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F: Ich habe im Keller PET-Flaschen mit Sprudel stehen. Im kalten Keller sind sie regelrecht zusammengeschnurrt. Wenn die Flaschen in die warme Wohnung kommen, nehmen sie bald wieder ihre normale Form an. Gibt es dafür eine Erklärung?

A: In den Flaschen ist gelöstes Gas enthalten. Außerdem befindet sich über der Flüssigkeit Gas, das unter einem Druck steht. Dieser wird durch die Temperatur auf zweierlei Art und Weise beeinflusst:
1. Gas dehnt sich in der Wärme aus und zieht sich in der Kälte zusammen. Im geschlossenen Raum bedeutet das, dass der Innendruck steigt oder sinkt.
2. Mit fallender Temperatur löst sich mehr Gas in der Flüssigkeit; der Gasdruck sinkt weiter ab.
Aufgrund des sinkenden Gasdrucks dellen sich die Flaschen unter dem von außen einwirkenden Luftdruck ein.
Umgekehrt verläuft alles beim Erwärmen. Dann können die Sprudelflaschen sogar platzen.
Die PET-Flaschen wirken wie Gasthermometer. Das sind besonders empfindliche Thermometer, die statt einer Flüssigkeit (Quecksilber oder Alkoholmischungen) ein Gas enthalten. Mit denen kann man regelrechte Temperaturmessungen durchführen.

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F: Als Klassenlehrerin einer 5. Klasse beginne ich mit ersten Vorüberlegungen für unser Schulfest im Mai. Unsere Realschule hat z. Z. 830 Schüler, alle Klassen bereiten etwas vor, ebenso elterngruppen - entsprechend viel Betrieb wird da. Meine Schülerr wünschen sich etwas aus der Chemie, was mich als Chemielehrerin durchaus freut.
Zwar soll auch fachliche Grundlagen berücksichtigt werden, doch es handelt sich um ein Fest bei dem der Spass im Vordergrund stehen soll.
Ganz grob habe ich als Arbeitsthema: Luft und andere Gase. Ihre Seite zum Wiegen der Luft hat mich weiter inspiriert.
Ich denke daran eine 20 l Flasche Helium zu besorgen - das ist ungewöhnlich und zieht ´Besucher´ an.
Gibt es irgendwelche Bedenken Schüler eine kleine Menge (etwa einen kleinen Luftballon voll) einatmen zu lassen, damit sie den Mickey-Mouse Effekt erleben können?
Mir fallen keine Gefahren ein, die auftreten können, solange nur kleine Mengen verwendet werden.

A: Mit Helium können Sie experimentieren. Achten Sie aber darauf, dass Sie die Kinder nicht ersticken... Wichtig ist auch, dass Sie die Gasflaschen wirklich gut fixieren, damit sie nicht umgestoßen werden können.

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F: Ihr Experiment mit dem Luminol ist sicherlich "so" ganz gut (habe es auch ihrer Beschreibung nach gemacht und bin zu einem positivem Ergebnis gekommen). Allerdings habe ich einwenig ausprobiert, und bin zu einer Möglichkeit gekommen, die es wesentlich einfacher macht, mit weniger und einfacheren Substanzen arbeiten zu können - dennoch aber zum selben Ergebnis zu kommen:
Für Luminol brauchen wir ja: Dest. Wasser / Natriumcarbonat / Natriumperborat / 3 Aminophtalsäurehydrazid

Zwar konnte ich das 3 Aminophtalsäurehydrazid nicht vereinfachen, fand aber herraus, dass man anstadt Natriumcarbonat und Natriumperborat auch ganz normalen, handelsüblichen "Oxi Action Reiniger" nehmen kann!

Für 150ml Luminol brauchen wir dann:

- 150ml dest. Wasser
- 0.1g 3 Aminophtalsäurehydrazid
- 2g "Oxi Action"

Das ergebniss ist wirklich das Selbe, nur das die Vorbereitungszeit um ein vielfaches geringer ist.

Zusatzinfo: da ich ja für das Experiment viel Sauerstoff brauche, habe ich vorerst die Sauerstoff Konzentrationen in verschiedenen Oxi - Produkten getestet:

- "Vanish Oxi Action Max" (welches extrem teuer war; ca. 6€)
- "Una Oxi-Fix" (so 'n Aldi Produkt für 2€)

Dabei kam heraus:
*Zum besseren Verständnis: der Sauerstoff wurde Pneumatisch - in Wasser - aufgefangen*
bei:
1,5g Vanish haben wir eine Sauerstoffkonzentration von 87ml (Volumen) pro 1,5g
&
1,5g Una Oxi - Fix haben wir eine Sauerstoffkonzentration von 167ml (Volumen) pro 1,5g

Fazit (oder: ganz einfach gefasst): Das Markenprodukt "Vanish" ist zwar 3x so teuer wie das Aldi Produkt, enthält aber etwa halb sowenig Sauerstoff!!

Nun gut, ich hoffe sie können etwas mit meinem kleinen Experiment anfangen, und es nutzen, um den anderen Chemie begeisterten Naturen eine schnellere und billigere Alternative zum Nachweis okkulter Blutspuren zu zeigen.

Über eine Antwort per Mail, Tipps oder Anregungen würde ich mich freuen, hochachtungsvoll,

Max Seeburg
Schüler am Gymnasium Eppendorf, Hamburg (max_seeburg@web.de)

A: Danke für den Hinweis.
- Dass Sie um das 3-Aminophtalsäurehydrazid nicht herumkommen, haben Sie wohl gemerkt. Die Lumineszenz-Reaktion beruht ja gerade auf diesem Stoff.
- Was allerdings das Oxidationsmittel angeht, haben Sie Recht. Klar ist, dass man auch andere oxidierende Sachen nehmen kann. Nur ist unser Rezept zeitlos, denn ich wette, dass das Una Oxi in ein-zwei Jahren nicht mehr am Markt ist. Außerdem kommen bei solchen Rezepten wie dem Ihren immer Fragen wie: "Können Sie mir sagen, was in Una Oxi drin ist, und dann auch noch, was bei Una Oxi wirkt und warum?"
Also bleiben wir beim H₂O₂ oder Natriumperborat.
Das Experiment funktioniert übrigens auch mit Vollwaschmitteln, die Bleichmittel (Natriumperborat nebst Bleichaktivatoren) enthalten... Oder mit chlorhaltigen Reinigern. Mit Ozon beschreiben wir es übrigens auch. Sogar Etherperoxide sollen wirken. Zu denken ist auch an Zahnbleichmittel oder Blondierhilfen. Die enthalten Carbamidperoxid (siehe unseren Tipp des Monats November 2005).

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F: Neulich hörte ich vom folgenden Fall:
Bei Zugabe von Zucker spritzt in der Mikrowelle erhitztes Wasser aus dem Glas?
Stimmt das? Und wenn ja - warum?

A: Warum probieren Sie es nicht einfach selbst aus?
Beim Kochen von Wasser gibt es Wasserdampfblasen. Die Blasen zerfallen beim reinen Wasser sofort, das Wasser dampft, wenn auch blubbernd, ab.
Zucker löst sich hervorragend in Wasser und "verzahnt" sich regelrecht mit ihm, indem es sich über recht stabile Wasserstoffbrücken bindet.
Ab einer gewissen Konzentration bestehen die Blasen statt aus Wasser aus hochkonzentrierter, sämiger, klebriger Zuckerlösung - damit sind sie stabiler, und es gibt eine Reihe von starken Siedeverzügen, die das Wasser hinausschleudern.

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F: Zurzeit findet man auf dem Markt verschiedene Wohnraumfarben mit fotokatalytischen Eigenschaften. Sie sollen schadstoffhaltige Luft reinigen. In den technischen Merkblättern wird das fotokatalytisch wirksame Pigmente Titandioxid genannt. Da Titandioxid in den meisten weissen Farben schon seit jahrzehnten eingesetzt wird, versuche ich mir zu erklären wie dieses Pigment plötzlich solche hervorragenden Eigenschaften hat. Sollte die aufkommende Nanotechnologie darür eine Antwort bereitstellen?
Was soll ich von dieser Werbetrommel halten ..............ist da etwas dran?

A: Den Effekt gibt es, aber nur in der Welt der Nanotechnologie. Es handelt sich um eine Redoxkatalyse an den Oberflächen von Nanopartikeln, bei der die aufzuwendende Energie aus dem Licht stammt.
Sie wundern sich über das scheinbar inerte Titandioxid. Wohl gemerkt, es handelt sich um eine Struktur von Nanopartikeln und nicht um das grobe Zeugs, was in der üblichen weißen Wandfarbe zu finden ist.
Ich zitiere aus einer Vortragsankündigung: "Nanotechnologie zeichnet sich durch den Effekt aus, dass aufgrund der Nanoskaligkeit der Komponenten neue Funktionalitäten entstehen, die zu neuen oder verbesserten Produkteigenschaften führen."

Durch Bestrahlung von Nano-Titandioxid werden negative und positive Ladungen getrennt. Es entstehen Elektronen-Loch-Paare.

TiO₂ + h · n ———> TiO₂(e^- + h⁺)

(Das Symbol h⁺ steht für das englische hole, Loch.)

Die Elektronen werden auf Akzeptormoleküle übertragen, die dabei reduziert werden. Umgekehrt übertragen Donatormoleküle Elektronen auf die Löcher und werden dabei oxidiert. Insgesamt findet dabei ein Redoxprozess statt.

Zusätzlich bilden sich dabei aus Wasser und Sauerstoff OH· -Radikale sowie Wasserstoffperoxid, die zusätzlich desinfizierend wirken.

TiO₂(h⁺) + H₂O ———> TiO₂ + OH· + H⁺

2 OH· ———> H₂O₂

Titandioxid spielt hier die Rolle eines Redox-Katalysators. Er verarbeitet die Strahlungsenergie h · n zu chemischer Energie.

Das Ganze ist analog wie bei einer Elektrolyse oder bei einem Galvanischen Element. Dort laufen ebenfalls im Rahmen eines Redoxprozesses Reduktion und Oxidation an getrennten Orten ab. Dabei wird elektrische Energie zugeführt (Elektrolyse) oder abgeführt (Galvanisches Element).

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