dabei erhalten und beträgt auf beiden Seiten der Gleichung 0:

LaTeX: 2\ \mathrm {Na} + \mathrm {Cl_2} \longrightarrow 2\ \mathrm {Na^+Cl^-}

Eisen (Fe) kann mit Sauerstoff gemäß der nachfolgenden formalen Reaktionsgleichungen mehrere verschiedene Verbindungen bilden, die dem Gesetz der multiplen Proportionen gehorchen:

LaTeX: 2\ \mathrm {Fe} + \mathrm O_2 \longrightarrow 2\ \mathrm {FeO}          (Eisen(II)oxid)
LaTeX: 4\ \mathrm {Fe} + 3\ \mathrm O_2 \longrightarrow 2\ \mathrm {Fe_2O_3}  (Eisen(III)oxid)
LaTeX: 6\ \mathrm {Fe} + 4\ \mathrm O_2 \longrightarrow 2\ \mathrm {Fe_3O_4}  (Eisen(II,III)oxid)

Siehe auch

Literatur

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Literaturangaben zum Werk Rudolf Steiners folgen, wenn nicht anders angegeben, der Rudolf Steiner Gesamtausgabe (GA), Rudolf Steiner Verlag, Dornach/Schweiz
Email: verlag@steinerverlag.com URL: www.steinerverlag.com. Freie Werkausgaben gibt es auf fvn-rs.net, archive.org und im Rudolf Steiner Online Archiv.
Eine textkritische Ausgabe grundlegender Schriften Rudolf Steiners bietet die Kritische Ausgabe (SKA) (Hrsg. Christian Clement): steinerkritischeausgabe.com
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Einzelnachweise

  1. Das Gesetz von der „Erhaltung des Stoffes“ hat auch außerhalb des Menschen nur eingeschränkte Gültigkeit, da Materie gemäß der bekannten Einsteinschen Formel E = mc2 in Energie umgewandelt werden kann.