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F: Mein Name ist (…), ich bin 26 Jahre alt und schreibe gerade meine Examensarbeit im Fach Chemie (LAR) an der Universität (…).
Gegenstand meiner Arbeit ist die Ausarbeitung einer Versuchsreihe zum Thema "Gestein" - und zwar für den Primarbereich. Da ich bisher keinerlei "Bildungsstandards" für das Fach Chemie im Primarbereich gefunden habe und mein Betreuer diese verlangt (sie aber selbst auch nicht gefunden hat), wende ich mich nun an Sie.
Es geht im Wesentlichen darum, das Thema "Gesteine" im Sachunterricht einzubauen bzw. die Naturwissenschaften (ähnlich wie das Erlernen von Fremdsprachen) bereits im Primarbereich zu etablieren. Bei meiner Recherche bin ich auf Ihre Seite gestoßen und erhoffe mir den einen oder anderen Tipp.

Ich danke Ihnen und freue mich auf eine Rückmeldung Ihrerseits.

A: Soviel ich weiß, gibt es für die Primarstufe keine Bildungsstandards für Chemie, sondern nur für Naturwissenschaften.

Zu Ihrem Thema haben wir eine Webseitengruppe ins Netz gestellt:

http://www.chemieunterricht.de/dc2/fossil

Da gibt es viele einfache Experimente zu Ihrem Thema.

Ansonsten haben wir in unserem Grundschulbereich sicherlich auch das eine oder andere im Angebot:

http://www.chemieunterricht.de/dc2/grundsch.htm

Außerdem ist mittlerweile ein Lehrwerk vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit – Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung (ISB) herausgegeben worden: Lernort Geologie. Sehr empfehlenswert - teilweise auch für die Grundschule.

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F1: Mein Name ist (…), ich gehe in den 12. Jahrgang und schreibe zurzeit eine Facharbeit in Chemie mit dem Thema: Nachweis von Farbstoffen in Süßigkeiten mittels Dünnschichtchromatographie.
Die Extraktion der Farbstoffe aus den Süßigkeiten (HARIBO Fruchtschnecken, HARIBO Picco Balla und Cupa Chups Zungenmahler) hat gut geklappt.
Bei der Chromatographie gab es jedoch Probleme. Ich habe ein Fließmittel benutzt das aus 20ml Calciumcitratlösung (2,5%ig), 5ml Ammoniaklösung (5%ig) und 3ml Methanol besteht und DC-Folien die mit Kieselgel beschichtet sind benutzt. Außerdem habe ich ein Testfarbstoffgemisch der Firma Hedinger mitlaufen lassen.
Das Fließmittel ist nicht höher, als die am höchsten gewanderten Farbstoffe selber, gewandert. So haben sich "die oberen 3" der im Testgemisch enthaltenen Farbstoffe nicht getrennt (sondern sind in einer Mischung zusammen geblieben). Woran könnte dies liegen?
Würde eine andere Zusammensetzung des Fließmittels das Ergebnis verbessern?
Würde der Versuch mit Cellulose beschichteten DC-Folien das Ergebnis verbessern?

A1: Meine Fragen an Sie:
1. Warum haben Sie gerade dieses Laufmittel genommen? Waren das Angaben zum Testgemisch von Hedinger? Das müssen Sie erst einmal in den Griff bekommen.
Als Laie kann man viele Fehler machen, zum Beispiel hinsichtlich der Kammersättigung, Verwendung von Uralt-DC-Platten usw.. Auch sind Fehler bei der Herstellung des Fließmittel-Gemischs denkbar. Zum Beispiel verdorbene („versiffte“) oder verwechselte Chemikalien: Allein schon Ihr Calciumcitrat: Es gibt eigentlich nur tri-Calciumdicitrat-Tetrahydrat zu kaufen. Das ist schwerlöslich: Löslichkeit 0,85 g/L (18 °C). Wie Sie damit eine 2,5%ige Lösung (also 25 g/L) herstellen können, ist mir nicht klar.

2. Qualitative Nachweise führen können Sie nur, wenn Sie die vermuteten, identischen Stoffe mitlaufen lassen. Was wissen Sie also über die Farbstoffe, die Haribo verwendet? Gibt es da Angaben, zum Beispiel E-Nummern? Diese müssen Sie sich besorgen, um die Rf-Werte zu vergleichen.

Ob ein anderes Trägermaterial hilft, kann dann geklärt werden.

F2: Vielen Dank für Ihre schnelle Antwort.
Ich habe dieses Laufmittel genommen weil es die Angaben auf dem Testfarbstoffgemisch sind und außerdem habe ich auch eine weitere Anleitung im Internet gefunden die auch dieses Fließmittel benutzt.
Das einzige was ich geändert habe war, das ich Calciumcitrat statt Natriumcitrat genommen habe weil wir nur das in der Schule hatten. Mein Lehrer meinte aber das würde beides funktionieren.

Ich musste die Calciumcitrat Lösung selber herstellen da ich nur Calciumcitrat als Feststoff zur Verfügung hatte …. Ich habe einfach 0,5 g in 20ml Wasser aufgelöst und das hat auch sehr gut geklappt…

Ich habe mir auch gedacht, dass das vielleicht nicht die beste Lösung war deswegen habe ich es auch mit einem Fließmittel probiert bei dem ich das Calciumcitrat weggelassen habe. Das hatte aber genau die gleiche Wirkung. Ich denke mein größtes Problem ist das die Fließmittelfront nicht weiter wandert als die Farbstoffe die es transportiert. Woran könnte dies liegen?

Ich habe das Testfarbstoffgemisch von Hedinger mitlaufen lassen in dem die Farbstoffe enthalten sind die laut Packungsangaben auch in den HARIBO Süßigkeiten enthalten sind.

A2: Sie können nicht einfach eine Rezeptur ändern, nur weil Sie eine Chemikalie nicht haben. Und ich glaube immer noch nicht, dass Sie dabei auch wirklich Ca-Citrat genommen haben, denn das ist – wie ich schon gesagt habe - sehr schwerlöslich. Man nutzt dies z. B. aus, um Citronensäure aus Citronensaft abzutrennen. In unserer Webseitengruppe „Chemie um die Zitrone“ schildern wir das ausführlich.

F3: Vielen Dank für die schnelle Antwort.

Ich habe die Rezeptur geändert weil mein Chemielehrer meinte, dass es nichts ausmachen würde wenn ich statt dem Natriumcitrat Calciumcitrat benutzte. Ich werde nochmal genau schauen was auf dem Behälter des Stoffes stand.

Haben Sie eine andere Idee wie ich ein Fließmittel herstellen kann das das die gleiche Wirkung hat und ohne Natriumcitrat herstellbar ist?

Ich habe auch nochmal im Internet nachgeschaut und dort bei Seilnacht eine Versuchsanleitung gefunden in der statt der Natriumcitratlösung 2 Spatelspitzen Natriumcitrat hinzugegeben werden.

F4: Hallo Herr Professor Blume,

Ich habe noch einmal nachgeschaut und es hat sich herraus gestelltdas ich Kaliumcitrat zur Herstellung der Lösung benutzt habe.
Und ich habe auch nochmals meinen Lehrer gefragt, welcher meinte, dass es nichts ausmachen würde wenn ich Kaliumcitrat statt Nariumcitrat benutze.

Auf der Anleitung der Firma Hedinger stand, dass man Cellulose DC-Folien benutzten solle. Diese hatten wir jedoch nicht in der Schule. Somit stellt sich jetzt für mich die Frage ob ich diese persönlich besorgen soll.
Denken Sie, dass es einen Unterschied geben würde wenn ich Cellulose DC-Folien statt Kieselgel DC-Folien benutzten würde?

A3/4: Sie müssen noch lernen, dass verschwendete Zeit auch Geld kostet. Wenn Sie sich überhaupt nicht an die Vorschriften halten, geht´s einfach nicht.

Ich meine, von jetzt ab wird Ihnen Ihr Lehrer gerne weiterhelfen.

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F: Ich gehe zurzeit in die zwölfte Klasse und habe mich entschlossen in meinem LK Chemie eine Facharbeit über das Thema Fette zu machen. Nun bin ich am Überlegen wie meine praktische Arbeit aussehen könnte.
Ich hatte mir überlegt einen analytischen Vergleich zwischen Butter und Margarine (Gesundheitscheck, was von beiden gesünder ist) zu machen, indem ich sie aufspalte und nach gewissen Kriterien untersuche. (Bsp. Omega-3-Fs...),
Ist dies mit schulischen Mitteln überhaupt möglich? Dachte bisher an eine hydrolytische Esterspaltung.
Könnten sie mir ggf. Versuche/ Ideen zukommen lassen, die zum Thema "fettspaltung und Analyse des Fettes" sind und hätten sie auch Versuche außer ihrerer Kalt- und Heiß Extraktion zum Thema Fettgewinnung aus Samen?

A: Zur Auftrennung und zur Analyse sind mir keine für die Schule geeigneten Experimente bekannt. Die zu trennenden Substanzen ähneln sich zu stark. Analysen (wie Sie es planen) gelingen nur unter hohem apparativen Aufwand.

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F: Zuerst möchte ich mich bei ihnen für ihre tolle Website bedanken! Ich erarbeite im Moment eine Abitur-Facharbeit zum chemischen Kampstoff Sarin und ihre Website hat mir bereits einen guten Überblick über das Thema verschafft. Ich habe nun allerdings noch einige kleine Fragen, die ich auch nach Rücksprache mit einem anderen Chemiker nicht 100% beantworten kann. Ich würde mich sehr freuen wenn Sie mir weiterhelfen könnten.

Erstens verwirrt mich die Strukturformel Sarins sehr, da es anscheinend zwei verschiedene Strukturen gibt. Zum einen, die u.a. auf ihrer Website (c2/kampfst/)angegebene. Bei welcher Sauerstoff gegenüber der Methylgruppe und Fluor gegenüber dem Isopropyl liegt

und zum anderen diese hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Sarin.

Bei welcher Sauerstoff gegenüber dem Fluor und die Methylgruppe gegenüber dem Isopropyl liegt. Beide Strukturen konnte ich auch in der Fachliteratur finden, allerdings ohne Verweise auf die jeweils andere. Auch in den Synthesen wird nie auf eine besondere Struktur eingegangen. Gerade bei Methylphosphonsäuredifluorid als Vorstufe, müssten ja beide Strukturen zu jeweils 50% entstehen.
Kann es also sein, dass sich diese beiden Strukturen in ihrer Wirkung nicht unterscheiden und deshalb zusammengefasst werden können?

Meine zweite Frage betrifft auch die Struktur des Moleküls: Warum benutzt man Isopropanol und nicht Ethanol oder irgendeinen anderen Alkohol? Könnte dies darin begründet liegen, dass die "sperrige" Raumstruktur von Isopropanol es verhindert, dass zwei Moleküle an das Phosphoratom binden und somit alle Fluoratome ersetzen würden? Oder ist die Isopropylgruppe für die passende Form verantwortlich, die eine Bindung an das aktive Zentrum der Acetylcholinesterase zulässt?

Drittens ist auch die Nomenklatur der Säuren des Phosphors schwierig zu verstehen. Ich meine verstanden zu haben, dass in PhosphoRsäuren der Phosphor die Oxidationszahl V hat und in PhosphoNsäuren die Oxidationszahl III. Ist die Oxidationsszahl das Unterscheidungskriterium für die Nomenklatur?

Viertens noch eine schnelle Frage zur Nomenklatur von Estern. Methylfluorphosphonsäureisopropylester besitzt eine Isopropylgruppe, die über eine Esterbindung gebunden ist. Wie bennen ich nun zum Beispiel ein Molekül mit der Formel P(OCH(CH3)2)3, also ein Phosphoratom mit 3 gebundenen Molekülen Isopropyl? Phosphonsäuretriisopropylester oder PhosphonsäuretriisopropylTRIester? bezieht sich das -ester am Ende des Namens auf die Art der Bindung des Isopropyls oder auf die Anzahl der Esterbindungen im ganzen Molekül?

Ich weiß, dass ich leider sehr spezielle Fragen gestellt habe, aber ich muss eine wissenschaftlich fundierte Facharbeit abliefern und möchte deshalb möglichst alle Fragen klären. Wenn sie eine Frage nicht beantworten können, wofür ich natürlich vollstes Verständnis habe, wäre ich sehr froh wenn sie mir entweder weiterführende Literatur oder einen Kollegen, den ich kontaktieren könnte, empfehlen würden.
Ich möchte schon im Vorraus für ihre Zeit und Mühe bedanken.

A: Zu Ihren Fragen:

1. Sarinstruktur
Sarin ist um das P-Atom herum teraedrisch gebaut und deshalb tatsächlich chiral. Aber da seine Wirkung nicht auf seiner Chiralität beruht (das wäre der Fall bei Hemmprozessen, die aufgrund von sterisch passenden Enzymzentren erfolgen), sondern auf dem Abgang eines Fluorid-Ions und irreversibler Bindung an das aktive Zentrum der AChE, ist es egal, welches Stereoisomere man einsetzt. Beide sind gleich giftig. Eine Racemattrennung ist deshalb nicht notwendig, sie wäre auch nicht sonderlich angenehm….

2. Isopropanol statt Ethanol
Der Isopropylrest hat als sekundäres System einen stärker elektronenschiebenden induktiven Effekt (+I) als der Ethylrest. Damit unterstützt es den Abgang des Fluorid-Ions.
Außerdem passt es besser in das aktive Zentrum der AChE.

3. Nomenklatur I
Man spricht bei dieser Stoffgruppe ganz offiziell von Phosphorsäureestern. Schulbehörden und Lehrer sind aber päpstlicher als der Papst… Also: Eine Phosphonsäure H-PO(OH)₂ ist das Tautomere zur Phosphorigen Säure P(OH)₃. (Malen Sie sich die Strukturen mal hin!) Wenn das H durch eine Methylgruppe ersetzt ist, haben Sie die Methylphosphonsäure. Dann können Sie noch eine Hydroxygruppe durch F ersetzen. Nach Veresterung der zweiten OH-Gruppe entsteht Sarin = Methylfluorophosphonsäureisopropylester.
Mit Wertigkeiten würde ich hier nicht argumentieren.

4. Nomenklatur II
Bei Ihrer Verbindung P(OCH(CH₃)₂)₃ handelt es sich um den Trialkylester der phosphorigen Säure und nicht der Phosphonsäure. Chemisch richtige Bezeichnung: Phosphorigsäuretriisopropylester oder Triisopropylphosphit.

Als Literaturangaben können Sie auch Internet-Zitate angeben. Das ist heute auch an den Universitäten so üblich.

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F: Hallo Herr Blume,
ich habe gleich mehrere Fragen an Sie. Ich habe schon im Internet nach Anleitungen gesucht jedoch kaum genaue, bzw. ziemlich komplizierte Versuchsanleitungen gefunden.
Ich schreibe in Chemie eine Facharbeit über den Coffeingehalt in verschiedenen Lebensmitteln. Ich habe schon ihre Anleitung über die Extraktion von Coffein aus Tee mir angeschaut. Ich wollte es nur mit Kaffee machen. Läuft der Versuch genauso ab? Des weiteren möchte ich den Coffeingehalt in Cola und Red Bull bestimmen, reicht es einfach aus es mit Chloroform zu mischen und dann irgendwie verdampfen. Mein Lehrer wollte gerne, dass ich den Gehalt mit Hilfe eines Photometers bestimme, er hat selbst jedoch noch nie damit gearbeitet, ich weiß aber, dass ich zuerst eine Eichkurve erstellen muss. Reicht es aus das reine Coffein in Wasser zu lösen?
Ich würde mich über eine Antwort von ihnen sehr freuen und danke schon mal im Voraus.
MFG

A1: Ich nehme an, dass der Versuch gleich verläuft, wenn Sie statt Teeblättern grüne Kaffeebohnen nehmen. Bei gebranntem Kaffee reicht Soxhlet-Extraktion der zerkleinerten Bohnen mit Chloroform aus. Wie es bei wasserhaltigen Getränken ist, weiß ich nicht. Fragen Sie ein chemisches Untersuchungsamt.
Zu den Eichkurven: Nehmen Sie zuerst das Spektrum von Coffein auf. Falls Sie fragen wollen: Mir liegt kein Spektrum vor. Aber ich kann sagen, dass es im UV-Bereich absorbiert. Dann wählen Sie die optimale Wellenlänge.
Nach meiner Meinung würde allein die Gewinnung von Coffein aus Kaffeebohnen für eine Facharbeit ausreichen.

F2: Danke für ihre Hilfe. Ich habe eben Emails zu verschiedenen chemischen Versuchungsämtern geschrieben. Und werde am Montag mit meinem Lehrer über die Facharbeit noch einmal sprechen und genau planen.
Nochmals vielen Dank für ihre Hilfe
MFG

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