Micro- and Macromolecular Chemistry
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Formal Metadata
| Title |
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| Title of Series | ||
| Number of Parts | 340 | |
| Author | ||
| License | CC Attribution - NonCommercial - NoDerivatives 4.0 International: You are free to use, copy, distribute and transmit the work or content in unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor. | |
| Identifiers | 10.5446/41807 (DOI) | |
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Lindau Nobel Laureate Meetings20 / 340
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Staudinger, HermannNobeliumStaudinger reactionBlood vesselPhysiologyRadical (chemistry)SolutionMoleculeChemical compoundGeneral chemistryAcidKleines MolekülNaturstoffOrganische ChemieMakromolekulare ChemieOrganische VerbindungenSugarAtomMixtureReinstoffBody weightChemistBinding energyElectronPropadieneOxygenTon <Geologie>SteinVitaminConformational isomerismStarch
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Blood vesselStaudinger reactionNobeliumPhysiologyStaudinger, HermannCurie <Familie>MixtureAtomPlacer depositSolutionKleines MolekülChemical compoundChemistStress (mechanics)AlcoholMoleculeOrganische ChemieAlkalisalzeProteinReinstoffGeneral chemistryBrineProteinFischer, EmilMakromolekulare ChemieNaturstoffStarchSolventSolutionConformational isomerismSpeciesCell (biology)BrotGlucoseWaterfallMeeting/Interview
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NobeliumStaudinger reactionBlood vesselPhysiologyStaudinger, HermannCurie <Familie>PlasticGeneral chemistryMixtureMakromolekulare ChemiePeryleneNylonMoleculePerlonReinstoffMixtureOrganische ChemieZerlegenSolutionSolutionPolydispersitätSugarMolekulargewichtsbestimmungSpeciesBody weightDegree of polymerizationCopper(II) acetateBruiseBogPolyamidfaserLAG <Mineralogie>GlutenEssigViskoseNaturstoffMeeting/Interview
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NobeliumStaudinger reactionStaudinger, HermannBlood vesselPhysiologyMoleculeNaturstoffKautschukGeneral chemistryWassermolekülMixturePlasticProteinKettenmolekülPorterMixtureVitaminProteinAmino acidHydrocarbonEthyleneInsulinIsomeriePoly(methyl methacrylate)PE-UHMWBinding energyKleines MolekülAmino acidOrganic chemistrySolutionCelluloseSoilSt John's wortConformational isomerismSpecies
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Staudinger, HermannNobeliumStaudinger reactionBlood vesselPhysiologyCurie <Familie>MacromoleculeKleines MolekülGasolineAtomPhysikalische EigenschaftMoleculeMakromolekulare ChemieCell (biology)Organische ChemieNachweisGlykogenGlucoseBlanching (cooking)KirschChemical propertyDegree of polymerizationSolutionWaterfallPsychological traumaGeneral chemistryMeeting/Interview
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Nobelium
Transcript: German(auto-generated)
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Und nun, wenn ich hier diese Vorträge beginnen darf, so spreche ich über ein Gebiet, ein
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neues Gebiet der Chemie, das Gebiet der makromolekularen Chemie. Ich sage es, ein neues Gebiet der Chemie als ein Teilgebiet der organischen Chemie könnte man das nicht bezeichnen. Wenn wir Farbenchemie, Chemie der Alkaluide, sonstige Untergebiete der organischen Chemie
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betrachten, so sind das Teilgebiete, die nach den Methoden der bisherigen organischen Chemie behandelt werden. In der makromolekularen Chemie haben wir etwas Neues vor uns.
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Neues vor uns bedingt durch die Größe der Moleküle, die eben besondere Aufgaben zur Lösung dieser Konstruktionsaufklärung verlangen. Die organische Chemie hat die Aufgabe, die Konstruktion von organischer Bindung aufzuklären,
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um aus dieser Konstruktion, aus Kenntnis der Konstruktion, aus Kenntnis der Bauart der Moleküle abzuleiten, die chemischen Eigenschaften, die physikalischen Eigenschaften, schließlich auch biologische Eigenschaften.
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Wenn ein Chemiker so ein Modell sieht, das ist ein stark, vielleicht zehn Millionen mal vergrößertes Modell eines Zuckermoleküls, da kann er die verschiedenen Eigenschaften des Zuckers daraus ablesen.
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Nun, diese Konstruktion der organischen Verbindung, die geht zurück, und das muss ich hier erwähnen, weil später darauf hingewiesen werden muss, zurück auf eine außerordentlich wische Arbeit von Böhle und Liebig aus dem Jahr 1832, deren Inhalt wir uns in
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einer Tabelle ansehen müssen. Das sind hier verschiedene Benz-Visuel der Gewahrung, Benz-Alhyd der Gewahrung. Und früher, in dieser Zeit, da wusste man auch gar nichts vom Bau der organischen
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Verbindung. Und da stellte diese beiden Forscher, hier ist der Name Liebig genannt, fest, dass diese Verbindungen, die ganz verschieden aussehen, die ganz verschieden chemisches Verhalten haben, hier ein Radikal, das Radikal Benz-Visuel gemeinsam haben und
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dass die unterschiedlichen Verbindungen nur auf diesen kleinen Gruppen beruhen. Das war ein erster Einblick, wie erzählt die Sache die Mörschenröte der organischen
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Chemie. Und nun, das ist die Aufgabe hier, der Bau dieses Radikals und andere Radikale, es wurden viele gefunden, den Bau dieser Radikale aufzuklären. Und das konnte man erst, nachdem man die Atomgewichte festgelegt hat, das war viele
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Jahre später, Jahrzehnte später, das war 1868, hat Canizaro diese Grundlagen geschaffen und kurze Zeit darauf hat an Kekulé eben seine Strukturlehre aufgestellt, seine
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Strukturlehre, die angibt, dass da Kronstoffatome, das sind die Weißen, Sauerstoff, Wasserstoffatome, in ganz bestimmte gesetzmäßige Weise gebunden sind. Dann konnten Formeln aufgestellt werden. Und nun, ich sage hier Allgemeinbekanntes, muss aber darauf hinweisen, weil das Allgemeinbekannte
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häufig zu selbstverständlich angenommen wird. Das Interessante war damals und Wichtige, dass die Formeln, die man so aufstellte durch Konstitutionsaufklärungen, dass die eben die Eigenschaften wiedergaben und wenn
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man so ein Gebilde sieht, das sind das Moleküle, in denen eine bestimmte Anzahl von Atomen gebunden sind. Und wenn wir nun das Molekulargewicht als die kleinsten Teile im Dampf oder in
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Lösung bestimmen, deren Größe, dann stimmt die Größe, dass das Molekulargewicht sie so erhalten ist, mit der durch chemische Untersuchungen erhalten überein. Das ist in der Niedermolekularenchemie der Fall.
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In der Makomolekularenchemie, wir werden gleich sehen, ist das weit komplizierter. Nun, wenn man einen unbekannten Niedermolekularenstoff hat, einen Naturstoff zum Beispiel, dann baut man den ab und sucht, die kleinen Bruchstücke aufzuklären.
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Und da ist es sehr wertvoll, dass man diese kleinen Bruchstücke sehr rasch identifizieren kann, zum Beispiel Schmelzpunkt und Mischprobe. Jeder organische Körper hat einen charakteristischen Schmelzpunkt und wenn man einen
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bekannten organischen Körper hat, dann kann man den mit einem anderen durch die Mischprobe identifizieren. Das hat die großen Erfolge in der Vitamin- und Hormonforschung, wo man kleine Mengen zur Verfügung hatte, herbeigeführt. Diese hat man gespalten und auf Spaltstücken bekannten Baus, die konnte man identifizieren.
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Und dann noch etwas anderes. Man konnte durch Neuremethoden, Ultraviolett- und Ultrarotmethoden, da konnte man die charakteristischen Gruppen in so einem Molekül erkennen. Wenn man ein kleines Molekül hat und da ist eine charakteristische Gruppe, die
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stellt immerhin einen beträchtlichen Anteil des kleinen Moleküls dar. Die kann man dann durch Ultrarot- und Ultrarotmethoden erkennen, durch die besonderen Schwingen, die diese kleinen Teile hervorrufen. Und so hat man in den letzten halben Jahrhundert ungefähr so in der Größenordnung die Konstruktion
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einer halben Million niedermolekularen organischen Verbindungen aufgeklärt, sodass man die Konstruktion dieser Verbindungen wiedergeben kann, das Molekulargewicht
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bestimmen kann, also das Gewicht der Atome, die in einen kleinsten Teil ein Molekül gebunden sind. Und dieses Molekulargewicht, das kann man in der niedermolekularen Chemie mit der gleichen
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Genauigkeit angeben, mit der man die Atomgewichte kennt. Denn das Molekulargewicht, das ist einfach die Summe der Gewichte der Atome, die in dieser Verbindung sind. Also da zählt man diese Gewichte zusammen und man kann nachher nach einer
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physikalischen Methode kontrollieren, ob das Molekulargewicht stimmt, aber diese physikalischen Methoden, auch darauf ist hinzuweisen, die sind in der Regel nicht so genau wie die bestimmten Atomgewichte. Also hier hat man dadurch, dass man das genaue Gewicht der Atome kennt, auch das
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genaue Gewicht der Moleküle. Und die physikalische Methode gibt nur L-Kontrolle. Und die meisten niedermolekularen Verbindungen, das sage ich ja schon, sind die kleinsten
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Teile, die man in der Dampfform der Lösung hält, das sind Moleküle. Wenn mal zufällig das nicht stimmt, das ist bei Säuren der Fall, dann kann man das sehr leicht beurteilen, dass da eben durch Nebenvalenzen die Moleküle zu größeren Einheiten gebunden sind.
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Nun ein letzter wesentlicher Punkt. Die niedermolekulare Organe der Chemie geht davon aus, reine Stoffe zu untersuchen und die Konstruktion reiner Stoffe aufzuklären. Stoffgemische, die müssen getrennt werden.
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Und da gibt es eine ganze Reihe Methoden, Trennungsmethoden. In den letzten Jahrzehnten hat die chromatografische Methode, hat er hervorragend es geleistet und gezeigt, dass Stoffgemische von Naturstoffen, dass die da auf diese
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Methode getrennt werden können. Und der Organiker, der ist gewohnt, reine Stoffe zu untersuchen und da die Konstruktion aufzuklären. Und diese Trennung von Stoffgemischen, die ist in der niedermolekularen Chemie schließlich erfolgreich, weil wenn wir zwei Verbindungen haben, die
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sind ein kleines Zuckermolekül, eine Monose, eine Biose, hier, das ist doppelt so schwer beinahe wie dieses. Wenn wir diese beiden Mischen, diese Moleküle, ein Stoffgemisch herstellen, dann kann
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man dieses und dieses trennen, weil da große Gewichtsunterschiede vorhanden sind. Das wären so ein paar charakteristische Züge der niedermolekularen Chemie. Und nun kannte man, sagen wir das im Zwanzigerjahren, kannte man nicht die
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Konstitution von ganz wichtigen Naturprodukten, von den Polysarreriten, also Zellose, Stärke, von Kautschuk, den Proteinen, den Leuklinensäuren.
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Und bei den großen Erfolgen der niedermolekularen Chemie hat man nun gedacht, nach den gleichen Methoden auch diese Stoffe, die wir heute als makromolekulare Stoffe bezeichnen, auch diese Stoffe bearbeiten zu können und deren Konstitution aufzuklären.
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Da hat z.B. Emil Fischer, der erfolgreiche Forscher auf dem Gebiet der Zucker, der Proteine, der hat das Postulat aufgestellt, 1906. Man sollte die Konstitution der Proteine durch schrittweise Synthese erkennen, so
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wie wenn man die Konstitution der niedermolekularen Stoffe erforscht. Dann macht man schließlich, wenn man die Konstitution kennt, eine Synthese. Das geht nicht bei den Makromolekülen, bei diesen ungeheuer großen Molekülen.
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Damals glaubte man, dass diese Stoffe gar nicht so große Moleküle hätten. Emil Fischer meinte z.B., dass so Molekulargewichte über 5000 gar nicht in Betracht kämen. Heute sprechen wir von Molekulargewichten von 100.000.
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Ja, man könnte vielleicht, da hätte man bedenken haben können, diese Stoffe wie Kautschung, Zellose, Proteine, die geben Kulidelösungen. Und bei Kulidelösungen kann der Niedermolekularchemiker nichts anfangen, weil er nicht die Größe
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der Teilchen bestimmen kann nach den üblichen Methoden. Aber das stürde damals nicht sehr, die Kulidelösung. Und nun kommt ein ganz merkwürdiger Zufall, möchte ich sagen.
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Wir haben bei der Kulidelösung z.B. von Kautschung in Bezug, von Stärk in Wasser, von Proteinen in Wasser oder Salzlösungen. Und wenn wir diese Kulidelösung auf ihre Eigenschaften untersuchen, Quellungseigenschaften,
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Viskosität usw., dann finden wir eine sehr merkwürdige Ähnlichkeit dieser Kulidelösung mit der Kulidelösung der Seifen. Das war, ich möchte beinahe sagen, für die Entwicklung der Bakum und Kulagenchemie verhängnisvoll, dass damals man aufmerksam wurde, dass die Seifen, also die Alkalisalze
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der Fettsäugen, dass die Kulidelösung teilen. Die geben Kulidelösung, die Moleküle der Fettsäugen, die kennt man ihre Größe.
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Dadurch, dass zahlreiche kleine Moleküle sich assoziieren zu sehr großen Kulidteilchen. Und weil das hier, die Kulidelösung der Seifen, sehr viel Ähnlichkeit zeigt mit den Kulidelösungen der hochmolekularen Stoffe, der makomolekularen Stoffe, das
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hat man das und das ist gleich gebaut. Und dadurch gewinnt es ein Verständnis für die Auffassung, die jahrzehntelang, was ich gerade in der biologischen Literatur vorfand, dass hier diese Stoffe, genauso
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wie die Lösung der Seifen, dass die Kulid gebaut sind und dadurch kommt das Wort zell in die Literatur. Man sagte, das sind mitzellagebaute Stoffe. Das geht zurück auf eine Vorstellung von Zürcher Opaniker Nägeli, der diese
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Eigentünigkeiten dieser makomolekularen Stoffe durch einen besonderen Bau, den mitzellagen Bau erklären wollte. Und da hat man nun ein Verständnis, diese mitzelligen hier und hier, die sind gleich gebaut. Und nun wurden weiter die Chemiker irregeführt.
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Die Seifen, die geben niedermolekulare Lösungen. Und darum geht das Bestreben der Chemiker in den zwanziger Jahren dahin, niedermolekulare Lösungen von Kautschuk, Stärke und Protein herzustellen durch Wechsel des Lösungsmittels.
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Bei Seifen kann man niedermolekulare Lösungen herzustellen, wenn man in Alkohol löst. In Wasser werden sie kollidiert. Und man dachte, man muss einfach suchen, auch niedermolekulare Lösungen von diesen Stoffen zu bekommen. Und da wurde man durch unrichtig gedeute Beobachtung irregeführt.
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Man glaubte manchmal, niedermolekulare Lösungen erhalten zu haben. Aber darauf brauche ich hier nicht einzugehen, weil diese Beobachtung doch schließlich unrichtig war. Sondern ich muss jetzt Ihnen zeichnen, dass diese Stoffe, diese
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Naturstoffe und sehr viele synthetische makromolekulare Stoffe, die als Kunststoffe, Phasenstoffe heute allgemein bekannt sind, dass die einen makromolekularen Bau haben. Und dass die Eigentümlichkeiten dieser Stoffe auf diesen
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makromolekularen Bau beruhen. In den niedermolekularen Stoffen, da sehen wir vielleicht die nächste Tabelle an, da sind in den Molekülen weniger als 1.000, in der Regel eigentlich 100, 100, 10, 100, eigentlich 100 Atome im
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Molekül gebunden. Hier dieses Glukosemolekül enthält 24 Atome, die in gesetzmäßiger Weise gebunden sind. Das erscheint uns schon sehr kompliziert. Aber in den makromolekülen, den lebenswichtigen Molekülen, da sind
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Tausende, Zehntausende, Hunderttausende von Atomen in der gleichen gesetzmäßigen Weise gebunden, wie hier die wenigen Atome im Zuckermolekül. Wir haben also in makromolekularen Stoffen ein Molekulargewicht.
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Das Gewicht dieser Atome ist über 10.000, hier unter 10.000. Eine scharfe Grenze lässt sich natürlich zwischen den beiden Gruppen nicht geben. Das geht allmählich über. Aber hier sehen wir Unterschiede.
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Die sind einheitlich. Hier die Einheitlichkeit ist sehr unsicher. Meistens sind sie nicht einheitlich. Normallöslich, kollidlöslich. Und zwar sind sie kollidlöslich, weil die Moleküle eine Größe
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haben, die den Kollidteilchen entspricht. Einfluss der Molekülgestalt, da komme ich nachher drauf zu sprechen. Hier ist eine Synthese durchführbar. Hier, da gehe ich um eine Synthese, schrittweise Synthese, im Sinne Emil Griesers, nicht durchführbar, besser gesagt
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bis heute nicht durchgeführt und auch nach unserer heutigen Kenntnis der organischen Chemie sehr unwahrscheinlich. Und nun, das Wesentliche, was ich Ihnen auseinandersetzen möchte, ist Ihnen die Unterschiede zwischen der
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niedermolekularen und der makromolekularen Chemie hier zu demonstrieren. In der niedermolekularen Chemie arbeitet man einheitliche Körper. In der makromolekularen Chemie kommen einheitliche Körper praktisch nicht vor. Nachher komme ich auf diese Frage, ob man bei
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Naturstoffen zu sprechen. Die makromolekularen Stoffe, das sind alles eigentlich diese Folien, die Kunststoffe, die Phasenstoffe, sehr viele Naturprodukte, Kunstzeiten und so weiter. Das sind Gemische. Sie sind genau wie die Kulide polydispers.
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Nur, dass wir hier diese besondere Art der Polydispersität als Polymolekularität bezeichnen. Also ein Stoff ist aus vielen verschiedenartigen Molekülen aufgebaut.
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Und wenn Sie eine Kunstseite, wenn Sie einen Kunststoff nehmen, wenn Sie Hautschuhklebeln von all diesen Produkten, können Sie keine Konstruktionsformel aufstellen, wie wir sie hier aufstellen, beim Zucker.
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Wir können auch nicht das Molekulargewicht als die Summe der Atomgewichte genau angeben, sondern wir können nur diese Stoffe dadurch charakterisieren, dass man das Molekulargewicht nach einer physikalischen Methode bestimmt. Und da ist noch die makromolekulare Chemie
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besonders schwierig. Also die makromolekularen Stoffe, Kunststoffe, Chemie und Naturstoffe, das sind fast alles polymolekulare Stoffe, Stoffgemische. Und der Organiker früher, das haben wir sehr
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bekannte Organiker häufig, den Vorwurf gemacht, Sie müssen reine Stoffe herstellen und die bearbeiten das Stoffgemische, die kristallisieren zum Teil schlecht, sie sind schlecht zu charakterisieren, das sind Chemie,
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die makromolekulare Chemie, diese Chemie, diese Stoffe, häufig als Chemierenschemie bezeichnet. Und ich werde zeigen müssen, dass das eine außerordentlich bedeutungsvolle Chemie ist und dass das eben im Wesen der makromolekularen
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Chemie liegt, dass man eben die Methoden der Niedermolekularen Chemie hier nicht zur Konstitutionsaufklärung anwenden kann. Z.B. bei der Molekulargewichtsbestimmung, da begegnen wir einer Schwierigkeit, die in der Niedermolekularen Chemie dicht auftritt.
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Wenn wir das Molekulargewicht eines Niedermolekularen Stoffes nach verschiedenen Methoden erforschen, dann erhalten wir, wenn wir richtig arbeiten, immer die gleiche Größe. Anders ist es bei Molekulargewichtsbestimmung von makromolekularen Stoffen. Wenn wir diese makromolekularen Stoffe nach
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verschiedenen Methoden bearbeiten, als wenn wir z.B. das Molekulargewicht nach ausmodischen Methoden untersuchen, da zählen wir die Effekte, die die Zahl der Teilchen hervorbringen. Also wenn wir in einer Lösung sehr viele Moleküle haben, da haben wir
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einen großen ausmodischen Effekt. Und wenn wir nun ein polymolekulares Gemisch haben, was eine Zahl kleiner Teile, mittlerer Teile, großer Teile hat, dann sind die kleinen Teile von großem Einfluss, weil die
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in großer Zahl vorhanden sind, auf das Molekulargewicht. Wenn wir dagegen mit das wettbewerbschen Ultracentrifuch und nur das Molekulargewicht bestimmen, dadurch, dass man zentrifugiert, da haben die großen, schweren Teilchen einen viel größeren Effekt als die kleinen
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Teilchen. Und wenn wir das Molekulargewicht nach dem Gewicht bestimmen, da bekommen wir andere Werte, als wenn wir die Zahl der Moleküle zählen. Also der Zahlendurchschnitt vom Durchschnitt kann bei polymolekularen Gemischen sehr stark differieren.
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Und ich sagte, praktisch haben wir eigentlich immer polymolekulare Gemische. Also kommen wir, wenn wir das Molekulargewicht bestimmen, gar nicht zu einheitlichen Werten. Und schließlich eine wichtige Methode, das ist die
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Viskositätsmethode. Wenn wir solange die Moleküle lösen, dann bekommen wir viskose Lösungen. Und je länger die Moleküle sind, umso höher viskos ist die Lösung. Haben wir ein polymolekulares Gemisch von solchen Farbmolekülen, dann haben lange Moleküle einen viel größeren Einfluss
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als kurze Moleküle. Und auch diese Viskositätsmethode gibt wieder etwas andere Werte, wie der Zahlendurchschnitt und der Gewichtsdurchschnitt. Also, da haben wir eine Schwierigkeit im Bestimmen des Molekulargewichts, die in der nilemolekularen Chemie nicht besteht.
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Man kann sich derart helfen, dass man ein polymolekulares Gemisch, sagen wir einen Kunststoff, Faserstoff wie Nylon, dass man den durch Faktionieren bremst und müßlichst einheitliche Fraktionen daraus
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herstellt und die karkpressiert. Das sind die Unterschiede zwischen Zahlendurchschnitt, Gewichtsdurchschnitt und viskosymetrischem Molekulargewicht nicht so sehr erheblich. Aber sie sind immer noch etwas vorhanden. Und dann, wenn man z.B. Nylon karkpressieren will, um ein Beispiel zu nehmen, das bekannte
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Polyamidkondensationsprodukt aus Peryl und von Aminosäuren, wenn wir das nehmen und fraktionieren etwas heraus, 10%, was ziemlich einheitlich ist,
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und bestimmen da das Molekulargewicht, so haben wir 90% nicht karkpressiert. Wenn wir einen polymolekularen Stoff karkpressieren wollen, dann müssen wir ihn fraktionieren, jede Fraktion für sich untersuchen und dann aus der Eigenschaft dieser verschiedenen Fraktionen
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müssen wir uns ein Bild gewinnen über eben die Zusammensetzung des Stoffes. Und diese Stoffe, z.B. Nylon, die können ganz verschiedenartige Eigenschaften haben, wenn sie viele kleine Moleküle, wenige große, umgekehrt besitzen. Und da hat die makromolekulare Chemie
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Schwierigkeiten, die in der Niedermolekularen Chemie nicht auftreten. Und das alles ist festzuhalten. Und muss eben gerade um ein Verständnis für die Aufgaben der makromolekularen Chemie zu gewinnen, muss man das beachten. Jetzt fragt sich, kann man
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eigentlich aus einem Stoffgemisch von makromolekularen Stoffen nicht einheitliche Stoffe herstellen, vielleicht etwas schwieriger, als wie man das bei niedermolekularen Stoffen macht? Ein einfaches Beispiel kann um Möglichkeit nach den heutigen Methoden
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natürlich zeichnen. Wenn wir eine Zellose vom Polymerisationsgarten tausend haben, also eine Zellose, bei der tausend solcher Glucose-Reste hintereinander zu einem Keppmolekül gebunden sind. Und wir vergleichen
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damit diese hypothetische Zellose, die nicht existiert, mit einer Zellose, bei der tausend Eingruppen gebunden sind. Ja, die eine unterscheidet sich von der anderen. Die eine hat ein Molekulargewicht 162.000,
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die andere 162.162. Die Gewichtsunterschiede, die sind also 0,1 Prozent. Wenn wir dagegen 10 solcher Reste hintereinander rein, oder 11, dann haben wir einen Gewichtsunterschied
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von 10 Prozent. Bei den wiedermolekularen Stoffen ist eine Trennung möglich, wenn wir einen Stoff haben, demnächsten sich die Eigenschaften der großen Gewichtsunterschiede sprungweise ändern.
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Bei den makomolekularen Stoffen, ob wir einen Molekül so lang oder etwas länger in Größe haben, da haben wir eben keine sprungweise Änderung, sodass da eine Trennung in Reinstoffe, einer Zerlegung in Reinstoffe nach den heutigen Methoden nicht durchzuführen ist.
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Ja, wenn man das betrachtet, dann sieht das ziemlich hoffnungslos aus mit der makomolekularen Chemie. Aber man kann doch einige Prinzipien aufstellen, die die Sache vereinfachen. Sehr viele makomolekulare Stoffe, Kunststoffe und Naturstoffe,
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die sind aus einem einheitlichen Baustein aufgebaut. Die Zellose zum Beispiel hier aus der Glucose, Perlon oder Kunststoffe wie das Plexiglas aus kleinen Molekülen, die polymerisiert werden. Und wenn so ein
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makomolekularen Stoff aus einheitlichen Grundmolekülen aufgebaut sind, die zu einem leggen Kettenmolekül oder einem verzweichten Molekül zusammengebaut sind, dann sprechen wir von einem Polymerenmolekül. Und wenn das Polymerenmolekül groß genug ist,
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dann sprechen wir von einem Makropolymerenmolekül. Und nun können die sechste Tabelle, da sehen wir hier, da haben wir Ethylen aneinander gereiht, oben zu einer geraden Kette, hier zu einer verzweichten Kette. Das sind auch Ethylen. Da oben, das ist
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ein Stoff, das Polyethylen. Wenn wir das haben, dann unterscheiden sich die einzelnen Verträte nur durch die Länge der Kette. Das ist also ein polymereinheitlicher Stoff. Während hier, da kann diese Seitenkette, die kann
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da, dort in verschiedener Menge vorhanden sein, das sind Polymerisomere-Stoffe. Und nun gibt es polymere Stoffe, die sind nicht aus einem Grundmolekül aufgebaut, das sind noch verschiedene, andere eingeladen, das sind die Co-Polymeren, da wird die Chemie noch komplizierter. Und
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endlich bei den Proteinen, das können wir noch die nächste Tabelle ansehen. Ja, hier ist einmal das an der stürmigen Porte ausgerechnet worden. Wenn wir ein Protein vor Molekulargewicht hunderttausend
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Moleküle haben, das ist gar nicht so groß, dass auf 20 Aminosäuren aufgebaut ist. Und dann ist die Zahl der Isomerenmoleküle, also der konstitutionell verschieden Moleküle, die kleine Unterschiede im Bau haben, also auch kleine Unterschiede im
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Chemismus, in biologischen Eigenschaften haben, dies ist 10 hoch 1270. So viele Isomerenmoleküle haben wir da. Diese Zahl, die ist unvorstellbar groß. Und das sieht man daran, dass die Zahl der
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Wassermoleküle auf der Erde nur 4 hoch 46 beträgt. Nur, wenn wir sämtliche Wassermoleküle zählen könnten, dann würden wir 4 hoch 46 haben. Da sehen Sie, dass die Proteine etwas ganz anders
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in Bezug auf Isomerie, ganz andere Größenordnungs, auf Bezug auf die Isomerie leisten können. Und nur noch einer weiter. Das sind die Grundlagen. Wir können also dicht die Forderung der niedermolekularen Chemie erfüllen, die Konstitution eines einheitlichen
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Stoffes aufklären. Und das wollte ich in Ihren Kreise mal gerade darlegen. Und nur noch einige weitere Konsequenzen. Die nächste Tabelle adas. Die Einteilung der makromolekularen Stoffe, die ist auch anders wie der niedermolekularen. Man hat
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Naturstoffe, Umwandlungsprodukte der Naturstoffe, wo das größte Naturstoffe drin ist. Und schließlich hat man hier vollsynthetische Stoffe, vollsynthetische Stoffe, die heute in der Rechnung diese ungefähre Bedeutung besitzen. Kunstfasern, Kunststoffe, die werden aus kleinen reaktionsfähigen Molekülen
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hergestellt dadurch, dass die zu langen Kettmolekülen oder verzweichten Molekülen aneinander gereitet werden. Hier diese Stoffe, die sind alle makropolimäre Stoffe, bei denen eine große Anzahl kleiner Moleküle
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aneinander gereizt sind. Auch diese Stoffe sind alle nicht einheitlich, sondern polymolekular. Und nun ein Wort noch über die Einheitlichkeit der Naturstoffe. Ja, es gibt kristallisierte Proteine, es gibt kristallisierte Enzyme,
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Vitamine. Die sind nach der Svetbergsch Methode und nach anderen Methoden haben die ungefähr das gleiche Teilchengewicht. Man hat gedacht, dass die Naturstoffe auf einheitliche Stoffe wie eine niedermolekularen Chemie aufbauen könnten.
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Aber nun sehen wir die niedermolekularen Naturstoffe, das sind alles Gemische praktisch der Pene, Alkaluide, all diese etwas komplizierenden Stoffe sind Gemische. Karotin, das kristallisierte Karotin, das setzt sich
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aus drei verschiedenen Komponenten zusammen. Der Kohlenwasserstoff C40H56 und drum ist möglich, aber danach war es sehr schwierig, dass da zum Beispiel hier die Proteine, eventuell auch der Kautschuk, dass das eben Gemische von ganz
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ähnlich gebauten Stoffen sind, dass die Natur eben sich nicht in der Regel mit einem Stoff zufrieden gibt für gewisse Funktionen, sondern mit einem Gemisch von ähnlich gebauten Stoffen. Dann hätten wir auch hier keine einheitlichen Stoffe. Und nun, was kennt man
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bei diesen Stoffen, da kennt man wenigstens das Grundmolekül bei den polymeren Stoffen, aus denen das aufgebaut ist. Und drum sind die auch chemisch auch relativ gut zu bearbeiten. Bei der Zellose zum Beispiel, das sagte
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ich vorhin, oder beim Kautschuk, nehmen wir den ersten Kautschuk. Beim Kautschuk weiß man schon lange, dass der aus den Isoprenmolekülen aufgebaut ist. Man weiß heute, dass so 2 bis 5.000 Isoprenreste zu einer Kette gebaut sind.
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Aber die Untersuchung, die ergibt, dass ungefähr 95 Prozent so zusammengeheftet sind. Zusammen 5 Prozent, 4 Prozent, die können etwas anders gebaut sein. Und es spricht manches dafür, dass das Kautschukmolekül
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nicht ein solches Kettenmolekül ist, sondern das Verzweichungen enthält. Da sind Probleme enthalten. Und bei der Zellose, das ist wohl die meistbeachtendste, der wichtigste Organsstoff in der Naturvorkommung, auch der meistbeachtende bei der Wiese seiner technischen Bedeutung. Da weiß man
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in der Baumwollzellose so 5.000 Glucosereste, dass es in 2 5.000 aneinander gereiht sind. Ja, das spricht manches dafür, dass das, um das etwas
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sinnfältig auszudrücken, in der Natur zu langweilig ist, die gleichermaßen aneinanderzureiht. Sondern dass nach 500, wenn man 500 solcher Glucosereste aneinander gereiht hat, dass da irgendein anderes, etwas empfindlicheres Leinsmolekül dazwischen geschoben wird,
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dass eine Fehlestelle im Bau ist. Und das könnte recht bedeutungsvoll sein. Ja, das könnte bedeutungsvoll sein, denn wenn Sie Baumwolle waschen mit Bleichmitteln, dann kann das passieren, dass sie
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besucht werden. Das tritt bei der Baumwolle auf. Dann spielten sich Spalten. Und diese Spalten könnten dadurch entstehen, was eben hier in dieser Stelle eine etwas andere Gruppierung vorhanden ist. Also die genaue Konstruktion von
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makromolekularen Naturprodukten, die kennt man noch in keinem Fall Merkwürdigerweise bei den Proteinen, da ist man ziemlich weit gekommen, gerade beim Insulin das Bauprinzip aufzuklären, gerade weil das so verschiedenartige Bindungen hat. Aber die Möglichkeiten,
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diese Stoffe zu praktisieren nach den Methoden der Niedermolekularen Chemie, die sind gar nicht vorhanden. Wir können nicht etwas sagen, dieser Stoff, dieser Kunststoff ist identisch, denn so genau kann man diese
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makromolekularen Stoffe nicht identifizieren. Und nun kommt die Konstruktionsaufklärung der makromolekularen Stoffe. Nun, da muss der Bau der kleinsten Teilchen untersucht werden. Und da muss man die Sachen in Lösung bringen.
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Und wenn ein Stoff unlöslich ist, hat man häufig gesagt, der ist sehr hochmolekular. Hier ist ein Stoff, der sehr niedermolekular ist, wobei es drei solcher kleinen Moleküle besteht. Der ist vollkommen unlöslich. Die Konstitution, das kann man
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nachweisen, wenn man dieses Dervat herstellt. Also, man kann, wenn ein Stoff ist makromolekular gebaut, sondern man muss eben, um genaues sagen zu können, eben dieser Bau der gelösten Teilchen, das ist ja
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das Wesen der organischen Chemie untersuchen. Man muss das gewissermaßen in Stoff dispergieren, das kann man weglassen, das haben wir besprochen. Wenn man niedermolekulare Stoffe dispergiert, wir sagen, löst, dann haben wir Moleküle. Hier, das ist das Problem.
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Die Makromoleküle haben Tausende, Zehntausende, Hunderttausende von Atomen. Und das sind nun die Teilchen. Die können ganz verschieden gebaut sein. Das können disperse Teilchen sein eines niedermolekularen Stoffs. Und dann, da hatte ich darauf hingewiesen,
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das können, das sind Liophobe, das sind Diophilkulide, das war eigentlich das Problem, diese Metzellkulide von den Molekülkuliden zu unterscheiden. Und die Molekülkulide, das sind Molekülkulide, bei denen die Kulide Teilchen die größte Moleküle haben.
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Das kommen wir nachher, die unterscheiden sich nach der Gestalt sehr bedeutend. Und der Nachweis für die Existenz der Molekülkulide. Und das ist eine Tabelle, da komme ich in einem Augenblick noch einmal zu sprechen. Ich weiß aber voll, hier haben wir ein Glykogen,
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das ist die Leberstärke. Da haben wir ein Polymerisationsgrad, sagen wir, von 5.000 zu genau. Also das ist immer so, hier steht das Strich, ein Durchschnittspolymerisationsgrad. 5.000 solcher Glukosrechte,
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die sind durch Hauptvalenzen zu einem merkwürdigen Gebilde gebunden. Man müsste also ein Glykogenmolekül bauen. Das sind die verzweicht, das sind die an der Anderkeit. Nun das Wesentlichste, da macht man natürliche Umsetzung damit, man acceleriert
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das Glykogenacetat, stellt man her, man verwandelt das wieder in Glykogen. Und da hat sich der Polymerisationsgrad, also diese Zahl, die hat sich nicht geändert. Das Gerüst gewissermaßen, jetzt komme ich auf die Radikallehre, das Gerüst, das Makogerüst,
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das ist unverändert großgeblieben. Das ist eine Polymerung, aus diesem kann man abgebaute Produkte herstellen und hier dieselben Operationen vornehmen. Das Gerüst, das Makogerüst, das Makoradikal,
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das bleibt bei diesen schädlichen Operationen wie das Radikalbenzyl unverändert. Und das ist der Beweis. Und der exakte Beweis im Sinne der Strukturlehre für das Folie von Makromolekülen, also von Molekülen, die diese merkwürdigen Dimensionen haben.
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Und nun wieder die nächste Tabelle. Jetzt haben wir hier zwei nidermolekulare Stoffe, die es in der Gestalt unterscheiden. Die unterscheiden sich in physikalischen Eigenschaften kaum. Wenn ich die
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Flaschen von diesem hinstelle, das sieht so wie Benzin aus, das könnte man nicht unterscheiden. Wenn wir dagegen von dieser Glucose 3.000 Glucosereste mit einem Farbmolekül aneinander ordnen, dann haben wir die Zellose, dann ordnen wir die 3.000 Glucosereste
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von einem verzweifelten Molekül, dann haben wir das Glykogen, das kann 3.000, und so teilt man ein die Makromolekulare Stoffe, Linearmakromolekulare und Spheromakromolekulare Stoffe. Das ist sehr wichtig, dass die Gestalt
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der Moleküle, dass die eben auf die Eigenschaften, die Chemchen, aber vor allem auf die physikalischen Eigenschaften, diesen bedeutenden Einfluss hat. Je nachdem wir das gestalten, kommen ganz andere physikalische Eigenschaften heraus. Und hier
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diese Spheromolekularen Stoffe, wenn die sich colloid lösen, kann man auch sagen, Spherokollide, die zeichnen um das Eigenschaften zu stoppen mit Kuchemolekülen wie die der Molekularen Stoffe, in Lösung, in Viskosität, um ganz andere
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Eigenschaften wie den Vizellkolliden. Da gehe ich schon sehen wir nochmals die zweite Tabelle an, die Linearmakromolekularen Stoffe, die zeichnen große Unterschiede von dieser Gruppe und sehr nahe Beziehung zu dieser Gruppe. Und das war ja, weiß ich nicht, das
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irreführende in der makromolekularen Chemie, das Problem, das gelöst werden musste, dass die Eigenschaften von der Gestalt der Moleküle abhängen. Also möchte ich sagen, die makromolekularen Chemie und da komme ich zu einer Schlussausführung.
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Diese makromolekulare Chemie, man könnte kurz sagen, dass eine Chemie, in der die Gestalt der Moleküle bedeutend physikalische und chemische Eigenschaften beeinflusst. Und damit sehen wir eine weitere große Bedeutung der makromolekularen Chemie und einer Eigenheit, denn
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wichtige makromolekulare Stoffe, die Proteine, die Nukleinsäure, das sind die Bausteine der Leben Natur. Und die haben eine ganz bestimmte Form und von der Form hängt eben die Lebensfunktion ab. Das wusste man schon früher, als man
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die kleinen Moleküle kannte, dass die allein nicht das Leben der Zell erklären könnte. Da suchte man Zwischenstufen, die mit Zellen. Diese Zwischenstufen, das sind die Makromoleküle, die haben eine bestimmte Gestalt, die gestaltbedingte Eigenschaften und dann sind sie wie vorhin, zeigt
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die Tabelle, in einer solch unendlichen Manifaldigkeit vorhanden. In einer solch unendlichen Manifaldigkeit kommen die Makromoleküle vor, dass jedes lebende Individuum, zehn hoch tausend, seine ganz bestimmt gestaltete
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und chemisch karakterisierte Makromoleküle hat. Denn jedes Individuum ist ja schließlich vom anderen verschieden und eigentlich ist diese Forderung, dass eine unendliche Zahl von Makromolekülen mit bestimmten chemischen Eigenschaften, Gestaltseigenschaften
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bestehen, die ist eigentlich selbstverständlich, wenn wir die Manifaldigkeit des lebendigen betrachten. Und so gibt die makromolekulare Chemie, um noch auf den Ausgangspunkt zurückzukommen. Die gibt eben neue Konsequenzen, auch für die Biologie.
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Und die Makromolekulare Chemie, ich habe das eingangs gesagt, dass ein neues Gebiet der organischen Chemie, das mit neuen Methoden bearbeitet werden muss, die Methoden der nidermolekularen Chemie, die reichen dazu nicht aus, um Erkenntnis nach makromolekularen Chemie
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zu haben, ist ein neues Gebiet, das in der Technik eine ungeheure Bedeutung besitzt. Die Technik der makromolekularen Stoffe, zum Beispiel USA, ist schon größer als die Technik der nidermolekularen Stoffe. Und das endlich neue Einblicke in die Biologie,
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in die Vorgänge in der Lebenszelle uns liefert. Um das an ein Beispiel zu veranschaulichen, so können wir solche Moleküle mit Atomgebäuden vergleichen. Und das ist ein kleines Ding aus wenigen Bausteinen. Und wenn wir Gebäude haben mit wenigen Bausteinen,
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können wir nicht viel machen. Wenn wir aber Zehntausende, Hunderttausende von Bausteinen haben, dann können wir Paläste, Kirchen, Fabriken und so weiter, die mannifalligsten Beute errichten, die je nach der Konstruktion verschieden verwendbar sind. Und die, das ist das
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wesentliche, konstruktive Eisenheitenzeichen, die bei den kleinen Gebäuden wir gar nicht erkennen können. Und das Wesentliche der makromolekularen Chemie für Technik und Biologie ist das, diese gleichen Tündigkeiten der
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makromolekularen Chemie zu erkennen, weiter zu erforschen, weil wir dann einen neuen Einblick in die Natur gewinnen.
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