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F: Zur Zeit schreibe ich im Leistungskurs Chemie eine Facharbeit über das Thema "Nachwachsende Rohstoffe - Chitin, Chitosan". Wie Sie vielleicht wissen, ist es mit Chitosan möglich, Schwermetalle aus Abwässern zu entfernen. Dies möchte ich gerne mit Cadmium beweisen, da dieser sehr häufig eingesetzt wird, z.B. in Batterien. Jedoch fehlt mir hierzu eine (schultechnisch durchführbare) Reaktion, mit der man den Cadmiumgehalt bestimmen kann (bei Kupfer ist dies mit Hilfe eines Fotometers möglich).

A: Dass Chitosan bei der Abwasserreinigung als Ionenaustauscher genutzt wird, weiß ich. Dazu haben wir ja auch einen Versuch.
Für halbwegs quantitative Analysen empfehle ich eine Anfrage an die Fa. Merck, die zu fast jedem Ion ein Nachweis-Set hat. Für den qualitativen Nachweis fällen wir mit H₂S oder Na₂S-Lösung gelbes CdS. Die Versuchsvorschrift findet sich im Versuch 45 "Qualitative Abtrennung von Cadmium-Ionen durch Ionenaustausch" in unserer Webseite "Ionenaustauscher".

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F: Können Sie mir bitte bei folgender Formel weiterhelfen? Ba(NO₃)₂. Was sagt diese Formel aus?

A: So genau weiß ich nicht, was Sie mit der Frage meinen. Ich versuch's einmal und gehe davon aus, dass Sie einen Behälter haben, auf dem das draufsteht, und nicht wissen, was das bedeutet.
Der Stoff heißt Bariumnitrat. Er wird genutzt als Farbträger bei Feuerwerkskörpern. Er ist giftig und fördert (wie alle Nitrate) die Verbrennung. Also vorsichtig damit umgehen. Er darf auch nicht erhitzt werden.

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F: Bin auf der Suche nach Informationen zur Verbrennung von Benzin auf Ihren Seiten fündig geworden. Es geht darum, vorübergehend, aus einer Notsituation heraus, in der Küche (u. U. unter einen aktiven Abzug) einen Expeditionskocher zu betreiben, der mit Gas, Benzin, Diesel oder Petroleum gefüttert werden kann. Außerdem sollte man ja generell über die Gefahren solcher Teile Bescheid wissen.
Welche Abgase entstehen bei der Verbrennung von Butan-/Propan-Gemischen, bzw. Reinigungsbenzin aus der Drogerie? Hat es Zweck, dies unter einer Abzugshaube zu tun, oder sind die Abgase vielleicht schwerer als Luft? Welche Unerschiede und Gefahren gibt es bezogen auf die unterschiedlichen Brennstoffe?

A: Wenn Sie den Expeditionskocher im Küchenraum offen betreiben, also ohne Anschluss an einen ziehenden Kamin, spielen Sie mit Ihrem Leben. Das betrifft zunächst die Abgase, die nicht abziehen. Mit dem Abziehen wird ja Frischluft zugeführt. Somit haben Sie unvollständige Verbrennung und eine hohe CO-Gefahr.
Hinzu kommt, dass die Brennstoffe verdampfen und hohe Explosionsgefahr besteht. Die Abgase sind übrigens schwerer als Luft.

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F: Ich habe Ihren Text über die Dichteanomalie von Wasser mit grossem Interesse gelesen. Dabei tauchte allerdings eine Unklarheit auf. Im zweiten Abschnitt steht: "...steigt die Temperatur mit der Tiefe des Sees an, um bei etwa 1.20m stehen zu bleiben." Handelt es sich bei den 1.20m um einen Druckfehler, denn es erscheint mir recht unlogisch, dass das Wasser bei dieser Tiefe schon einen solchen Druck erreicht?

A: Bei 1,20 m Tiefe übt die Wassersäule bereits einen Druck von 0,12 atm (ungefähr 0,122 bar) auf das darunter liegende Wasser aus. Das ist soviel, dass Sie in dieser Tiefe zum Beispiel nicht mehr schnorcheln können, weil Ihr Brustkorb so zusammengedrückt wird, dass Sie nicht mehr selbständig atmen können. Deshalb muss Ihre Atmung mit entsprechenden Tauchgeräten mit hohem Gegendruck unterstützt werden (Aqualunge).
Diese Anomalie und die damit verbundene Kälte von 4 °C wirken sich zum Beispiel in der Gefährlichkeit von Baggerseen aus; es ist bekannt, dass das austauscharme Wasser von Baggerseen trotz warmer Oberfläche schon bei etwa 1,50 m Wassertiefe dermaßen kalt ist, dass erhitzte Personen, die hineinspringen, darin einen Herzschlag aufgrund des Kälteschocks erleiden können.

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F: Ich studiere in Oldenburg Lehramt für Biologie und Chemie. Bei meinen Recherchen bin ich auf ihren Artikel "Warum leuchtet Tonic Water in der Sonne" gestoßen, den ich sogleich mit Begeisterung gelesen habe. Der Grund, weshalb ich mich direkt an Sie wende ist der, dass morgen eine Biologiestunde geplant werden soll, in der Chinin als Bitterstoff eingesetzt werden soll und die Zeit knapp wird. Leider ist diese Substanz nicht in den "Richtlinien zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht" aufgeführt und der zuständige Gemeindeunfallverband ist auch keine Hilfe. Weiterhin kursieren unbestätigte Gerüchte, dass Chinin für den Einsatz im Schulunterricht gänzlich verboten ist.
Zur Anwendung: Thema der Stunde ist die menschliche Zunge und in Partnerarbeit sollen sich die Schüler Substanzen der unterschiedlichen Geschmacksqualitäten mit einem Wattestäbchen auf unterschiedliche Stellen der Zunge aufbringen. Ziel ist eine kritische Auseinandersetzung mit der althergebrachten "Zungenkarte".
Folgende Fragen sind daher für mich offen:
1. Darf Chinin in der Schule (Niedersachsen / 7. Klasse) eingesetzt werden?
2. Wenn ja, in welchen Konzentrationen?
3. Wenn nicht, welche Ersatzstoffe kämen in Betracht und sind leicht zu beschaffen?

A: Sie können Chinin verwenden, aber nur in extremer Verdünnung! Testen Sie das am besten vorher an sich selbst. Andere Bitterstoffe sind zum Beispiel in der Bittermandel enthalten; deren Anwendung in der Schule ist aber zu gefährlich. Aber auch der Sud der Galläpfel enthält genügend Bitterstoffe. Geeignet sind auch die Tannine, die auch im bitteren Tee vorkommen.

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F: In Ihren Webseiten habe ich interessante Anleitungen zu chemischen Schulversuchen gefunden- u.a. auch eine Anzahl von Redoxreaktionen mit Hydrochinon. Seit Wochen suche eine Auswahl von pH-abhängigen Redoxpotentialen des Hydrochinon/Chinon-Systems. Außer den Angaben bei pH=0 von E = 0,70 V habe ich weder Konzentrationsangaben zur fotographischen Entwicklersubstanz noch exakte pH-Werte gefunden.
Ich wäre Ihnen sehr dankbar, wenn Sie mir Hinweise zu möglichen Quellen bzw. konkreten Daten geben könnten.

A: Sie haben ein kompliziertes System in Arbeit... Das Redoxpotential des Hydrochinon (H₂Q)/Chinon (Q)-Systems ist pH-abhängig, wie schon die Reaktionsgleichung ahnen lässt:

E = 0,6996 + 0,059 log [Q] / [H₂Q] - 0,0059 pH (Volt)

Dazu bildet H₂Q mit Q einen dunkelgefärbten (1:1)-Charge-Transfer-Komplex namens Chinhydron, dessen Gleichgewichtspotential direkt pH-abhängig ist:

E = 0,6996 - 0,059 pH (Volt)

Man nimmt deshalb die Chinhydron-Elektrode auch als Eich-Elektrode anstelle einer Standardwasserstoff-Elektrode.
Ich weiß weiterhin allerdings nicht, was Sie genau vorhaben. Bezüglich Zusammensetzung und pH-Wert des Entwicklers fragen Sie am besten beim Hersteller nach. Wenn Sie unsere Rezepte verwenden (-> Fotografie-Webseiten), stellt sich diese Frage natürlich nicht. Den pH-Wert können Sie auch selbst messen.
Erschwerend ist, dass durch die Hydrogensulfit-Ionen das Chinon sulfoniert wird und auch andere Entwicklersubstanzen wie Methol eine Rolle spielen. Alle zusammen beeinflussen natürlich das Redoxpotential des Entwicklers.

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