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F1: Ich habe zwei Fragen bezüglich meiner Facharbeit mit dem Thema "Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen". In meiner Arbeit stelle ich eine Kunststofffolie aus Casein her. Ich weiß, dass sich aus Casein der Kunststoff Galalith machen lässt. In meiner Versuchsanleitung ist jedoch nich erläutert was genau in der Reaktion abläuft.
Im Versuch versetzte ich eine Suspension aus Wasser und Casein mit Calciumcarbonatlösung, woraufhin das Gemisch erstarrt und eine gummiartige Masse bildet. Von dieser Masse nimmt man nun ein bestimmte menge und erhitzt sie zusammen mit Wasser und Glycerin als Weichmacher bis ein Gel enstanden ist.
Könnten Sie mir sagen ob es sich bei dem Produkt um Galalith handelt bzw. was genau bei der Reaktion abläuft?

Desweiteren stelle ich eine Chitosan-Folie durch Lösen des Chitosans in Essigsäure her. Ich würde dazu gerne wissen was genau abläuft? Wird das Chitosan nur gelöst oder reagiert es mit der Essigsäure?

A1: Zur ersten Frage: Galalith entsteht, wenn man Casein mit Formaldehyd umsetzt. Was Sie da hergestellt haben, ist vielleicht nur eine aufgrund der casein-bindenden Calcium-Ionen verfestigtes Casein.

Zur zweiten Frage: Essigsäure ist nur Lösemittel für das basische Chitosan. Das Lösen wird durch Protonierung des Chitosans erleichtert.

F2: Vielen Dank für die schnelle Antwort. Ich habe noch ein kleines Verständnisproblem:
zu 1: Binden die Calcium Ionen das Casein zu einer polymerartigen Struktur?

zu 2: Wieso entsteht eine robuste Folie nachdem verdunsten/trockenen des Lösemittels? Werden die Chitosanmoleküle beim Lösen miteinander vernetzt? Läuft hier eine Polymersiation ab?

A2: Zu 1: Polymerisation ist nicht richtig, denn die setzt kovalente Bindungen voraus. Verknüpfung durch Ionenbindungen wäre besser.

Zu 2: Beim Chitosan kommt es zu Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Polysaccharid-Ketten - wie bei Cellulose oder Stärke.

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F: Ich schreibe gerade in Bayern meine Facharbeit in Chemie über Kunststoffe und biologisch abbaubare Kunststoffe. Leider konnte ich bisher keine Antwort finden auf die Frage, warum einige Kunststoffe biologisch abbaubar sind und andere nicht, und welcher Mechanismus wie die Abbaubarkeit in Gang setzt. Können Sie mir hier mit Literaturhinweisen weiterhelfen?
Vielen Dank im Voraus.

A: Das kommt auf die Zusammensetzung der Kunststoffe an. Wenn sie Bindungen besitzen, die auch in biochemischen Systemen vorkommen (wie Amide, Ester, Ether, aber auch C-C...), ist es manchmal kein Problem für die Mikroorganismen, einen Angriffspunkt zu finden. Hemmend wirken sich zu viele Phenylringe aus.

Abbaumechanismen sind Hydrolyse und Oxidation bzw. Reduktion, aber auch radikalisches C-C-Cracking. Hilfreich ist im Allgemeinen eine gewisse Wasserlöslichkeit bzw. Quellfähigkeit oder zumindest Benetzbarkeit der Kunststoffe, die sich bei langer Lagerung in Boden oder Salzwasser einstellen. Oft wirken atmosphärische Einflüsse (Sauerstoff, Hydroxylradikale...) und Strahlung (UV von der Sonne) synergetisch mit den Mikroorganismen (Pilze, Bakterien) zusammen.

Spezialliteratur dazu ist mir nicht bekannt.

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F: Für meine Facharbeit in Chemie (Chemie-LK, Jahrgangsstufe 12), möchte ich den Vitamin C-Gehalt von Tiefkühlgemüse und "frischem" Gemüse aus dem Supermarkt vergleichen. Ist das Verfahren der Rücktitration (Oxidation durch Zugabe von Iod-Kalimiodid-Lösung und anschließende Rücktitration mit Thiosulfat-Lösung) dafür genau genug? Wenn nein, welche anderen (im Schullabor durchführbaren) Nachweismöglichkeiten gibt es? Und welche Rolle spielt die Farbe (z.B. von Brokkoli) beim Bestimmen des Umschlagpunktes?

Ich würde mich sehr freuen, wenn Sie mir weiterhelfen könnten.

A: Mit dem Verfahren habe ich keine Erfahrung. Besser ist die Iodat-Methode.

Brokkoliextrakt hat keine extreme Eigenfarbe, deshalb sollte das Titrieren keine Probleme mit sich bringen. Machen Sie auf jeden Fall eine Blindprobe: Ihr zu untersuchender Brokkoli-Extrakt wird in mehrere Portionen aufgeteilt. Nachdem Sie den Gehalt an Vitamin C bestimmt haben, geben Sie zu einer neuen Portion die gleiche Menge an Vitamin C zu und titrieren Sie erneut. Dann muss das Doppelte herauskommen.

Problematisch bei den vergleichenden Bestimmungen, die Sie planen, ist aber die Probenvorbereitung. Meistens scheitert das daran, dass Ihr Brokkoli nicht fein genug homogenisiert worden ist.

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F1: In meiner Facharbeit zum Thema „Untersuchung der Eigenschaften von Lebensmittelfarbstoffen“ will ich die Eigenschaften von drei bestimmen Farbstoffen untersuchen, nämlich Chinolingelb, Cochenillerot A und Indigotin I. Ich habe mich nun für die Eigenschaften Hitzebeständigkeit, Lichtechtheit und Säurebeständigkeit entschieden. Nun ist meine Frage, ob ich die Farbstoffe auf irgendeine Faser aufbringen soll.

A1: Warum sollten Sie das nicht versuchen?

F2: Ich frage mich nur ob es notwendig ist und wenn ja, ob es wirklich tierische Wolle sein muss, weil es ja Säurefarbstoffe sind.

A2: Sie benötigen bei Farbsäuren eine Faser mit deutlich basischen Gruppen. Nur Proteine enthalten genügend davon.
Wenn Sie mein Diplomand wären, würde ich Ihnen sagen: „Fragen Sie nicht so viel, versuchen Sie es doch einfach und berichten Sie mir dann über das Ergebnis.“

F3: Ich habe nun die drei Farbstoffe Cochenillerot A, Chinolingelb und Indigotin erfolgreich in Hitzbeständigkeit, Lichtechtheit und Wasserlöslichkeit untersucht. Nun stehe ich leider auf dem Schlauch, da ich nicht anhand der Strukturformel die Hitzebeständigkeit und Lichtechtheit begründen kann. Bei der Hitzebeständigkeit vermute ich, dass es einfach mit den Anziehungskräften zusammenhängt, aber ich verstehe nicht wie ich die schlechte Lichtbeständigkeit von Indigotin begründen kann. Hängt es mit einer Photolyse zusammen? Es wäre nett wenn sie mir nur einen kleinen Anreiz geben.

A3: Sie können leider nicht voraussagen, welche Eigenschaften ein Farbstoff hat. Das können nur Spezialisten - und das auch nur ungefähr abschätzend. Was wirklich los ist mit den Farbstoffen, ergeben erst umfangreiche Testreihen.

Den von Ihnen angesprochenen Zusammenhang zwischen Hitzestabilität und etwaigen Anziehungskräften verstehe ich nicht.

Photolyse ist richtig, aber der Begriff ist so exakt wie das Wort „Autounfall“ - oder „Flugzeugabsturz“: Es besagt nichts über die Ursachen der Lichtempfindlichkeit.

Versuchen Sie nicht, wissenschaftlicher zu sein als eine chemische Fakultät...

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F: Hallo Professor Blume,
für meine Facharbeit soll ich verschiedene Lebensmittel auf ihren Vitamin C Gehalt prüfen. Hierfür habe ich mich an Ihre Anleitung zur quantitativen Bestimmung von Ascorbinsäure mit Kaliumiodat gehalten. Da jedoch an meiner Schule kein Kaliumiodat vorrätig war, wurde mir von meinem Lehrer Natriumiodat zur Titration gegeben.
Bei einer Probetitration einer vorher abgemessenen Menge an Vitamin C färbte sich meine Lösung jedoch nicht blau sondern gelb. Außerdem war die so gemessene Menge an Vitamin c um mehr als die Hälfte kleiner (nur ca. 85 mg statt eigentlich 200 mg).
Woran könnte mein Fehler liegen? Kann es sein dass meine Lösungen zu ungenau gemessen waren oder kann es sogar sein dass manche meiner Stoffe nicht mehr "frisch" sind?

Vielen Dank schon bereits jetzt für ihre große Hilfe und ihre super Seite!!

A: Die Iodat-Methode ist in Ordnung und von uns und unseren Studenten schon oft erprobt worden.

Zu Ihren Problemen und den etwaigen Gründen: Es kann natürlich alles sein... Ich versuche mal eine Ferndiagnose:

1. War es wirklich Natrium-iodat?

2. Haben Sie die richtigen Mengen eingewogen? (Z. B.: Berechnung neuer Einwaagen wegen K/Na-Änderung.)

3. Ist Ihre Stärkelösung in Ordnung? Wenn Iod entsteht, und die Lösung wird nicht blau, stimmt vielleicht mit der Stärkelösung etwas nicht. Was viele Leute offenbar nicht wissen: Man nimmt bekanntlich lösliche Stärke und muss die Lösung zuvor einmal aufkochen.

4. Ob Sie genau genug messen und/oder wiegen, müssen Sie selbst beurteilen.

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