Chemikalie

Begriff und Einordnung

Eine Chemikalie ist ein chemischer Stoff, der industriell oder im Labor hergestellt oder verwendet wird. Sie kann ein Reinstoff sein, also aus nur einem Stoff bestehen, oder ein Stoffgemisch. Ob ein Stoff im Alltag als „Chemikalie“ gilt, hängt stark vom Zusammenhang ab.

Der Begriff Chemikalie, auch Reagenz genannt, ist unscharf und nicht genau definiert. Im engeren Sinn zählen nur Stoffe dazu, die im Chemielabor oder in der chemischen Industrie hergestellt oder eingesetzt werden. Dinge, die nicht an chemischen Reaktionen beteiligt sind, etwa Reagenzgläser, gehören nicht dazu. Auch Gegenstände mit sehr komplexer Zusammensetzung, zum Beispiel ein Apfel, werden nicht als Chemikalien eingeordnet. Physikalische Eigenschaften wie der Druck eines Gases und geometrische Eigenschaften wie die Abmessungen eines Festkörpers sind für diese Einordnung in der Regel nicht wichtig.

Beispiele und Kategorien

Alltagsstoffe wie Wasser, Luft, Methan, Kohle, Stärke, Ethanol, Eisen, Silber, Kalk, Backpulver und Kochsalz werden von Laien oft nicht spontan als Chemikalien angesehen. Sie werden jedoch ebenso wie typische Labor- und Industriechemikalien verwendet.

Harnstoff, Kaliumnitrat und Schwefel werden eher als Chemikalien betrachtet, obwohl sie auch in der Natur vorkommen und nicht unbedingt in Laboratorien, der chemischen Industrie oder Bioreaktoren hergestellt wurden. Ein Beispiel für eine Reaktion von Chemikalien ist das Vermischen von Ammoniak und Salzsäure: Dabei findet eine Säure-Base-Reaktion statt.

Chemikalien können zunächst grob in anorganische und organische Chemikalien eingeteilt werden. Weitere Gruppen sind Petrochemikalien, Polymere, Fein- und Spezialchemikalien, Pharmazeutika, Agrochemikalien sowie Seifen, Wasch- und Körperpflegemittel, die Detergentien genannt werden. Daneben kann ein Stoff etwa als Gefahrstoff eingeordnet werden. Manche Einteilungen sind historisch entstanden, etwa die Unterscheidung zwischen organisch und anorganisch. Andere beruhen auf Gesetzen und Verordnungen, beispielsweise auf der Gefahrstoffverordnung. Deshalb wird zwischen wissenschaftlichen Klassifikationen und Klassifikationen nach Chemikalienrecht unterschieden. Zusätzlich gibt es volkstümliche Bezeichnungen, die Trivialnamen.

Reinheit und Verwendung im Handel

Im Chemikalienhandel wird zwischen Feinchemikalien mit hohem Reinheitsgrad und technischen Chemikalien mit niedrigerem Reinheitsgrad unterschieden. Als Schwerchemikalien bezeichnet man verbreitet anorganische Grundstoffe, die in großen Mengen hergestellt werden, zum Beispiel Natronlauge und Schwefelsäure.

Reinheitsgrade richten sich meist nach dem vorgesehenen Verwendungszweck. „Technisch“ bedeutet, dass gegebenenfalls größere Verunreinigungen vorhanden sind; technische Salzsäure kann beispielsweise durch Chloroeisen(III)-Komplexe gelblich sein. Solche Produkte werden häufig als Lösungs- oder Reinigungsmittel in Gewerbebetrieben verwendet. Weitere Bezeichnungen sind „zur Synthese“ beziehungsweise pro Synthesis, „rein“ und „reinst“.

„Reinst, zur Analyse“ (z. A.) beziehungsweise pro Analysi (p. A.) besitzt einen in das Etikett integrierten Garantieschein mit Maximalgehalten an Verunreinigungen. Für ultrareine Chemikalien zur Analyse im Ultraspurenbereich verwenden Hersteller Spezialbezeichnungen; der Flasche liegt dann ein ausführlicher Garantieschein mit Maximalgehalten vieler relevanter Verunreinigungen bei. Beispiele für solche Bezeichnungen sind TraceSelect, Selectipur, Supra, Suprapur, TraceSelect Ultra und Ultrapur.

Zahl und Eigenschaften bekannter Stoffe

Weltweit sind etwa 100.000 Chemikalien auf dem Markt erhältlich. Die Schätzungen für industriell eingesetzte Chemikalien reichen von 25.000 bis über 80.000. Stand 2020 waren mehr als 350.000 Chemikalien und Chemikaliengemische für Herstellung und Verwendung registriert. Mehrere tausend Stoffe werden in Europa in größeren Mengen eingesetzt.

Dazu gehören unter anderem etwa 3000 Wirkstoffe in Arzneimitteln, während auf der gelben Liste 10.000 genannt werden, mehr als 300 Lebensmittelzusatzstoffe und etwa 270 zugelassene Pflanzenschutzwirkstoffe. Etwa 90 % der weltweit jährlich produzierten Gesamtmenge entfallen auf ungefähr 3000 Einzelstoffe. Rund 4600 High Production Volume Chemicals werden in Mengen von mehr als 1000 Tonnen pro Jahr produziert oder importiert.

Beim Chemical Abstracts Service (CAS) waren Ende 2015 insgesamt über 100 Millionen chemische Verbindungen registriert. Jährlich werden weltweit über 1.000.000 neue Substanzen synthetisiert, analysiert, in Fachliteratur beschrieben und bestehenden Stoffgruppen der Chemie zugeordnet. Viele Chemikalien kommen auch natürlich vor: Identifiziert wurden bisher mehr als 6000 Minerale, mehrere tausend Einzelsubstanzen in Tabak, mehr als 1800 in geröstetem Kaffee und mehr als 500 in Erdöl. Angaben zu den Eigenschaften einzelner Stoffe finden sich in Herstellerkatalogen sowie in Nachschlagewerken wie Beilstein, Gmelin, Hager, CRC Handbook, Kirk-Othmer, Landolt-Börnstein, Merck Index, Nouveau Traités, Rodd und Ullmann.

Produktion und Kennzeichnung

Die weltweite Chemikalienproduktion betrug 1930 1 Mio. Tonnen und erreichte 2005 mehr als 300 Mio. Tonnen. Daraus ergibt sich eine jährliche Produktion von rund 50 kg Chemikalien pro Person. Von 492 untersuchten Chemikalien überschreiten über 99 Prozent mindestens eine planetare Belastungsgrenze.

Zur eindeutigen Kennzeichnung weist der Chemical Abstracts Service jeder Chemikalie eine CAS-Nummer zu. Weitere ähnliche Kennzeichnungen sind die EG-Nummer, EINECS/ELINCS und die UN-Nummer. Damit bei der großen Zahl chemischer Verbindungen auch ihre Wirkungen auf Umwelt und Gesundheit beschrieben werden können, werden zusätzliche Angaben verwendet. Diese sind teilweise international geregelt, zum Beispiel durch IUCLID 6 und das global harmonisierte System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (GHS).