Organische Chemie

Die organische Chemie vermittelt als Fachgebiet fundierte Kenntnisse in organischer Stoffchemie und der Charakterisierung stofflicher Systeme. Organiker untersuchen aber auch mit physikalischen Messmethoden die Mechanismen und die Kinetik chemischer Reaktionen. Sie verfügen über aktuelle Stoff- und Methodenkompetenzen und über ein tiefgreifendes mechanistisches Verständnis. 

Traditionsgemäß kommt dieses Wissen in der experimentellen organischen Synthese in einem zeitgemäßen Laboratorium zum Einsatz. Organiker haben fundierte Kenntnisse der instrumentellen Analytik zur Aufklärung von Molekülstrukturen organischer Verbindungen in Lösung, der Gasphase oder auf Oberflächen. Spektroskopische Untersuchungsmethoden, z.B. die Infrarot- und die kernmagnetische Resonanzspektroskopie sowie die Massenspektrometrie werden dabei kombiniert und oftmals auch zur Reinheitsüberprüfung eingesetzt. Die Auswertung der Datensätze und die Interpretation der Spektren erweitern nicht nur die Methodenkompetenzen sondern befördern die Fähigkeit zu Lösungen zu gelangen.

Manche Organiker beschäftigen sich mit der Suche nach Wirkstoffen für die pharmazeutische Industrie. Hierzu werden Naturstoffe isoliert, analysiert und synthetisch „nachgebaut“ bzw. abgewandelt. Vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung untersuchen Organiker in Forschungsteams die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen und ihre industriellen Verwertung. Hierbei und in zahlreichen anderen Teildisziplinen kommt der Herstellung und Verwendung von Katalysatoren große Bedeutung zu. 

Das Methodenarsenal des Synthetikers zielt auch auf die Automatisierung von Verfahren ab, wie zum Beispiel bei den modernen Strömungsreaktor-Technologien (Strömungschemie), um Stoffumwandlungen u.a. umweltfreundlich und ressourcenschonend zu bewerkstelligen, und in Echtzeit zu überwachen. In der Synthesechemie werden aber auch Enzyme als Biokatalysatoren genutzt, da Organiker an wesentlichen Entwicklungen der Biochemie und Biologie beteiligt sind.

Das Bachelorstudium vermittelt grundlegende Kenntnisse in organischer Stoffchemie und die grundlegenden Prinzipien organischer Reaktionsmechanismen. Es werden die Reaktivitäten und Darstellungsmethoden von typischen organischen Verbindungsklassen vermittelt. In Praktika wird dieses Wissen praktisch angewendet.

In organischer Chemie sind Methoden und Konzepte unverzichtbar, die helfen die Konstitution und Konfiguration, d.h. die räumliche Anordnung der Atome und Atomgruppen in den Verbindungen, herauszufinden und maßzuschneidern. In diesem Zusammenhang wird auch die Bedeutung der Symmetrie für die Eigenschaften von Molekülen vertieft.

Im Bachelorstudium wird nach einer einführenden Vorlesung ein erstes organisch-chemisches Praktikum durchgeführt, das häufig in Kursen organisiert wird. Oftmals wird dazu eine praktikumsbezogene Vorlesung mit Seminaren angeboten. Im Praktikum werden Fertigkeiten vermittelt, die benötigt werden, um komplizierte organische Verbindungen aus einfachen Grundstoffen herzustellen. 

Schon im ersten organisch-chemischen Praktikum bilden spektroskopische Methoden einen Schwerpunkt, u.a. die kernmagnetischen Resonanzspektroskopie. Hinzu kommen praktische Übungen zur Vertiefung der theoretischen Grundlagen von chromatographischen Trennverfahren wie Säulenchromatographie, Dünnschichtchromatographie und Gaschromatographie.

In einem zweiten organischen Praktikum werden die experimentellen Fähigkeiten und Stoffkenntnisse vertieft und bei der Synthese komplexer organischer Moleküle erweitert. Nun allerdings ist mehr Eigeninitiative gefragt. Außerdem wird das Literaturstudium geübt (das heute ohne elektronisch recherchierbare Datenbanken nicht mehr denkbar ist), Bei der Bachelorarbeit orientieren sich die Fragestellungen von Anfang an nahe an der aktuellen Forschung.

Der Kompetenzerwerb im Bachelorstudium eröffnet einen Wechsel in ein Master-Studium. Dabei steht die Befähigung zu wissenschaftlicher Arbeit im Mittelpunkt der Grundlagenforschung an Universitäten. 

In Deutschland ist die chemische Industrie im Jahr 2015 der drittgrößte Industriezweig, wobei überwiegend Produkte zur Weiterverarbeitung hergestellt werden. Bedenkt man, dass ca. 90 Prozent aller Chemieprodukte „organisch“ sind, ist es nicht verwunderlich, dass organische Chemiker, die in der Synthese ausgebildet sind, ein besonders breites Betätigungsfeld vorfinden.

Tatsächlich: Etwa die Hälfte aller Chemiker in der Industrie hat ihre wissenschaftliche Ausbildung in der organischen Synthesechemie erhalten. Ihr Einsatzgebiet ist etwa die Herstellung von Feinchemikalien, Pharmawirkstoffen, Pflanzenschutzmitteln, Farbstoffen, Kosmetika, diversen Spezialchemikalien für die Leder-, Papier- und Textilindustrie, Putz-, Reinigungs- und Waschmitteln, Klebstoffen und Kunststoffen.

Ein Berufseinstieg in der chemischen Industrie ist mit Bachelor-, Master- oder Promotionsabschlüssen möglich. Unabhängig von der ausgewählten Sparte gilt für den Berufseinstieg: Ohne breite Kenntnisse von Synthesemethoden, die auch katalytische Methoden und die Biokatalyse mit einschließen, ohne fundiertes Wissen über analytische Methoden und experimentelles Geschick, geht es nicht. Klassische Einstiegspositionen für zukünftige Forscherinnen und Forscher mit Promotion bieten insbesondere die Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Unternehmen an. 

Zur chemischen Industrie in Deutschland gehören rund 2000 Unternehmen, wobei es sich in mehr als 90 Prozent um kleine und mittlere Unternehmen mit weniger als 500 Beschäftigte handelt (KMU), die über ein Drittel der Mitarbeiter der gesamten Branche beschäftigen und 30 % des Umsatzes der chemischen Industrie erwirtschaften.

Immer mehr Organiker gehen übrigens in solche kleinen und mittleren Betriebe. Dort nehmen sie vielfältige Aufgaben wahr, die oft über das typische Berufsfeld hinausgehen. Dies trifft auch auf Tätigkeiten von organischen Chemikerinnen und Chemikern in Verlagen, Verbänden, in freiberuflicher Tätigkeit und im öffentlichen Dienst zu.

Fach

Die organische Chemie vermittelt als Fachgebiet fundierte Kenntnisse in organischer Stoffchemie und der Charakterisierung stofflicher Systeme. Organiker untersuchen aber auch mit physikalischen Messmethoden die Mechanismen und die Kinetik chemischer Reaktionen. Sie verfügen über aktuelle Stoff- und Methodenkompetenzen und über ein tiefgreifendes mechanistisches Verständnis. 

Traditionsgemäß kommt dieses Wissen in der experimentellen organischen Synthese in einem zeitgemäßen Laboratorium zum Einsatz. Organiker haben fundierte Kenntnisse der instrumentellen Analytik zur Aufklärung von Molekülstrukturen organischer Verbindungen in Lösung, der Gasphase oder auf Oberflächen. Spektroskopische Untersuchungsmethoden, z.B. die Infrarot- und die kernmagnetische Resonanzspektroskopie sowie die Massenspektrometrie werden dabei kombiniert und oftmals auch zur Reinheitsüberprüfung eingesetzt. Die Auswertung der Datensätze und die Interpretation der Spektren erweitern nicht nur die Methodenkompetenzen sondern befördern die Fähigkeit zu Lösungen zu gelangen.

Manche Organiker beschäftigen sich mit der Suche nach Wirkstoffen für die pharmazeutische Industrie. Hierzu werden Naturstoffe isoliert, analysiert und synthetisch „nachgebaut“ bzw. abgewandelt. Vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung untersuchen Organiker in Forschungsteams die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen und ihre industriellen Verwertung. Hierbei und in zahlreichen anderen Teildisziplinen kommt der Herstellung und Verwendung von Katalysatoren große Bedeutung zu. 

Das Methodenarsenal des Synthetikers zielt auch auf die Automatisierung von Verfahren ab, wie zum Beispiel bei den modernen Strömungsreaktor-Technologien (Strömungschemie), um Stoffumwandlungen u.a. umweltfreundlich und ressourcenschonend zu bewerkstelligen, und in Echtzeit zu überwachen. In der Synthesechemie werden aber auch Enzyme als Biokatalysatoren genutzt, da Organiker an wesentlichen Entwicklungen der Biochemie und Biologie beteiligt sind.

Studium

Das Bachelorstudium vermittelt grundlegende Kenntnisse in organischer Stoffchemie und die grundlegenden Prinzipien organischer Reaktionsmechanismen. Es werden die Reaktivitäten und Darstellungsmethoden von typischen organischen Verbindungsklassen vermittelt. In Praktika wird dieses Wissen praktisch angewendet.

In organischer Chemie sind Methoden und Konzepte unverzichtbar, die helfen die Konstitution und Konfiguration, d.h. die räumliche Anordnung der Atome und Atomgruppen in den Verbindungen, herauszufinden und maßzuschneidern. In diesem Zusammenhang wird auch die Bedeutung der Symmetrie für die Eigenschaften von Molekülen vertieft.

Im Bachelorstudium wird nach einer einführenden Vorlesung ein erstes organisch-chemisches Praktikum durchgeführt, das häufig in Kursen organisiert wird. Oftmals wird dazu eine praktikumsbezogene Vorlesung mit Seminaren angeboten. Im Praktikum werden Fertigkeiten vermittelt, die benötigt werden, um komplizierte organische Verbindungen aus einfachen Grundstoffen herzustellen. 

Schon im ersten organisch-chemischen Praktikum bilden spektroskopische Methoden einen Schwerpunkt, u.a. die kernmagnetischen Resonanzspektroskopie. Hinzu kommen praktische Übungen zur Vertiefung der theoretischen Grundlagen von chromatographischen Trennverfahren wie Säulenchromatographie, Dünnschichtchromatographie und Gaschromatographie.

In einem zweiten organischen Praktikum werden die experimentellen Fähigkeiten und Stoffkenntnisse vertieft und bei der Synthese komplexer organischer Moleküle erweitert. Nun allerdings ist mehr Eigeninitiative gefragt. Außerdem wird das Literaturstudium geübt (das heute ohne elektronisch recherchierbare Datenbanken nicht mehr denkbar ist), Bei der Bachelorarbeit orientieren sich die Fragestellungen von Anfang an nahe an der aktuellen Forschung.

Der Kompetenzerwerb im Bachelorstudium eröffnet einen Wechsel in ein Master-Studium. Dabei steht die Befähigung zu wissenschaftlicher Arbeit im Mittelpunkt der Grundlagenforschung an Universitäten. 

Beruf

In Deutschland ist die chemische Industrie im Jahr 2015 der drittgrößte Industriezweig, wobei überwiegend Produkte zur Weiterverarbeitung hergestellt werden. Bedenkt man, dass ca. 90 Prozent aller Chemieprodukte „organisch“ sind, ist es nicht verwunderlich, dass organische Chemiker, die in der Synthese ausgebildet sind, ein besonders breites Betätigungsfeld vorfinden.

Tatsächlich: Etwa die Hälfte aller Chemiker in der Industrie hat ihre wissenschaftliche Ausbildung in der organischen Synthesechemie erhalten. Ihr Einsatzgebiet ist etwa die Herstellung von Feinchemikalien, Pharmawirkstoffen, Pflanzenschutzmitteln, Farbstoffen, Kosmetika, diversen Spezialchemikalien für die Leder-, Papier- und Textilindustrie, Putz-, Reinigungs- und Waschmitteln, Klebstoffen und Kunststoffen.

Ein Berufseinstieg in der chemischen Industrie ist mit Bachelor-, Master- oder Promotionsabschlüssen möglich. Unabhängig von der ausgewählten Sparte gilt für den Berufseinstieg: Ohne breite Kenntnisse von Synthesemethoden, die auch katalytische Methoden und die Biokatalyse mit einschließen, ohne fundiertes Wissen über analytische Methoden und experimentelles Geschick, geht es nicht. Klassische Einstiegspositionen für zukünftige Forscherinnen und Forscher mit Promotion bieten insbesondere die Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Unternehmen an. 

Zur chemischen Industrie in Deutschland gehören rund 2000 Unternehmen, wobei es sich in mehr als 90 Prozent um kleine und mittlere Unternehmen mit weniger als 500 Beschäftigte handelt (KMU), die über ein Drittel der Mitarbeiter der gesamten Branche beschäftigen und 30 % des Umsatzes der chemischen Industrie erwirtschaften.

Immer mehr Organiker gehen übrigens in solche kleinen und mittleren Betriebe. Dort nehmen sie vielfältige Aufgaben wahr, die oft über das typische Berufsfeld hinausgehen. Dies trifft auch auf Tätigkeiten von organischen Chemikerinnen und Chemikern in Verlagen, Verbänden, in freiberuflicher Tätigkeit und im öffentlichen Dienst zu.

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