Ein Blick in eine Müllverbrennungsanlage zeigt ein Problem, das uns mitten in die Chemie hineinführt. Was dort angeliefert wird, ist ein außerordentlich buntes Gemisch: Papier, Kunststoffe, Holz, Metalle, Glas, Mineralstoffe, Wasser und vieles andere mehr. Die einzelnen Bestandteile sind zunächst kaum voneinander zu unterscheiden. Trotzdem möchte man einige davon wiedergewinnen und andere möglichst vollständig entfernen.

Dafür muss man die unterschiedlichen Eigenschaften der Stoffe ausnutzen. Ein Magnet kann Eisen aus einem Gemisch herausziehen, weil Eisen auf ihn reagiert und viele andere Stoffe nicht. Ein Sieb hält größere Teilchen zurück, während kleinere hindurchfallen. Auch die Dichte kann man zur Trennung nutzen: Manche Stoffe schwimmen, andere sinken. Und wenn sich Stoffe unterschiedlich leicht verdampfen lassen, kann man sie durch Destillation voneinander trennen.

Bei all diesen Verfahren geschieht etwas Entscheidendes: Die Stoffe selbst bleiben erhalten. Das Eisen ist nach der magnetischen Trennung immer noch Eisen, und auch ein Stoff, der durch Destillation von einem anderen getrennt wurde, ist danach noch derselbe Stoff wie vorher. Wir haben die Stoffe lediglich voneinander getrennt.

Hier lohnt es sich, zum ersten Mal einen Begriff einzuführen, der in der Chemie eine wichtige Rolle spielt. Ein Gemisch, bei dem man verschiedene Bestandteile unmittelbar erkennen kann, nennt man heterogen. In einem Gemisch wie der Luft dagegen kann man mit bloßem Auge keine unterschiedlichen Bestandteile erkennen. Ein solches Gemisch nennt man homogen. Und wenn ein Stoff überhaupt keine Mischung verschiedener Stoffe ist, sondern aus nur einer einzigen chemischen Substanz besteht, sprechen wir von einem Reinstoff.

Diese Begriffe sind also nicht besonders aufregend. Interessant wird vielmehr die Frage, warum sich Stoffe überhaupt voneinander trennen lassen. Die Antwort führt uns direkt zu ihren Eigenschaften. Stoffe unterscheiden sich beispielsweise in ihrer Dichte, ihrem Siedepunkt, ihrer elektrischen Leitfähigkeit, ihrer magnetischen Beeinflussbarkeit oder ihrer Löslichkeit. Was zunächst wie eine Ansammlung verschiedener Eigenschaften aussieht, wird damit zu einem Werkzeugkasten: Wir können die Unterschiede zwischen den Stoffen benutzen, um sie voneinander zu trennen.

Doch nun wird es in der Müllverbrennungsanlage noch interessanter. Denn dort gibt es eine zweite Möglichkeit, mit einem Stoffgemisch umzugehen. Man kann es nämlich verbrennen.

Beim Verbrennen von Papier, Holz oder Kunststoff bleiben die ursprünglichen Stoffe nicht erhalten. Ihre Moleküle reagieren mit Sauerstoff, und dabei entstehen neue Stoffe. Vor allem Kohlendioxid und Wasser, daneben je nach Ausgangsmaterial und Verbrennungsbedingungen zahlreiche weitere Reaktionsprodukte. Aus den Stoffen, die vorher vorhanden waren, sind andere Stoffe geworden.

Damit begegnen wir einem grundlegenden Unterschied: Bei einer physikalischen Veränderung können wir einen Stoff verändern, bewegen oder von anderen Stoffen trennen, ohne dass aus ihm ein anderer Stoff wird. Bei einer chemischen Reaktion dagegen entstehen Stoffe mit neuen Eigenschaften.

Und damit ist die Müllverbrennungsanlage noch lange nicht am Ende ihrer chemischen Geschichte. Nach der Verbrennung liegt keineswegs plötzlich ein reiner Stoff vor. Im Gegenteil: Die festen Rückstände des Ofens bilden wiederum ein Gemisch. In ihnen stecken unter anderem Metalle, Glas und mineralische Bestandteile. Nun beginnt das Trennen von Neuem. Eisen kann magnetisch herausgeholt werden, andere Metalle lassen sich mit Verfahren gewinnen, die ihre unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften ausnutzen.

Auch im Rauchgas müssen Stoffe voneinander getrennt oder entfernt werden. Feine feste Partikel können beispielsweise aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Andere unerwünschte Stoffe lassen sich an Aktivkohle binden. Und bei manchen Schadstoffen reicht eine solche physikalische Abscheidung nicht aus. Sie werden durch chemische Reaktionen in andere Stoffe umgewandelt. Stickoxide beispielsweise können unter geeigneten Bedingungen so reagieren, dass letztlich Stickstoff und Wasser entstehen.

Damit haben wir bereits einen erstaunlich großen Teil der Chemie kennengelernt, ohne zunächst besonders viele Begriffe zu benötigen. Wir können Stoffe anhand ihrer Eigenschaften unterscheiden und diese Unterschiede nutzen, um Gemische zu trennen. Wir können aber auch Stoffe miteinander reagieren lassen und dadurch völlig neue Stoffe erzeugen. Und diese neuen Stoffe liegen anschließend häufig wiederum in einem Gemisch vor, das wir erneut trennen müssen.

So greifen physikalische und chemische Vorgänge ständig ineinander. Die Chemie beginnt deshalb nicht erst dort, wo irgendwo ein Reagenzglas dampft. Sie begegnet uns bereits bei der ganz einfachen Frage, welche Stoffe überhaupt vorhanden sind, wie man sie erkennt, wie man sie voneinander trennt - und was geschieht, wenn man sie miteinander reagieren lässt.