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F: Schönen guten Tag Herr Blume,
ich habe im Rahmen meines Chemie-LK's ein Referat über Kunststoffe zu halten mit dem Thema: 'Kunststoffe: Abfallproblematik, Vermeidung und Verwertung'.
Zur Kunststoffverwertung lässt sich im Internet, unter anderem ja auch auf ihrer Seite einiges finden. Die Vermeidung durch abbaubare Kunststoffe habe ich bereits auch abgearbeitet. Jedoch komme ich bei der Abfallproblematik nicht weiter. Mein Lehrer meinte ich soll bringen, warum denn Kunststoffe so resistent gegen sämtliche Einflüsse wie Bakterien und Säuren sind. Jedoch finde ich dazu einfach nichts und der Lehrer meinte ich sollte suchen, irgendwo würde sich sicherlich etwas finden lassen. Jedoch komm ich einfach nicht voran.
Könnten sie mir vielleicht helfen? Das wäre super!
Ich würde mich sehr über eine Antwort freuen!
Schönen Abend noch,
Schönen Gruß
(…)

A: Es stimmt überhaupt nicht, dass Kunststoffe generell stabil sind gegen Säure- oder Bakterieneinflüsse. Es gibt bekanntlich eine Vielzahl von chemisch höchst unterschiedlichen Kunststoffen. Einige sind sehr stabil gegen Säuren, andere wie die Polyester weniger. Stabil gegen Säuren sind nur diejenigen, die den Protonen keine Angriffsmöglichkeit bieten – wie die Polyalkane (z. B. PE und PP sowie PS und PVC) oder Teflon. Denn der Abbau von Kunststoffen wird durch den Angriff von Protonen auf die Esterbindung eingeleitet.

Falsch ist auch die Aussage hinsichtlich der Stabilität gegenüber Bakterien (ich erweitere: und Pilze). Es gibt mittlerweile Mikroorganismen, die hervorragende Abbauarbeit leisten. Vergessen wird nur, dass sie dabei meistens auch Sauerstoff gebrauchen, der auf den Deponien fehlt.

Instabilität zeigen die Kunststoffe vor allem auch gegenüber dem kombinierten Angriff von UV-Strahlung und Sauerstoff bzw. Radikalen. Die Kunststoffe sind nur so lange stabil, bis die Schutzstoffe, die man ihnen zugefügt hat, abgebaut sind. Dann zerfällt eine PE-Flasche äußerst rasch – wie man an den alten Farbeimern, die man gern im Garten herumstehen lässt, sieht.

Polyester und Plexiglas (PMMA) sind äußerst empfindlich gegenüber Laugen. Letztere dienen ja auch zur Verseifung kleinmolekularer Ester wie den Triglyceriden (-> Seifenherstellung!).

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F: Hallo Herr Blume!
Mir liegt folgende Frage auf dem Herzen: warum ist der Ladungsschwerpunkt bei polaren Molekülen verschoben und warum fallen sie bei unpolaren zusammen?
Gruß, (…)

A: Zunächst einmal: Chemische Bindungen kommen dadurch zustande, dass zwischen den beteiligten Atomen Elektronen ausgetauscht werden. Wir müssen folgende Fälle unterscheiden:

-	Die Moleküle bestehen aus einer Atomart: Die Atome teilen sich die Elektronen, so dass diese zwischen den Atomen gleich verteilt sind. Das Molekül ist dann unpolar. Beispiele: Elementmoleküle: Cl2, N2, H2.
-	Die Moleküle bestehen aus mehr als einer Atomart: Hier werden die Elektronen mehr zu einem Atom hingezogen. Dadurch kommt es zu einer Ladungs-Ungleichverteilung. Das Molekül erscheint nach außen hin polar. Beispiele: H->Cl, H2->O.

Man erklärt das gern mit der Elektronegativität (EN) der Elemente:

-	Sind die EN-Unterschiede der an der Bindung beteiligten Elemente groß, gibt es polare Moleküle (oder sogar ionische Verbindungen wie NaCl).
-	Sind die EN-Unterschiede klein oder gleich Null, gibt es unpolare Moleküle.

Bei komplizierter zusammengesetzten Molekülen bestimmt trotz größerer EN-Differenz zwischen den Elementen außerdem noch die Molekül-Geometrie die Lage des Schwerpunkts. So ist Methan (C<-H₄) als total symmetrisches Tetraeder unpolar, obwohl die EN von C größer ist als die von H. H₂->O dagegen ist als gewinkeltes Molekül stark polar.

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F1: Betreff: Gasentwicklung bei Milchsäuregärung
Bei der Herstellung von Sauerkraut entsteht nicht wenig Gas (ich vermute mal CO₂ und vielleicht etwas Methan?). Nach der chemischen Formel sollte aber nur Glucose in Milchsäure umgewandelt werden, ohne Gasproduktion. Ich habe auf Ihren "Sauerkraut-Seiten" dazu nichts gefunden. Wissen Sie, aus welcher Reaktion das Gas entstammt ?
Ich habe Sauerkraut protionweise in einem Gefrier-Plastikbeutel erzeugt. Da kann man die Restluft (Sauerstoff) und später das Gas sehr leicht durch Pressen (und wiederverschließen) aus dem Ansatz entfernen.

A1: Ihre Sauerkrautgewinnung im Gefrierbeutel ermöglicht die Analyse des aufgefangenen Gases, z. B. per Gaschromatographie. Es kann sich bei dem Gas um alles Mögliche handeln. Denn Fehlgärungen kann man nicht ausschließen. Die Vermutung jedoch, dass es sich hauptsächlich um CO₂ handelt, ist richtig.

Sie dürfen nicht annehmen, dass am Gärungsprozess, der zu Sauerkraut führt, nur die Milchsäure herstellenden Bakterien arbeiten und diese nur Milchsäure herstellen. Es gibt daneben noch viele andere Organismen und entsprechend viele verschiedene Gärungswege, die von ihnen beschritten werden. So sind auch Hefen beteiligt. Das führt dazu, dass in frischem Sauerkraut 0,2-0,8 % Alkohol enthalten sein kann! Außerdem besteht das Säuremuster nicht nur aus Milchsäure, sondern daneben gibt es noch Essigsäure und sogar auch Ameisensäure. Freie Fettsäuren wie die ungewöhnliche n-Heptansäure (Oenanthsäure) oder die n-Octansäure sind ebenfalls im Gemisch enthalten. Nicht zu vergessen ist die Bildung von Aromastoffen. Sie sehen also, dass es ausreichend Möglichkeiten gibt, um CO₂ zu bekommen!

Noch eine Anmerkung, weil das öfter gefragt wird: Durch das saure Milieu um pH-Wert 3,6, das sich schon innerhalb der ersten zwei Tage ausbildet, werden Mikroorganismen wie Pilze am Wachstum gehindert. Hinzu kommt, dass das saure Milieu des Sauerkrauts für die Stabilisierung des Ascorbinsäuregehalts sorgt.

F2: Vielen herzlichen Dank wieder einmal für Ihre ausführlichen Antworten!

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F: Betreff: Ionen im Mineralwasser - aus welchen Salzen stammend?
Seit vielen Jahren beschäftigt mich eine Frage, die ich mir selbst nur vage mit Begriffen wie "unterschiedliche Löslichkeitsprodukte, Fällungsreaktionen usw." beantwortet habe. Auch meine (Fach!)-Kollegen konnten mich nicht wirklich befriedigend aufklären. Nun wende ich mich doch lieber an den echten Fachmann - also an Sie!

Auf Etiketten von Mineralwasserflaschen ist oft Art und Menge der gelösten Ionen aufgelistet. Gibt es eine Möglichkeit herauszufinden, aus welchen Salzen ("Ionenkombinationen") diese Ionen ursprünglich stammen? Sind in dem Mineralwasser z.B. Magnesium-, Natrium-, Sulfat- und Chlorid-Ionen enthalten, könnten sie ja aus den ursprünglich festen Salzen Magnesiumchlorid und/oder Natriumchlorid und/oder Magnesiumsulfat und/oder Natriumsulfat stammen.

Und, falls es nicht zu unverschämt ist, noch eine Ergänzungsfrage: Ist es zu erwarten, dass ich beim Eindampfen des Mineralwassers (überwiegend) diejenigen Salze erhalte, die ursprünglich (vor dem Auflösen) vorhanden waren? (Meine Vermutung: Nicht eindeutig zu beantworten, weil es vom jeweiligen Gemisch abhängt - z. B. davon, ob es beim Auflösen des Salzgemisches zu Fällungsreaktionen kam).

Viele Grüße und herzlichen Dank - auch für Ihre wunderbare Seite!

Ihr Stammleser (…)

A: Bleiben wir bei den wesentlichen Ionen, die sich in einem Mineralwasser befinden, also Natrium-, Magnesium- und Calcium-Ionen sowie Hydrogencarbonat-, Sulfat- und Chlorid-Ionen. (Eisen und Mangan hat man vorher entfernt. Phosphat und Silicat sind wegen der Schwerlöslichkeit bzw. rascher Wiederausfällung kaum enthalten. Nitrat wird als Schadstoff eliminiert.)

Beantworten wir zunächst die zweite Frage: Wenn Sie das Lösungsgemisch eindampfen, werden Sie schon nach den Gesetzen der Permutation eine Reihe von Substanzen erhalten, wie Natriumchlorid (Steinsalz), Natriumsulfat (Glaubersalz) oder Natriumhydrogencarbonat (Natron) oder Natriumcarbonat (Soda). Analog gibt es die Salze von Magnesium (z. B. Bittersalz oder Magnesiumcarbonat) und Calcium (Gips oder Calciumhydrogencarbonat bzw. Kalkstein). Dazu kommen Mischsalze wie Dolomit (Mg,Ca)CO3. Hier spielen aber auch die relativen Mengenanteile der Ionen eine Rolle, denn jedes der genannten Salze hat seine Löslichkeitsgrenzen (definiert durch Löslichkeit oder durch das Löslichkeitsprodukt).

Nun zur ersten Frage: Diese beim Eindampfen von Mineralwasser erhaltenen Salze waren aber nicht unbedingt diejenigen, aus denen das Mineralwasser die Ionen herausgespült hat. Es ist kaum ein Mineralwasser denkbar, welches aus Salzlagerwasser hergestellt wird, denn es ist viel zu NaCl-haltig. Die ursprünglichen Gesteine können kompliziert zusammengesetzte Silicate, Sulfate, Chloride oder Carbonate gewesen sein. Das hängt in unübersichtlicher Art und Weise von den Gesteinen, die das Grundwasser passiert hat, und von deren Löslichkeit ab. Denken Sie daran, dass Mineralwasser über 10 000 Jahre alt sein kann. Hinzu kommen noch die Temperatur und der Druck. So ist Mineralwasser aus der Vulkaneifel ganz anders zusammengesetzt als das aus dem Eifel-Devonkalk.

Durch Spurenanalytik kann man die Herkunft eines Mineralwassers eindeutig ermitteln. Dabei spielen auch die Isotopen der Elemente eine Rolle. Beliebte und äußerst spezifische Spurenleger sind auch die 4f-Elemente, die Lanthanoide.

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F: Lieber Professor Blume, auf ihren wirklich hervorragenden Seiten habe ich leider keine Antwort auf das folgende Problem gefunden. Mein Sohn sammelt Münzen; am liebsten mag er die ganz neuen. Daher meine Frage: Wie kann man die Münzen reinigen?
Wir haben gute Ergebnisse mit Limettensaft erzielt. Die Reinigungswirkung beruht ja vermutlich auf die Wirkung von Citronen-Säure. Kann man alle Säuren verwenden? Und läuft man dabei Gefahr die Oberfläche zu schädigen (Einfluss von Säurestärke und onzentration?)?

Nochmals ganz herzlichen Dank für das Angebot der Internetseite! Es ist ein breites Angebot toller Versuche, die aber eben nicht nur auf der Ebene des Phänomens stehen bleiben ("Knoff-hoff-Chemie", sondern chemisch fundiert erläutert werden!
Ihnen und ihrem Team daher noch viel Spaß in der Zukunft, so dass uns dieser "Schatz" auch weiter erhalten bleibt!
DANKE!

A: Das Reinigen von Münzen ist äußerst problematisch. Ein allgemein gültiges Rezept gibt es dafür nicht. Es gibt verschiedene Bäder und Tipps, die davon abhängen, aus welchem Metall die Münzen gefertigt sind. Bei kostbaren Münzen sollte man gar nicht erst versuchen, diese selbst zu reinigen. Es gibt Münzsammel-Vereine, die Sie beraten können. Ich gehe mal davon aus, dass Ihr Junior noch keine allzu kostbaren Münzen hat.

Grundsätzlich sollte sich Ihr Sohn angewöhnen, Münzen nur mit einer weichen Kunststoffpinzette und mit Handschuhen anzufassen. Verpackte Münzen sollten in ihrer Verpackung verbleiben.

Zunächst einmal sollte man die Münzen entfetten. Das geht gut mit einem weichen Tuch, das mit Alkohol oder Spiritus getränkt ist.

Sehr schlecht ist das Kratzen mit einem spitzen Gegenstand. Gleiches gilt für die Verwendung von grobem Schmirgelsand. Es gibt aber feine Reiniger wie Moc®, die ausdrücklich für empfindliche Oberflächen geeignet sind. Diese Reiniger kann man mit einer ausgedienten Zahnbürsteauftragen, wenn es sich um harte Münzen wie die Euromünzen handelt. Die kupfernen Cent-Münzen werden aber auch damit angekratzt. Diese Münzen sollte man nach dem Entfetten mit Säure behandeln.

Säuren sind nur dann von Nutzen, wenn die Beläge auch säurelöslich sind. Solche Überzüge können Oxide, Sulfide oder auch Kalkstein sein. Aber auch hier gibt es keine allgemeine Aussage: Das geht gut bei Kupferoxid, ist aber katastrophal, wenn Sie z. B. eine Aluminium- oder Eisenmünze haben. Sie müssen dann aufpassen, dass der Aufhellungseffekt nicht darauf beruht, dass die Säure das Metall oberflächlich zersetzt. Deshalb sollten Sie tatsächlich nur schwache und dazu noch verdünnte Säuren nehmen. Verdünnte Citronensäure oder Essigsäure sind schon richtig. Auf keinen Fall Salzsäure verwenden! Die zerlegt manchmal auch Messing, indem sie aus der Kupfer-Zink-Legierung das Zink herauslöst. So wird manche Messingmünze unversehens zu einer Kupfermünze. Schlimm sind Säuren auch bei Kupfermünzen mit offenliegendem Eisenkern (wie die alten 1- und 2-Pfennig-Münzen). Hier kommt noch der korrosionsfördernde Kontakt der beiden Metalle hinzu. Derartige mit Säuren behandelte Münzen fangen rasch an zu rosten.

Wichtig bei der Säurebehandlung ist aber immer: Geduld bewahren. Der Effekt der schnellen Reinigung ist oftmals mit einer Zerstörung der Münzen verbunden.

Silbermünzen reinigen Sie mit einem Silber-Tauchbad. Man kann auch Kochsalzlösung und Alu-Folie nehmen. Wir haben dazu einen Tipp des Monats. Goldmünzen dürfen nur entfettet werden.

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