Die Stoff-Mus­ter­zen­tra­le

2019 ist das internationale Jahr des Periodensystems. Die Kolumne «Die Chemie des Bauens» geht wöchentlich den natürlichen Elementen und ihren Eigenschaften auf die Spur und sucht die gebaute Umwelt nach ihren atomaren Zutaten ab. 

Publikationsdatum
05-04-2019

Architekten und Chemiker stehen sich wohl näher, als es den Anschein macht. Beide Berufsgattungen erschaffen gern Neues; beide greifen dafür auf natürliche und künstlich erzeugte Ressourcen zurück. Zudem sind beide Disziplinen imstande, Physisches zu abstrahieren und räumliche Strukturen in verschiedenen Skalen zu durchleuchten.

Die Eitelkeit ist ein weiteres geteiltes Laster: Preise und Auszeichnungen werden in der Architektur ebenso häufig wie in der Chemie verliehen. Und in ihrer Ordnungsliebe sind sie abermals miteinander verwandt. Aufgeräumte Situationen sind oft das Ergebnis einer hochstehenden Architektur. Auch die Chemie ist sortiert: Das stoffliche Universum ist dank dem Periodensystem als atomare Musterzentrale vorstellbar.

Das Verblüffende am elementaren Ordnungsprinzip sind die vor 150 Jahren entdeckten Regeln, welches Atom wohin gehört. Damals waren 63 Elemente bekannt; heute sind es fast doppelt so viele. Trotzdem tanzt fast keines aus der Reihe: Nur Gewicht, elektrische Leitfähigkeit und Wertigkeit (als Mass für die Verbindungsfähigkeit mit anderen Atomen) muss man kennen, um voraussagen zu können, wie ein natürliches Element reagieren wird.

Der Aufbau wiederholt sich Zeile um Zeile. Je weiter rechts oder links sich ein Kürzel auf der Mendelejew-Tabelle befindet, umso eher reagiert es mit einem anderen Atom. Einzig der Abschluss jeder Periode ist ein Ausnahmefall. In der Spalte ganz rechts sind Edelgase eingeordnet, die sich äusserst träge und gefestigt verhalten. Die übrigen Kolonnen davor ordnen die Elemente jeweils zu weiteren Gruppen. Darunter Metalle, Halbmetalle, Nichtmetalle oder Halogene. 

Für die Baustoffkunde mindestens so relevant ist die Trennung zwischen organischer und anorganischer Chemie. Erstere bezieht sich auf ein Element, das das Leben an sich und den natürlichen Kreislauf im Besonderen prägt: der Kohlenstoff, der vielfältige und dauerhafte Verbindungen eingehen kann.

Zweitere umfasst die für die Natur nicht minder wichtige mineralische, erratische Dimension. Aus beiden Reservoiren entnimmt die Bauwirtschaft, was am erfolgversprechendsten erscheint. Die organische Chemie liefert nachwachsende oder fossile Baustoffe und verblüfft durch synthetische Neuerfindungen, die danach nicht immer unproblematisch aus der Welt zu schaffen sind. 

Sortenreiner sind dagegen meistens anorganische Baustoffe wie Gestein und Metalle verbaut. Darunter befinden sich – wird immer wieder von Neuem entdeckt – jedoch äusserst umweltgefährdende bis giftige Elemente. Zudem genügen Luft oder Wasser, um die Unversehrtheit der mineralischen Bauweise anzugreifen. Selbst «leblose» Produkte sind daher mit weiteren Zutaten zu schützen. Darum kommen beide Disziplinen ganz einfach nicht mehr ohne einander aus: Beim modernen Bauen ist sehr viel Chemie im Spiel; das sollten Architekten eigentlich wissen. 

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