Kurze Fragen - Kurze Antworten
Aus dem E-Mail-Korb von Professor Blume

E-Mail-Gruppe 195
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F: Ich leide an einer Fettstoffwechselspeicherkrankheit (Refsumsyndrom) und würde mich sehr freuen, wenn Sie mir helfen könnten, herauszufinden, ob und evtl. in welchen Fischarten sich Pythansäure befindet, da diese sich bei mir -durch einen Gendefekt- nicht abbaut.


A: Sie meinen sicherlich Phytansäure.
Die Phytansäure ist eine vierfach methylierte, gesättigte C16-Carbonsäure. Sie entstammt aus dem Abbau des Chlorophylls und ist ein Oxidationsprodukt des langen isoprenoiden Phytolrestes, der am Porphyrinring hängt. Die Substanz kommt ganz besonders in der Milch von Wiederkäuern vor.
Der Mangel an Phytansäure-Oxidase führt zur Anhäufung im Körper, vor allem auch im Gewebe der Nervenzellen und damit zur Polyneuritis. Auch kann sich die Säure in der Haut ablagern, was zur Schuppenbildung führt.
Empfohlen wird eine Diät ohne Gemüse, Obst und Butter sowie eine deutliche Reduktion der Aufnahme von tierischen Fetten. Da bleibt ja nicht viel zum Essen übrig...
Viele Fische fressen ebenfalls Pflanzen/Algen; die Phytansäure kann sich dann in ihrem Fett ansammeln. Raubfische können den Stoff deshalb ebenfalls aufnehmen.

Ich empfehle eine Anfrage an ein chemisches Untersuchungsamt.


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F: Ich hatte zwar immer eine 2 im Chemieunterricht, doch die folgende Frage konnte ich meiner kleinen Schwester, trotz Experiment nicht beantworten, können sie mir bitte weiterhelfen?
Folgendes Problem:
Zu drei kleinen Schüsseln mit Eiswürfeln und wenig Wasser wurde jeweils,
- (Erste Schüssel) Salz (pro 100g Eis 30g Salz) gegeben,
- (Zweite Schüssel) gleich viel Zucker (pro 100g Eis 30g Zucker) gegeben
- (Vierte Schüssel) blieb ohne Zusatz
In jeder der kleinen stellten wir einen Becher mit einer kleinen Menge Fruchtsaft (ca. 3 Esslöffel) und rührten den Saft während der nächsten 30 min um.
Folgendes haben wie beobachtet
In der Schüssel mit Salz und Eis sank die Temperatur und der Saft wurde kälter
In der Schüssel mit Zucker sowie ohne alles, machten wir keine Beobachtungen, die Temperatur änderte sich nicht!
Haben wir was falsch gemacht?
Was passiert wenn man Salz oder Zucker zu Eis gibt!
Vielen Dank von mir und meiner kleinen 11 jährigen Schwester Rabea!


A: Deine Frage ist letztlich: Was passiert, wenn man Salz oder Zucker zu Eis gibt? Gibt es da einen Unterschied?

Mit Salz und Eis habt ihr eine Gefriermischung hergestellt. Hier kurz die Gründe:
Grund 1: Salz benötigt zum Lösen Wärme; die holt es sich aus dem Wasser. Wenn ihr viel Salz in flüssiges Wasser einrührt, kühlt das Wasser ab. Das könnt ihr deutlich am Glas fühlen. Messen könnt ihr das natürlich auch.
Grund 2: Wenn ihr aber statt flüssigem Wasser festes Eis nehmt, kommt noch die beträchtliche Schmelzwärme vom Eis hinzu. Dann kühlt das Ganze auf minus 21 °C (!) ab.
Hierzu habe ich in meinen Webseiten einen Versuch mit ausführlicher Erklärung. Schaut hier nach: /dc2/grundsch/versuche/inhalt2.htm. Da sucht ihr die Abteilung Alles ums Wasser "2. Salz und Wasser" auf.

Beim Lösen von Zucker in Wasser kühlt die Mischung dagegen nur ganz wenig ab, so dass die Temperatur sich nur ganz wenig ändert. Mit Eis ist das nicht anders.

Der Grund für den Unterschied liegt in der Stabilität der Kristalle. Die elektrisch geladenen Bausteine (Ionen) der Salzkristalle hängen viel stärker zusammen als die elektrisch neutralen Bausteine (Moleküle) der Zuckerkristalle. Folglich muss beim Lösen des Salzes mehr Energie/Wärme aufgewendet werden als beim Lösen des Zuckers.


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F: Gibt´s auch einen Ester, der nach Zimt riecht ? ( Den Duft mag ich besonders gern...)


A: Nein. Der Zimt-Geruch besteht aus Terpenen (Etherische Öle). Genaue Zusammensetzung: 50-80 % Zimtaldehyd, 10 % Eugenol, 0-11 % Safrol, 10-15 % Linalool sowie Campher.


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F: Könnten Sie mir bitte erklären, wie die Wasserenthärtung durch einen Magnetring - also Magnetismus - funktioniert?


A: Meines Wissens nach funktioniert diese Methode überhaupt nicht. Das sagt wenigstens die Stiftung "Warentest". Ich kann mir auch keinen Grund vorstellen, warum sie funktionieren sollte. Ich an Ihrer Stelle würde den sicherlich sehr teuren Kram nicht kaufen und stattdessen das Geld anders investieren, zum Beispiel in Ionenaustauscher, Umkehrosmose-Apparate oder einfach nur in chemische Entkalker wie Calgon®. Sie könnten sich auch eine Kiste Bier kaufen und das Ganze in die Esoterik-Ecke verbannen...


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F: Warum sieht die Strukturformel vom Nitrat-Ion so aus

     

und nicht so?

     

Solch eine Ladungstrennung in einem Molekül ist doch ungewöhnlich und müsste sich doch spontan ausgleichen.


A: Dazu muss man sich die Elektronenschalen des Stickstoffatoms ansehen:

     

Im ersten Fall müsste N in seine L-Schale 10 Elektronen aufnehmen. Es hat aber nur Platz für 8 Elektronen: 2 in die 2s-Schale und 6 in die drei 2p-Schalen. Das ist das bekannte Elektronen-Oktett einer Edelgasschale.

Wie kommt es aber zur Ladungstrennung im Molekül?
Genau genommen liegen beim N-Atom das 2s-Orbital und zwei 2p-Orbitale als sp2-Hybridorbitale vor. (Deshalb ist das Nitrat-Ion planar gebaut; seine Symmetrie ist trigonal.)

     

Das verbleibende 2pz-Orbital bildet eine p-Bindung zum Sauerstoff aus. Damit drei Sauerstoffatome gebunden werden können, muss das Stickstoffatom zu einer der drei s-Bindungen beide Elektronen liefern. Deshalb bekommt es eine positive Ladung, das entsprechende Sauerstoffatom eine negative.

Analog ist es übrigens beim Phosphor und dem Phosphat-Ion.

     

Dass sich hier mehr O-Atome um das Zentralatom gruppieren als beim Stickstoff liegt an der relativen Zunahme des Atomradius. Dieser Effekt wurde früher mit einer „Oktettaufweitung“ unter Beteiligung der 3d-Orbitale erklärt. Diese Theorie ist mittlerweile überholt.

Deshalb gibt es nicht nur eine der HNO3 analoge HPO3 (Meta-Phosphorsäure), sondern sogar auch eine H3PO4 (Ortho-Phosphorsäure). Eine Ortho-Salpetersäure H3NO4 ist dagegen nicht möglich, da der Atomradius von N zu klein ist. Zur Meta-Phosphorsäure sei aber noch gesagt, dass sie aus vielen identischen HPO3-Untereinheiten polymer zusammengesetzt ist.

Das Phosphat-Ion ist übrigens tetraedrisch aufgebaut. Das Bindungsgerüst eines Tetraeders ergibt sich schon aus der Möglichkeit der sp3-Hybridisierung der 3s- und der drei 3p-Orbitale. Das können wir mit den s-Bindungen des Kohlenstoffs im Methan vergleichen.

Gleiches wie für das Paar Stickstoff und Phosphor gilt übrigens auch für das Paar Sauerstoff und Schwefel. Klicke hier und hier.

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Letzte Überarbeitung: 17. Februar 2008, Dagmar Wiechoczek