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

E-Mail-Gruppe 261
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F: Wie "dicht" ist Einmachfolie?
Bisher nahm ich an, dass ganz gewöhnliche handelsübliche Einmachfolie weder Wasser, Keime, noch andere Stoffe "durchlässt". Im Versuch mit Kaliumpermanganat ist jedoch das Diffundieren dieser Teilchen durch die Folie zu beobachten, während die Teilchen gelber Lebensmittelfarbe (Chinolingelb E104) nicht hindurchdiffundieren. Ausser der ersten Näherung, dass die unterschiedliche Teilchengröße der beiden Stoffe vermutlich verschieden ist, komme ich auf keine genauere Erklärung. Können Sie mir helfen ?


A: Wenn es sich um normales Cellophan („Zellglas“) handelt, dann ist es durchaus möglich, dass die Folie für bestimmte Farbstoffmoleküle und auch für Mikroorganismen durchlässig ist. Denn sie besteht letztlich nur aus Cellulose („Regeneratcellulose“). Gegenüber Farbstoffen wirkt sie wie ein Blatt Papier bei der Papierchromatographie.

Wegen der Durchlässigkeit muss man zusätzlich etwas gegen Pilz- oder Bakterienbefall tun. Meistens war das Mittel der Wahl ein Blättchen Pergamentpapier oder eine Oblate, die mit hochprozentigem Alkohol aus der Apotheke getränkt wurden und vor dem Verschließen auf die Marmelade gelegt wurden. Oder es wurde Salicylsäure darüber gestreut. Das war das weiße Pulver, welches oben auf Omas Marmelade lag.

Ein weiterer Nachteil der Einmachfolien: Sie quellen nicht nur in Wasser auf, sondern sie sind auch wasser(dampf)durchlässig - mit der Folge, dass die Marmelade leicht austrocknet.

Es gibt aber auch hydrophob beschichtete Cellophanfolien. Die sind dann weniger durchlässig.


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F: Wir lassen den ganzen Tag über und auch möglichst nachts die Fenster auf Kippe, weil wir Frischluftfanatiker sind. Nun hat uns jemand gesagt, das sei Verschwendung. Besser sei Stoßlüften. Was sagen Sie dazu?


A: Abgesehen einmal davon, dass Sie auf diese Weise ungebetenen Besuch durch Einbrecher provozieren: Wenn Sie das Fenster auf Kippe stellen, wirkt sich dies als ein langsames Einsickern von Kaltluft aus, aber nicht als Luftaustausch. Die kalte Außenluft kommt in der Abkühlzone am Fensterspalt mit der warmen Innenluft in Kontakt. Die verbrauchte Innenluft kühlt ab und wird deshalb „schwerer“ (ihre Dichte nimmt zu) und sinkt ohne sonderlichen Austausch wieder zurück in den Raum. Man zieht auf diese Art und Weise Wärme ab, lüftet aber nur ganz wenig. Das konstante Abkühlen macht vielleicht im Sommer Sinn – aber auf keinen Fall im Winter. Denn das lang anhaltende Offenlassen des gekippten Fensters steigert gewaltig die Heizkosten, und außerdem bekommt man kalte Füße.

Beim Stoßlüften dagegen wird das Fenster einige Minuten (!) weit geöffnet. Dabei wird die Innenluft gegen frische Außenluft ausgetauscht. Nach fünf Minuten sollte das Lüften beendet werden. Die eingedrungene Kälte wird sofort durch die warmen Gegenstände im Zimmer sowie durch die warmen Wände „neutralisiert“. Allerdings sollte man nicht vergessen, das Fenster bald wieder zu schließen. Deshalb sollte man zur Erinnerung einen Küchenwecker stellen.


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F: Was sind Endorphine chemisch?


A: Die Bezeichnung „Endorphine“ steht für endogene Morphine. Es handelt sich um neurophysiologisch wirkende Peptide, die aus ca. 20-30 Aminosäuren bestehen.

Endorphine werden in der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) gebildet. Sie werden ins Blut ausgeschüttet und docken im Zentralnervensystem an bestimmte Rezeptoren an. Dadurch lösen sie Glücksgefühle aus und können gegebenenfalls auch schmerzlindernd wirken.

Es gibt verschiedene Endorphine, die sich nur in der Anzahl und in der Sequenz ihrer Aminosäuren unterscheiden. Gleich ist jedoch bei allen die N-terminale Startsequenz Tyrosin-Glycin-Glycin-Phenylalanin.

Früher nannte man die Peptide auch Enkephaline (griech. en kephalos, im Kopf). Diese erwiesen sich allerdings als kurze Pentapeptide mit vor allem schmerzlindernder Wirkung.

Die gleichen Rezeptoren werden auch von den Opiaten wie Morphium oder Heroin besetzt. Hier ist wahrscheinlich die Ursache für den Drogenmissbrauch zu sehen.


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F: Wie verhalten sich kristallwasserhaltige Substanzen während einer Gefriertrocknung ?
Kann man generell davon ausgehen, dass die Salze im "Originalzustand" bleiben und falls nicht, welche Trocknungsmethode wäre dann bei solchen Substanzen anzuwenden.


A: Die Zersetzung von kristallwasserhaltigen Salzen sowie von Hydraten ist eine Frage von Temperatur und Druck.
Bei der Gefriertrocknung kühlen Sie das Hydrat zwar stark ab, sorgen aber auch für ein Vakuum. Damit ist das Zersetzen von Salzhydraten und vor allem auch von kristallwasserhaltigen Substanzen vorprogrammiert.

Erschwerend für eine Voraussage ist, dass bei der Hydratzersetzung die Wassermoleküle nicht alle auf einmal, sondern vor allem bei komplex-ähnlichen Hydraten wie dem Kupfersulfat-pentahydrat schrittweise, also nach und nach „entschwinden“. Die Datenkombination (p, T) ist für jedes Salz verschieden. Deshalb kann ich Ihnen keine allgemein gültige Auskunft geben, vor allem, wenn ich nicht weiß, um welches Salz es sich handelt und bei welchen Temperaturen bzw. Druckwerten Sie trocknen.

Hierzu gibt es aber Tabellen.


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F: Betreff: Erklärungen, warum und welche Isotope es gibt?
Ich bin Chemielehrerin an einer Realschule. Meine Frage ist, ob Sie eine gute Erklärung haben dafür gibt, warum es Isotope gibt. Was Isotope sind, kann ich ja noch gut erklären, aber für weitere schlaue Erläuterungen fehlen mir leider die guten Ideen, haben Sie vielleicht welche?


A: Isotope, also Atome eines Elements mit unterschiedlicher Massezahl bzw. Neutronenzahl, gibt es von allen Elementen, auch wenn einige davon nur künstlich im Kernreaktor oder in Beschleunigungsanlagen hergestellt werden. Tabellen (auch im Internet zu finden) geben Aufschluss darüber, welche natürlichen und technisch hergestellten Isotopen es gibt.

Um Ihre Frage zu klären, muss man wissen, wie Atome entstehen: Sie werden unter starker Energiezufuhr aus Protonen und Neutronen gebildet. Diese Elementarteilchen fasst man unter der Bezeichnung „Nukleonen“ zusammen.

Die Kernbildungsreaktion ist (trotz hohen Energieaufwands zur Aktivierung) zumindest für die leichten Elemente exotherm, das heißt, es wird dabei Energie freigesetzt. Die stammt aus der Umwandlung von einem Teil der Masse in Energie. Einstein beschrieb das in seiner berühmten Gleichung:

E = m • c2     bzw.     DE = Dm • c2

Die Atomkerne sind also leichter als die Summe der Massen ihrer „nackten“ Nukleonen. Man spricht von einem Massedefekt. Die Größe dieses Massenverlusts Dm bzw. der freigesetzten Energie DE bestimmt, wie stark die Nukleonen im Kern zusammengehalten werden. So kann es bei einem Element zu unterschiedlichen Anzahlen von Neutronen kommen.

Das Ganze ist elementspezifisch. Um das zu verstehen, muss man sich mit dem Aufbau der Atomkerne befassen. So, wie die Elektronen eine Atomhülle gesetzmäßig aufbauen (denken Sie an das Bohrsche Atommodell), so gibt es auch ein entsprechendes „Schalenmodell“ der Atomkerne. Hier spielen die Nukleonen die Rolle der Elektronen. Genau genommen sind es die Quarks, aus denen die Nukleonen zusammengesetzt sind. Alles recht kompliziert!

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Letzte Überarbeitung: 19. Februar 2008, Dagmar Wiechoczek