der Examensarbeit

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der Examensarbeit

Duftstoffe
Ein doppeltes Gruppenpuzzle
Pädagogische Prüfungsarbeit im Fach
Chemie
1. Februar 2001
-1-
In Erinnerung an meinen Vater
-2-
Inhaltsverzeichnis
1 Vorwort
5
2 Einleitung
6
3 Rahmenbedingungen
8
3.1 Lerngruppe
8
3.2 Fachraum und Ausstattung
9
4 Planung der Unterrichtseinheit
10
4.1 Curriculare Vorgaben
10
4.2 Methodischer Schwerpunkt
4.2.1 Geschichtliche Entwicklung des Gruppenpuzzles
4.2.2 Aufbau des Gruppenpuzzles
4.2.2.1 Planung
4.2.2.2 Wissenserwerb
4.2.2.3 Expertenrunde
4.2.2.4 Unterrichtsrunde
4.2.3 Argumente für das Gruppenpuzzle
4.2.3.1 Fachübergreifender Unterricht
4.2.3.2 Selbstständiges Lernen
4.2.3.3 Hoher Lernerfolg
4.3 Inhaltlicher Schwerpunkt
4.3.1 Der Geruchssinn des Menschen (A)
4.3.2 Die Geschichte der Duftstoffe (B)
4.3.3 Gewinnung und Struktur von Duftstoffen (C)
4.3.4 Duftstoffe sind überall! (D)
4.3.5 Destillation im Freien (E)
4.3.6 Extraktion mit Soxhlet-Apparatur (F)
4.3.7 Dünnschicht-Chromatographie (G)
4.3.8 Carbonsäureester (H)
10
10
11
16
17
17
18
19
19
20
21
22
4.4 Ergebnissicherung und Leistungskontrolle
22
5 Durchführung der Unterrichtseinheit
13
23
5.1 Lernziele des Unterrichtsthemas Duftstoffe
23
5.2 Lernziele der Unterrichtsform Gruppenpuzzle
25
5.3 Verlaufsskizze der Unterrichtseinheit
26
5.4 Tabellarische Übersicht über die Elemente der Gruppenpuzzle
27
5.5 Darstellung ausgewählter Puzzleelemente
5.5.1 Überblick über die Puzzleelemente
28
28
-3-
5.5.2 Die erste Unterrichtsrunde (A-D)
5.5.2.1 Geplanter Verlauf
5.5.2.2 Tatsächlicher Verlauf
5.5.2.3 Reflexion
5.5.3 Das Puzzlestück E: Destillation im Freien
5.5.3.3 Reflexion
5.5.3 Das Puzzlestück F: Dünnschicht-Chromatographie
5.5.4.3 Reflexion
6 Reflexion
30
32
34
36
6.1 Reflexion durch die Schülerinnen und Schüler
36
6.2 Reflexion durch den Lehrenden
6.2.1 Fachübergreifender Unterricht
6.2.2 Selbstsändiges Lernen
6.2.3 Hoher Lernerfolg
6.2.4 Schwierigkeiten beim Gruppenpuzzle
37
38
38
38
40
6.3 Abschlussgedanken
41
7 Literaturverzeichnis
(inkl. Internetquellen, E-Mail- und Bestelladressen)
42
8 Anhang
44
8.1 Arbeitsblatt: Gerüche identifizieren
45
8.2 Experteninformationsblätter
47
8.3 Vorlagen für die Kartenspiele
87
8.4 Duftstoffe-Test
100
8.5 Informationsblätter der Lernenden
103
8.6 Fotos vom Gruppenpuzzle
111
-4-
1 Vorwort
Die vorliegende Arbeit (inklusiver aller Arbeitsblätter) steht zum Herunterladen als pdf-Dokument im Internet zur Verfügung:
http://www.paeper.de
-5-
2 Einleitung
“Chemie ist doof!”, sagte ein Schüler der 9. Klasse vor einigen Wochen zu mir, als wir die
Verbrennung von Kohle mit Hilfe des Kugelteilchenmodells beschrieben hatten. “Die Experimente sind schon okay, das hat in der Acht schon viel Spaß gemacht, aber jetzt diese blöde
Theorie...”
Was antwortet man auf so einen Vorwurf? An wen ist er eigentlich gerichtet? Die Chemie im
Allgemeinen, das Schulfach im Besonderen oder den Lehrer persönlich? Längst ist das sich
ergebende Spannungsdreieck ausgemacht: Chemieunterricht zwischen der Disziplin Chemie,
der Fachdidaktik Chemie und dem schulischen Alltag.1 In diesem Zusammenhang fallen dann
auch Begriffe wie fachsystematisch orientiert, theoriebeladen und Kreidechemie. Schon seit
geraumer Zeit meldet sich darüber hinaus die Wirtschaft immer wieder zu Wort und äußert
ihre Erwartungen an die Qualifikationen von Schulabgängern. Neben Kulturtechniken wie
Schreiben, Lesen und Rechnen als Mindestanforderung werden Schlüsselqualifikationen2 gefordert:
Ü Leistungsbereitschaft
Ü Verantwortungsbewusstsein
Ü Konzentrationsfähigkeit
Ü Teamfähigkeit
Ü Logisches Denken
Ü Initiative
Ü Selbstständiges Lernen
Ü Kommunikatives Verhalten
Ü Planvolles Arbeiten
Ü Kritikfähigkeit
Ü Belastbarkeit
Ü Kreativität
1
Becker, Hans-Jürgen et al., 1992, S. 39f.
2
Erwartungen der Wirtschaft an die Schulabgänger, S. 30f.
-6-
Doch noch einmal kurz zur Ausgangssituation zurück; geantwortet habe ich (leider vollkommen unsalomonisch): “Ich werde darüber nachdenken, was ich anders machen kann!” Und in
der Tat liegt es an jedem einzelnen Lehrer, was er aus den curricularen Vorgaben macht.
Hierbei ist meiner Meinung nach das Sich-Aufreiben an der Frage, was gelehrt und gelernt
werden soll, der falsche Ansatzpunkt; vielmehr muss die Frage, wie gelehrt und gelernt werden
soll, im Vordergrund stehen. Und gerade in der Chemie bietet sich fast immer ein
Alltagsbezug, können die Schülerinnen und Schüler dort “abgeholt” werden, wo sie eigene
Beobachtungen und Erfahrungen ganz natürlich in den Unterricht mit einbringen können.
Eine klare Alltagsorientierung führt meist auch dazu, dass über den Tellerrand der Chemie
geschaut wird. Fächerübergreifender Unterricht ist dabei ein Zauberwort und der Bremsklotz
zugleich. Das Schubladendenken ist unter Schülerinnen und Schülern ähnlich weit verbreitet
und beliebt wie unter Lehrerinnen und Lehrern. So verwundert es nicht, dass beispielsweise im
Chemieunterricht “die Geschichtsschublade klemmt”, gerade wenn der Griff in das andere
Fach durch den Lehrer als besonders wichtig hervorgehoben und dadurch überhöht wird.
Auch hier fordere ich eine Natürlichkeit im Handeln. Die Schülerinnen und Schüler
bekommen, bleiben wir beim geschichtlichen Bezug, einen Text mit historischen Inhalten, den
sie vor einem bestimmten chemischen Hintergrund bearbeiten sollen - nicht mehr, aber auch
nicht weniger.
Schließlich stellt sich die Frage nach dem unterrichtlichen Rahmen, in dem derart schülerorientierter Chemieunterricht ablaufen soll. Will man als Lehrer die oben erwähnten und sicherlich
erstrebenswerten Schlüsselqualifikationen bei den Schülerinnen und Schülern fördern, muss
man die Schülerinnen und Schüler zur Selbsttätigkeit ermutigen und zur Selbstständigkeit
anleiten. Als geeignete Unterrichtsmethoden haben sich offene Unterrichtsformen3 wie
beispielsweise das Projekt und das Lernen an Stationen herausgestellt.
Bei den Überlegungen zu der hier vorliegenden Unterrichtsreihe orientierte ich mich insbesondere an den oben dargestellten Ausführungen. Inhaltlich ließ sich das Thema Duftstoffe dabei
besonders gut mit der Methode des Gruppenpuzzles4 kombinieren.
Die Unterrichtseinheit wurde mit den Schülerinnen und Schülern des Leistungskurses Chemie
12 der Schwalmschule Treysa vom 21. August bis zum 5. September 2000 durchgeführt.
3
Bastian, Jens, 1995, S. 6ff.
4
Frey-Eiling, Angela und Frey, Karl, 1999, S. 50ff.
-7-
3 Rahmenbedingungen
3.1 Lerngruppe
Der Chemieleistungskurs 12 hat 16 Teilnehmer, neun Schülerinnen und sieben Schüler. Er war
aus dem zweistündigen Leistungsvorkurs des Schuljahres 1999/2000 hervorgegangen und der
zweite Chemieleistungskurs in sieben Jahren, der an der Schwalmschule Treysa zu Stande
gekommen ist.
Seit August 2000 unterrichtete Herr Praetorius die Lerngruppe nun fünfstündig mit je einer
Doppelstunde am Montag (5. + 6. Stunde) und Dienstag (1. + 2. Stunde) sowie einer Einzelstunde am Mittwoch (1. Stunde). Mit meinem Mentor Praetorius war ich schon seit der
Bildung des Vorkurses gekoppelt und führte neben Vertretungen auch mehrere Unterrichtsreihen zusammen mit den Schülerinnen und Schülern durch. Vor allem in dieser Zeit intensiver
Zusammenarbeit lernte ich die Schülerinnen und Schüler des Leistungskurses näher kennen
und schätzen. So zeigten sich eine Schülerin und zwei Schüler im Unterrichtsverlauf durchgehend sehr aktiv; drei bis vier andere beteiligten sich zum Teil ähnlich stark aber leider eher
unregelmäßig. Die übrigen Kursteilnehmer zeigten sich teilweise eher passiv. In der Gesamtheit lässt sich der Kurs dennoch im oberen Mittelfeld der Leistungsskala einordnen, nicht
zuletzt da sich in der Regel alle Schülerinnen und Schüler ordentlich vor- und nachbereiten
und vor allem beim Experimentieren mit Begeisterung engagieren.
Diese sehr positive Grundstimmung im Kurs führe ich in erster Linie auf den Kursleiter
zurück, der in seiner Unterrichtsplanung und -durchführung ein Gleichgewicht zwischen
anspruchsvollem Unterricht und der maximal möglichen Belastung der Schülerinnen und
Schüler sucht und findet. Besonders legt Herr Praetorius Wert auf die Förderung der Selbstständigkeit der Leistungskursteilnehmerinnen und -teilnehmer. Dies findet beispielsweise
seinen Ausdruck darin, dass alle Schülerinnen und Schüler ein Chemielexikon5 im Taschenbuchformat sowie Info-CD-ROMs anschafften und Erarbeitungsphasen häufig speziell auf die
Arbeit mit dem Schulbuch6 und diesem Taschenbuch ausgelegt werden. Auch bei den
Hausaufgaben werden die Schülerinnen und Schüler immer wieder dazu motiviert, auf alle
ihnen
zur
Verfügung
stehenden
Informationsquellen
zurückzugreifen.
5
Schwister, Karl et al., 1999.
6
Jäkel, Manfred und Risch, Karl T. et al., 1988.
-8-
einschließlich
dem
Internet
Die ständig wachsende Souveränität der Schülerinnen und Schüler bei der Nutzung der
verschiedenen Medien und die dabei erzielten Erfolge bewegten mich, das Gruppenpuzzle als
methodischen Schwerpunkt für diese Arbeit zu wählen. Aufbauend auf den idealen Grundlagen des Kurses schien mir die Herausforderung durch diese bisher noch wenig bekannte
Methode für alle Beteiligten - die Kursmitglieder und den durchführenden Referendar angemessen. Mit Hilfe des Gruppenpuzzles sollte mehr Raum für selbsttätiges und selbstständiges Arbeiten geschaffen werden.
3.2 Fachraum und Ausstattung
Die Unterrichtsreihe fand im regulär zugewiesenen Chemieraum 124 statt. Im Gegensatz zu
Raum 024, der im Erdgeschoss direkt unter 124 liegt und vor allem für den Anfangsunterricht
eingesetzt wird, bot dieser ehemalige Physikraum einige Vorteile. Zum einen sind die Tische
nicht im Boden verankert und so im Raum leicht verstellbar; lediglich die Versorgungssäulen
mit Energie/Gas/Wasser schränken dies geringfügig ein. Zum anderen gibt es im Fachraum
einen leeren abschließbaren Glasschrank, der für den Zeitraum der Unterrichtseinheit als
Präsenzbibliothek von den Schülerinnen und Schülern genutzt wurde. Außer privaten Büchern
standen dabei Leihstücke aus der Chemievorbereitung sowie der Stadt- bzw. Universitätsbibliothek Marburg bereit. Schließlich konnte der angrenzende Vorbereitungsraum mit einem
Konferenztisch für mehr als ein Dutzend Teilnehmer mitbenutzt werden.
Die Chemiesammlung der Schwalmschule Treysa wird vom zuständigen Fachvorsteher, Herrn
Schwanz, gut geführt. Während die apparative Ausstattung im Vergleich zu anderen Schulen
eher durchschnittlich ist, findet man ein erfreulich gut bestücktes Chemikalienlager. Als
Highlight aber steht der chemieeigene Computer zur Verfügung, der zur Nutzung in den
Fachraum gerollt und mit Programmen wie HessGISS7 und CD-Römpp direkt im Unterricht
eingesetzt werden kann.
Trotz dieser durchaus positiven Ausgangslage verwundert es sicher wenig, wenn beim Thema
Duftstoffe noch etwas aufgestockt werden musste: So bekam ich dankenswerterweise von
meiner Fachleiterin, Frau Kionke, das Herzstück einer Soxhlet-Extraktionsapparatur ausgeliehen. Die Topfdestille für die Destillation im Freien konnte ich über Herrn Minssen vom IPN8 in
Kiel erwerben.
7
Hessisches GefahrstoffInformationsSystem Schule, 1999.
8
Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften, 1994/2000.
-9-
4 Planung der Unterrichtseinheit
4.1 Curriculare Vorgaben
Derzeit gibt es an der Schwalmschule Treysa kein schulinternes Curriculum. Zwar wird ein in
den letzten drei Jahren erfolgreich erprobtes Modell diskutiert, doch sind in dieser Hinsicht
noch keine Entscheidungen getroffen worden. Daher bleiben die Vorgaben des Hessischen
Kultusministeriums in Form des Rahmenplans für die gymnasiale Oberstufe9 als Entscheidungsgrundlage. Im Kursstrukturplan Chemie findet sich beim Inhaltsbereich Kohlenstoffchemie die Carboxylgruppe und ihre Reaktionen10. Diese wichtige funktionelle Gruppe soll, so
wird es in der Kategorie Anwendung/Technik gefordert, unter anderem anhand von Duft- und
Aromastoffen behandelt werden.
Im Vorgriff auf die folgende Erörterung des methodischen Schwerpunkts seien an dieser Stelle
bereits die curricularen Vorgaben hervorgehoben. So soll projektorientiert und fächerübergreifend gearbeitet11 werden und das Experimentieren im Mittelpunkt des Unterrichtsgeschehens
stehen12.
4.2 Methodischer Schwerpunkt
4.2.1 Geschichtliche Entwicklung des Gruppenpuzzles
Wie aus dem Titel der Arbeit ersichtlich ist und in der Einleitung erwähnt wurde, bildet das
Gruppenpuzzle den methodischen Schwerpunkt dieser Arbeit.
Doch wer kennt diese Methode? In der englischsprachigen Literatur finden sich unter dem
Begriff jigsaw classroom (Laubsäge-Klassenraum) Informationen seit Ende der 70-er Jahre.
Das Buch von Elliot Aronson The Jigsaw Classroom13 stellt die ersten Erfahrungen vor, die
amerikanische und israelische Sozialpsychologen bei der Lehrerausbildung mit der “Laubsägetechnik” gemacht haben. Dabei ist die Laubsäge ein Symbol für das Zerschneiden eines großen
Themenkomplexes in mehrere Teile. Diese Puzzlestücke werden von verschiedenen Gruppen
9
Hessisches Kultusministerium, 1994.
10
Ebd., S. 18.
11
Ebd., S. 3.
12
Ebd., S. 2f.
13
Aronson, Elliot, 1978.
- 10 -
bearbeitet und zum Schluss wieder zu einem Ganzen zusammengesetzt.14 Auch heute noch
wirbt Elliot Aronson für diese Methode im Internet.15
Im deutschsprachigen Raum findet sich die “Laubsägetechnik” erst seit wenigen Jahren unter
dem Begriff Gruppenpuzzle wieder. Dies ist vor allem ein Verdienst von Angela Frey-Eiling
und Karl Frey, die am Institut für Verhaltenswissenschaften der ETH Zürich16 arbeiten (und
dort finanzielle Unterstützung zur Ausarbeitung entsprechender Materialien erhalten). Sie
haben mittlerweile verschiedene Muster für die Fächer Chemie, Informatik, Geographie und
Biologie ins Netz gestellt.17
Aber auch beispielsweise Methoden-Trainer Heinz Klippert18 berichtet vom Gruppenpuzzle als
Variation der Gruppenarbeit. Und in der Tat ist das Gruppenpuzzle eine Art Schmelztiegel
verschiedener, weit verbreiteter Unterrichtsmethoden. Neben der Gruppenarbeit finden sich
Elemente der Projektmethode19, des Rollenspiels20 und des Stationenlernens21.
4.2.2 Aufbau des Gruppenpuzzles
Man kann das Gruppenpuzzle in vier große Abschnitte einteilen22:
1. Planung
2. Wissenserwerb
3. Expertenrunde
4. Unterrichtsrunde
4.2.2.1 Planung
Die Arbeit in der Planungsphase wird von der Lehrperson geleistet. Er oder sie muss dabei
zunächst prüfen, ob das Gruppenpuzzle eine angemessene Methode für das jeweilige Thema
ist. So stellt sich zunächst die Frage, ob sich der Stoff gut in vier oder fünf unabhängige
Teilgebiete aufteilen lässt, was voraussetzt, dass kein hierarchischer Aufbau im Thema
14
Frey-Eiling, Angela und Frey, Karl, 1999, S. 52.
15
16
Eidgenössische Technische Hochschule Zurüch, 2001.
17
Ebd., http://www.educeth.ch/didaktik/puzzle/.
18
Klippert, Heinz, 2000, S. 214ff.
19
Glöckel, Hans, 1999, S. 7.
20
Meyer, Hilbert, 1987, S. 357ff.
21
Stäudel, Lutz, 2000, S. 2ff.
22
modifiziert nach: Frey-Eiling, Angela und Frey, Karl, 1999, S. 50f.
- 11 -
vorhanden ist. Anschließend wählt die Lehrperson das jeweilige Material zum Selbststudium
aus oder entwirft dieses auch selbst. Damit den Schülerinnen und Schülern klar ist, was von
ihnen als Wissen in Prüfungen verlangt werden wird, müssen darüber hinaus jedem Stoffgebiet
ganz präzise Lernziele beigefügt werden.
Gerade der erste Punkt Planung schreckt viele Lehrerinnen und Lehrer ab. Die äußerst zeitintensive Vorbereitung ist im schulischen Alltag nur selten zu leisten. Allerdings ist der geleistete
Einsatz zuweilen sinnvoll, wenn man sich mit Kollegen, die ebenfalls solche Reihen geplant
und durchgeführt haben, austauscht und so später auf einen Materialfundus zurückgreifen
kann.
4.2.2.2 Wissenserwerb
Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten in der Phase des Wissenserwerbs den Lehrstoff
arbeitsteilig und in Einzelarbeit. Dazu erhalten die Schülerinnen und Schüler Materialien zu
ihrem Themenkomplex sowie die entsprechenden Lernziele ausgeteilt.
4.2.2.3 Expertenrunde
A
A
A
C
C
A
C
B
B
B
C
D
D
B
D
D
Abbildung 1: Die Expertenrunde23
Damit die Lernenden das Thema wirklich beherrschen und sich sicher fühlen, folgt nach dem
Selbststudium die Expertenrunde. Zur Vertiefung des neu erworbenen Wissens treffen sich
die Schülerinnen und Schüler mit gleichen Themen in den Expertenrunden. Hier können die
Inhalte der Arbeitsmaterialien besprochen und offen gebliebene Fragen im Gruppengespräch
geklärt werden. Darüber hinaus muss mit Hilfe der vorgegebenen Lernziele in den Expertenrunden geplant werden, welche Lerninhalte an die Mitschülerinnen und Mitschüler weitergegeben werden sollen und mit welchen Hilfsmitteln dies geschehen kann. Auf diese Art wird jeder
Lernende zum Experten bzw. zur Expertin auf seinem Fachgebiet.
23
modifiziert nach: Frey-Eiling, Angela und Frey, Karl, 1999, S. 51.
- 12 -
4.2.2.4 Unterrichtsrunde
D
A
B
A
C
C
D
C
B
D
C
B
B
A
A
D
Abbildung 2: Die Unterrichtsrunde24
Zur Unterrichtsrunde finden sich die Schülerinnen und Schüler dann so zusammen, dass in den
neuen Gruppen die verschiedenen Teilbereiche des Lernstoffs durch je einen Experten vertreten sind. Nacheinander unterrichten die Expertinnen und Experten als Lehrpersonen die
anderen Gruppenmitglieder, die in diesen Phasen jeweils die Lernenden sind. An dieser Stelle
findet in den Unterrichtsstunden ein paralleler Unterricht statt, der dazu führen soll, dass alle
Beteiligten nicht nur Experten auf ihrem Teilgebiet bleiben, sondern auch grundlegende Informationen über die übrigen Stoffgebiete erhalten.
4.2.3 Argumente für das Gruppenpuzzle
Auf die Frage nach den Auswirkungen von Gruppenpuzzles ist in den USA in den letzten
Jahren vor allem auf das soziale Lernen verwiesen worden. So beschreibt Elliot Aronson in
seinem Buch Nobody Left To Hate25 vor dem Hintergrund einer wachsenden Anzahl blutiger
Schulmassaker, wie gerade das Gruppenpuzzle die Aggressionsbereitschaft in der Klasse
erkennbar verringert; die Wertschätzung der Schülerinnen und Schüler untereinander nimmt zu
und das Selbstvertrauen der Schülerinnen und Schüler wächst.
Glücklicherweise ist an der Schwalmschule in Treysa in dieser Hinsicht die Welt noch in
Ordnung. Abgesehen davon, dass im Rahmen dieser Arbeit zum Beispiel eine Messung der
Änderung der Wertschätzung der Schülerinnen und Schüler untereinander kaum möglich
gewesen wäre, will ich das Augenmerk auf einige weitere Argumente für die angewendete
Methode lenken. Das Gruppenpuzzle kann leicht fachübergreifend26 organisiert werden, es
fördert die Selbstständigkeit der Schülerinnen und Schüler und hat einen nachweislich höheren
Lernerfolg als herkömmlicher, lehrerzentrierter Unterricht.27
24
modifiziert nach: Frey-Eiling, Angela und Frey, Karl, 1999, S. 51.
25
26
Begriffsdefinition nach: Obst, Heinz, 1997, S. 4.
27
Frey-Eiling, Angela und Frey, Karl, 1999, S. 52f.
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Rettungswesen
Chemie
Duftstoffe in
der Werbung
Parfüm
Psychologie
Rauchopfer
Naturerleben
Entomologie
Botanik
Duftpflanzen
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Identifikation von
Nahrung und Getränken
Ökotrophologie
Ethologie
Kulturgeschichte
der Duftstoffe
Bestäubung
Warnung vor Gefahr
Duftstoffe
Ethologie
Bau der Riech- und
Geschmacksorgane
Histologie
Cytologie
Biochemie
emotionale
Bewertung
von Düften
Rezeption der
Duftstoffe in
Sinneszellen Verarbeitung der
Duftinformationen
im ZNS
Sinnesphysiologie
Ökologie
Abschreckung
biologische
Schädlingsbekämpfung
Pheromone
Stoffwechselphysiologie
Anatomie
Identifizierung
von Duftspuren
durch Hunde
"Das Parfum"
Fortpflanzung
Aromatherapie
Entwicklungspsychologie
Ethologie
Medizin
Neurophysiologie
Psychologie
4.2.3.1 Fachübergreifender Unterricht
Kriminalistik
Einen sehr guten Überblick verschafft die folgende Darstellung. Das Beziehungsgeflecht des
Literatur
Geschichte
Biotechnik
Abbildung 3: Beziehung des Themas Duftstoffe
zu unterschiedlichen wissenschaftlichen Disziplinen28
modifiziert nach: Hedewig, Roland, 1995, S. 13.
Religion
Themas Duftstoffe zu den unterschiedlichsten wissenschaftlichen Disziplinen ist dargestellt:
28
Wirtschaft
Beim Gruppenpuzzle Duftstoffe bietet sich also eine fachübergreifende Arbeitsweise förmlich
an. Einige Beispiele:
Fach
Geschichte
Religion
Teilaspekt
Die Geschichte der Duftstoffindustrie
Duftstoffe - vom heiligen zum heilenden Duft
Die Rauchopfer in den verschiedenen Religionen
Deutsch
Die Benennung und sprachliche Unterscheidung von Düften
Das Parfum - ein Roman29
Biologie
Der Geruchssinn beim Menschen
Die Funktion von Duftstoffen in der Tier- und Pflanzenwelt
Abbildung 4: Fächerübergreifende Teilaspekte des Themas Duftstoffe
4.2.3.2 Selbstständiges Lernen
Das Gruppenpuzzle ist geprägt von der Schlüsselqualifikation Selbstständiges Lernen (siehe
Einleitung). Aber auch Leistungsbereitschaft, Teamfähigkeit, kommunikatives Verhalten und
planvolles Arbeiten werden bei den Schülerinnen und Schülern gefordert und gefördert.30
Diese modernen Begriffe spiegeln die im Rahmenplan für den Leistungskurs geforderte
Selbsttätigkeit und Selbstständigkeit wieder.31 Gerade der Oberstufenunterricht im Leistungskurs ist als Vorbereitung auf das Abitur und gegebenenfalls die Zeit danach prägend; die zur
Verfügung stehende Zahl von fünf Unterrichtsstunden pro Woche erlaubt auch komplexere
Themenfelder (wie hier Duftstoffe) in einem für alle Beteiligten überschaubaren Zeitraum zu
bearbeiten. Die sich dabei automatisch ergebende hohe Informationsdichte ist von den
Schülerinnen und Schülern nur dann effektiv zu bewältigen, wenn ein großer Teil des Unterrichts aus selbstständiger Schülerarbeit besteht. Dies zeigen Untersuchungen im Vergleich zu
“normalem” Unterricht, in dem eine stärkere Konsumentenhaltung vorherrscht.
29
Süskind, Patrick, 1985.
30
Erwartungen der Wirtschaft an die Schulabgänger, S. 30f.
31
Hessisches Kultusministerium, 1994, S. 4.
- 15 -
4.2.3.3 Hoher Lernerfolg
Im Rahmen verschiedener Studien wurde nachgewiesen, dass der Lernerfolg beim Gruppenpuzzle höher als beim herkömmlichen, meist lehrerzentrierten Unterricht ist. Als Beispiel seien
die Ergebnisse der Israelin Lazarowitz32 angeführt, die die zwei biologischen Themen Mitose
und Meiose im 9. Schuljahr als Untersuchungsgrundlage gewählt hat:
Leistungstest
Experimentalgruppe
Kontrollgruppe
Mitose
78,50
64,70
Meiose
75,80
59,90
Abbildung 5: Leistungstests mit durchschnittlich erreichter Punktzahl (in Prozent)33
Wie man aus dieser Darstellung erkennen kann, haben die Puzzleschülerinnen und -schüler
signifikant besser bei den Wissenstests abgeschnitten als die Schülerinnen und Schüler der
herkömmlich unterrichteten Kontrollgruppe.
Soweit diese Sammlung von Argumenten für das Gruppenpuzzle. Die notwendige kritische
Reflexion mit neuen Gesichtspunkten findet sich im Kapitel 6 am Ende der Arbeit.
4.3 Inhaltlicher Schwerpunkt
Das Thema Duftstoffe ist von mir als doppeltes Gruppenpuzzle geplant worden, d.h. die
Schülerinnen und Schüler führten zwei Gruppenpuzzles hintereinander durch, wobei beim
ersten die Textarbeit und beim zweiten die Auseinandersetzung mit dem Versuch im Mittelpunkt standen.
Im Anschluss an die folgende Übersicht werden die acht Experteninformationen kurz
vorgestellt.34
1. Runde:
A Der Geruchssinn des Menschen
B Die Geschichte der Duftstoffe
C Gewinnung und Struktur von Duftstoffen
D Duftstoffe sind überall!
32
Lazarowitz, R., 1991, S. 19ff.
33
modifiziert nach: Ebd., S. 20.
34
die vollständige Sammlung der Experteninformationen findet sich ab S. 44.
- 16 -
2. Runde:
E Destillation im Freien
F Extraktion mit Soxhlet-Apparatur
G Dünnschicht-Chromatographie
H Carbonsäureester
4.3.1 Der Geruchssinn des Menschen (A)
Die Schülerinnen und Schüler der Expertengruppe A erhalten zunächst Informationen, wie
sich der Geruchssinn auf das Befinden des Menschen auswirkt. So wecken Gerüche vom
Körper, Kleidung oder Räumen Erinnerungen an Orte, Begebenheiten oder Personen, die man
riechen oder nicht riechen kann.35
Nach dieser eher allgemein gehaltenen Einführung soll sich alles um den Geruchssinn des
Menschen aus biologisch-chemischer Sicht drehen. Unterstützt von schematischen Zeichnungen wird der Weg der Geruchsinformationen von der Nase bis ins Gehirn verfolgt.36 Dabei
werden Geruchsschwellen und -qualitäten beispielhaft aufgezeigt. Abschließend wird auf jene
unbewusst wahrgenommenen Informationen eingegangen, die jeder Mensch durch chemische
Botenstoffe, genannt Pheromone, abgibt bzw. aufnimmt, wobei dadurch in erster Linie die
wechselseitige sexuelle Anziehung zwischen den Menschen beeinflusst wird.37
4.3.2 Die Geschichte der Duftstoffe (B)
Die Schülerinnen und Schüler der Expertengruppe B sollen das Thema Duftstoffe aus
geschichtlicher Sicht bearbeiten. Ausgegangen wird vom Altertum. Hier traten Priester per
fumum, durch Rauch (daher das heutige Wort Parfüm), mit den Göttern in Verbindung. Aber
auch Frauen der Oberschicht hatten die wohlriechenden Produkte für sich entdeckt. Ebenfalls
fanden Duftstoffe als Heilmittel Verwendung.38
Im Mittelalter gelangten die Techniken zur Gewinnung und Verarbeitung von Duftstoffen
nach Europa, und im Mittelmeerraum entstanden große Zentren der Duftstoffherstellung. Mit
der Vervielfachung der Anbauflächen für die benötigten Pflanzen, zumeist wohlriechende
35
Hedewig, Roland, 1995, S. 4.
36
Krieger, Jürgen und Breer, Heinz, 1994, S. 70ff.
37
Hedewig, Roland, 1995, S. 10f.
38
Paret, Michael, 1994, S. 37f.
- 17 -
Blumen und Citrusfrüchte, konnten die Bedürfnisse des aufstrebenden Bürgertums nur für eine
gewisse Zeit befriedigt werden. So wurden Mitte des 19. Jahrhunderts die ersten Erfolge auf
dem Gebiet der synthetischen Riechstoffherstellung erzielt.39
In der heutigen Zeit werden über drei Viertel aller Duftrohstoffe auf dem Weg der chemischen
Synthese aus Erdölbestandteilen hergestellt. Die Verwendung der Duftstoffe reicht über
Toilettenartikel und Haushaltsmittel bis zum Einsatz in der so genannten Aromatherapie.40
4.3.3 Gewinnung und Struktur von Duftstoffen (C)
Die Schülerinnen und Schüler der Expertengruppe C sollen im ersten Teil ihrer Experteninformation etwas über die Wege der Duftstoffgewinnung erfahren. Bei den natürlichen Duftstoffen
hat man im Laufe von Jahrtausenden die verschiedensten Vorgehensweisen entwickelt. Dabei
beeinflusst der zu bearbeitende Rohstoff und dessen Eigenschaften die Wahl der Methode:
Vom einfachen Auspressen von Citrusschalen bis zur aufwendigen Enfleurage, bei der das Öl
empfindlicher Blüten (z.B. Jasmin) durch Öle und Fette extrahiert wird.41
Mit der intensiven Forschung der im 19. Jahrhundert aufkommenden chemischen Industrie
wurden künstliche Duftstoffe zugänglich. So konnte auf halbsynthetischem Weg Vanillearoma
aus natürlichem Nelkenöl42 hergestellt oder ein vollsynthetischer Moschusersatz43 geschaffen
werden.
Im zweiten Teil der Experteninformation sollen die Schülerinnen und Schüler zunächst
festgestellen, dass es bis heute keine umfassende Theorie gibt, die von der chemischen Struktur eines Moleküls auf dessen Duftwirkung schließen lässt oder umgekehrt.44 Die hier noch
unbeantwortete Frage an die Natur ist einer der sehr seltenen Augenblicke im naturwissenschaftlichen Unterricht, in dem an die Grenzen menschlichen Wissens gestoßen wird.
Es bleibt aus chemischer Sicht lediglich zu betonen, dass die meisten Riechstoffe aufgrund
39
Martinetz, Dieter et al., 1998, S. 5ff.
40
Ebd., S. 5ff.
41
42
Münzinger, Wolfgang, 1994, S. 4.
43
44
Kremoser, Claus, 1998, S. 222ff.
- 18 -
ihrer funktionellen Gruppen den Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Ester und
Lactone zugeordnet werden können.45
4.3.4 Duftstoffe sind überall! (D)
Die Schülerinnen und Schüler der Expertengruppe D sollen sich mit Duftstoffen im täglichen
Leben beschäftigen. Zunächst werden Informationen zum Themenkomplex Parfüm gegeben:
Neben der Unterscheidung von Duftwässern anhand ihrer Duftstoffanteile wird der Aufbau
eines Parfüms erläutert.46 Als Beispiel wird Chanel NO5 vorgestellt, eines der berühmtesten
Parfüms der Geschichte.47
Ein Exkurs zur modernen Innenraumlufthygiene48 leitet zu schlecht riechenden Verbindungen
über. Als ein Vertreter schlimmster Art wird Methanthiol49 präsentiert und seine Entstehung
sowie Verwendung beispielhaft beschrieben.
4.3.5 Destillation im Freien (E)
Kühlschale
Keramikeinsatz
Messingeinsatz
Siebblech
Maße in mm
Abbildung 6: Querschnitt durch die Destillationsapparatur (Topfdestille)50
45
Pfeifer, Peter, 1994, S. 9ff.
46
Münzinger, Wolfgang, 2000.
47
Emsley, John, 1997, S. 2ff.
48
Umweltbundesamt, 2000, Pressemitteilung 14/00.
49
Emsley, John, 1999, S. 21ff.
50
Minssen, Mins, 1994, S. 32f.
- 19 -
Die Schülerinnen und Schüler der Expertengruppe E sollen mit ihrer Experteninformation die
theoretischen und praktischen Grundlagen zur Durchführung einer Wasserdampfdestillation im
Freien erhalten. Nach dem Vorbild einer afrikanischen Topfdestille und mit Merkmalen eines
mediterranen Alambic steht der Bausatz eines Destillationsapparates zur Verfügung.51 Aufbau,
Funktion und Betrieb sollen die Experten dem Text entnehmen, den Versuch anschließend
durchführen und ein Arbeitsblatt entwerfen.
Bei der Topfdestille werden ätherische Öle mit Wasserdampf aus Pflanzenbestandteilen wie
Blüten gewonnen. Man stellt dazu die kupferne Topfdestille in die Glut eines Kohlenfeuers
und füllt sie mit Wasser. Ein Messingsieb mit Pflanzenmaterial wird eingehängt. Darüber befindet sich ein Keramikeinsatz und nach oben hin abschließend eine wasserbefüllte Kühlschale.
Das erhitzte Wasser durchströmt als Dampf das Pflanzenmaterial und zieht Duftstoffe mit sich
am Keramikeinsatz vorbei, bis der Duftstoff-Wasserdampf an der Kühlschale kondensiert und
in den darunter befindlichen Keramikeinsatz tropft. Nach dem Erkalten sammelt sich das ätherische Öl an der Oberfläche des Wassers. Übrigens lässt sich das Wasserdestillat zur Parfümierung selbst hergestellter Seife52 verwenden.
4.3.6 Extraktion mit Soxhlet-Apparatur (F)
A:
B:
C:
D:
Extraktor
Heberohr
Dampfleitungsrohr
Extraktionshülse aus Filterpapier
Abbildung 7: Schematische Darstellung einer Soxhlet-Apparatur53
51
Minssen, Mins, 1994, S. 32f.
52
siehe S. 41.
53
CD-Römpp Chemie-Lexikon, 1995.
- 20 -
Die Schülerinnen und Schüler der Expertengruppe F sollen das Trennverfahren der Extraktion
beispielhaft erarbeiten. Bei diesem Trennverfahren werden mit Hilfe geeigneter Lösungsmittel
Bestandteile aus Substanzgemischen herausgelöst. Die Extraktion spielt in der Technik eine
wichtige Rolle, u.a. bei der Arzneimittel-Herstellung, der Zuckergewinnung und der
Gasreinigung54.
Die Expertengruppe erhält Informationen über den Aufbau und die Funktionsweise der
Extraktionsapparatur, die von dem Münchner Universitätsprofessor Franz von Soxhlet vor
über 100 Jahren entwickelt und später nach ihm benannt worden ist. Bei dieser im Labor
gebräuchlichen Apparatur wird das Extraktionsmittel im Rundkolben bis zum Sieden erhitzt,
es steigt dann als Dampf auf, kondensiert am Kühler und tropft in die darunter befindliche
Extraktionshülse aus Filterpappe, die das zu extrahierende Material enthält. Das Charakteristikum der Soxhlet-Apparatur ist dabei, dass das Extrakt periodisch durch Heberwirkung in den
Kolben zurückfließt. So reichern sich die extrahierten Stoffe im Kolben an, während das
Extraktionsmittel wieder verdampfen kann.55
Die Expertengruppe hat den Auftrag, den recht komplexen Versuchsaufbau mit den vorhandenen Geräten nachzubauen und gemeinsam den Versuch durchzuführen. Dabei sollen sie
Wodka als Extraktionsmittel und gemörserte Anissamen als Extraktionsgut verwenden.56 Am
Ende der Expertenrunde steht schließlich die Erarbeitung eines Arbeitsblatts zum Versuch, das
in der Unterrichtsphase verteilt werden kann.
4.3.7 Dünnschicht-Chromatographie (G)
Die Schülerinnen und Schüler der Expertengruppe G sollen mit dem Verfahren der
Dünnschicht-Chromatographie ätherische Öle und Parfüms als Gemische verschiedenster
Duftstoffe identifizieren. Dabei ist bereits aus dem ersten Gruppenpuzzle57 bekannt, dass man
Duftstoffe mit ihren funktionellen Gruppen klassifizieren kann. Die DünnschichtChromatographie ist nun ein Verfahren, bei dem die Trennung eines Duftstoffgemischs
aufgrund dieser funktionellen Gruppen möglich ist.58
54
Römpp Chemie-Lexikon, 1995, S. 1289.
55
Ebd., S. 4219.
56
Schween, Michael, 2000/1.
57
siehe S. 18f.
58
Schilling, Bernd, 1999, S. 12ff.
- 21 -
Man bringt das Gemisch auf eine Dünnschicht-Chromatographie-Platte auf, die sogenannte
stationäre Phase. Ein geeignetes Laufmittel, als mobile Phase bezeichnet, zieht das Gemisch
mit. Unpolare Verbindungen wandern am weitesten mit, polare Verbindungen wie Alkohole
verbleiben dagegen in der Nähe der Startlinie. Mit einem Sprühreagenz erfolgt eine Anfärbung
und damit Sichtbarmachung der aufgetrennten Komponenten.59
Die Experten müssen bei dem Versuch sehr sorgfältig arbeiten und aus der Experteninformation eine präzise, Schritt für Schritt nachvollziehbare Versuchsvorschrift entwickeln.
4.3.8 Carbonsäureester (H)
Die Schülerinnen und Schüler der Expertengruppe H sollen künstliche Duftstoffe herstellen.
Mit einem überschaubaren apparativen Aufwand lassen sich besonders gut Carbonsäureester in
verschiedensten Duftrichtungen darstellen. Es wird jeweils eine bestimmte Carbonsäure mit
einem ebenfalls ausgewählten Alkohol gemischt, mit etwas Schwefelsäure angesäuert (Säurekatalyse) und erwärmt; das Produkt gibt man zur Neutralisation in verdünnte
Natriumhydroxid-Lösung. Schließlich erfolgt eine vorsichtige Geruchsprobe.60
Den Experten steht eine tabellarische Übersicht61,62 mit verschiedenen Carbonsäuren und Alkoholen sowie den zu erwartenden Geruchsrichtungen zur Verfügung. Nachdem sie die
benötigten Chemikalien zusammengesucht haben, sollen die Experten die möglichen Kombinationen ausprobieren und einige für sie interessante Ester für die Unterrichtsphase auswählen.
Das zu erstellende Arbeitsblatt soll dann neben dem Versuchsprotokoll auch die korrekte
Benennung der entstandenen Ester beinhalten.
4.4 Ergebnissicherung und Leistungskontrolle
Während jeder Lernende für die Sicherung der Ergebnisse aus den Puzzlephasen selber
verantwortlich sein soll, können die Schülerinnen und Schüler in zwei kursübergreifenden
Kontrollphasen mit Kartenspielen63 ihr Wissen auf ansprechende Art testen. Ein unbenoteter
59
Münzinger, Wolfgang, 2000.
60
Schween, Michael, 2000/2.
61
Kionke, Adèle, 2000.
62
Praetorius, Fritz, 2000.
63
entwickelt in Anlehnung an die im AULIS-Verlag erhältlichen Kartenspiele.
- 22 -
Test64 zum Abschluss der Reihe und eine Aufgabe in der Leistungskursklausur65 vervollständigten die Leistungskontrollen.
5 Durchführung der Unterrichtseinheit
5.1 Lernziele des Unterrichtsthemas Duftstoffe
Die Schülerinnen und Schüler sollen

angeben können, wie sich der Geruchssinn auf das Befinden des Menschen auswirkt.

umreißen können, wie der Geruchssinn des Menschen funktioniert.

die menschliche Wahrnehmung von Geruch hinsichtlich Qualität und Quantität beispielhaft beschreiben können.

die Wirkung von Pheromonen beim Menschen beschreiben können.

die Veränderung der Verwendung von Duftstoffen über die Jahrtausende hinweg
beschreiben können.

die Veränderung der Käuferschichten von Duftstoffen erklären können.

die gebräuchlichen Herstellungs- und Verwendungsmöglichkeiten von Duftstoffen in der
heutigen Zeit benennen können.

mindestens fünf technische Verfahren zur Isolation von natürlichen Duftstoffen aufzählen
können.

die Begriffe halb- und vollsynthetisch im Zusammenhang mit Duftstoffen erklären
können.

Verwendungszwecke für vollsynthetische Duftstoffe nennen können.

den Zusammenhang zwischen chemischer Struktur und der Duftwirkung einer Substanz

die fünf Stoffklassen benennen können, nach denen die häufigsten Duftstoffe eingeteilt
werden können.

mindestens drei Beispiele für Duftwasser und deren Duftstoffanteile nennen können.

den vertikalen Aufbau eines Parfüms beschreiben und Beispiele zur Erklärung des
horizontalen Aufbaus geben können.

die Besonderheiten des Parfüms Chanel No5 benennen können.
64
siehe S. 100.
65
siehe S. 39.
- 23 -

zum Begriff der Innenraumlufthygiene Stellung nehmen können

die Entstehung von Methanthiol beim Menschen und die Verwendungen in der Technik

das Prinzip der Topfdestille erklären können.

den Unterschied zwischen Wasser- und Wasserdampfdestillation erklären können.

Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung der Destillation im
Freien beschreiben und erläutern können.

das Prinzip der Soxhlet-Apparatur erläutern können.

die Ansprüche angeben können, die an das Lösungsmittel bei der Extraktion gestellt
werden.

mindestens ein leicht siedendes Lösungsmittel aus dem Alltag nennen können.

Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung der Extraktion mit der
Soxhlet-Apparatur beschreiben und erläutern können.

das Prinzip der Dünnschicht-Chromatographie erläutern können.

den Zusammenhang zwischen der Polarität einer Verbindung (funktionelle Gruppen) und
der Fließgeschwindigkeit bei einer Dünnschicht-Chromatographie benennen können.

Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung der DünnschichtChromatographie beschreiben und erläutern können.

für eine beliebige Verbindung aus Carbonsäure und Alkohol die Benennung angeben
können.

beispielhaft zwei Carbonsäureester und ihre Geruchsrichtung nennen können.

Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung der Herstellung von
Carbonsäureestern beschreiben und erläutern können.
- 24 -
5.2 Lernziele der Unterrichtsform Gruppenpuzzle
Die Schülerinnen und Schüler sollen

ihre vorhandene Handlungskompetenz erweitern und so zu größerer Selbstständigkeit
gelangen.

das Gruppenpuzzle kennenlernen, die Vorgehensweise verstehen und das Gruppenpuzzle
anschließend selbstständig durchführen.

fachübergreifend arbeiten.

sich selbstständig Inhalte aneignen.

selbstständig weiterführende Literatur vermitteln.

erworbenes Wissen strukturieren, gegebenenfalls vereinfachen und an die Mitschülerinnen und Mitschüler weitergeben.

eine geeignete Form der Wissensvermittlung wählen.

selbstständig
aus
einem
Informationstext
die
Durchführung
eines
Versuchs
herausarbeiten.

selbstständig einen Versuch ausprobieren und gegebenenfalls modifizieren.

zur Verfügung stehende Zeit günstig aufteilen und effektiv nutzen.

selbstständig entscheiden, welche Informationen sie schriftlich festhalten wollen.

gemeinschaftliches Arbeiten als erfolgversprechende Alternative zur Einzelarbeit
erkennen.

rücksichtsvoll-kooperatives Arbeiten üben.

den Lehrer in der Rolle eines Organisators und Beraters kennenlernen.
- 25 -
5.3 Verlaufsskizze der Unterrichtseinheit
Tag/Stunde
21.08., 5. + 6. Std.
22.08., 1. + 2. Std.
23.08., 1. Std.
Inhalt
Methode/Medien
Einstiegsversuch Duftstoffe
Partnerarbeit, Riechstoffe (Chemikalien, Parfüm)
Einführung Gruppenpuzzle
Lehrervortrag, OHP, Folie
Wissenserwerb (A-D)
arbeitsteilige Einzelarbeit, Experteninformation,
Bibliothek
Expertenrunde (A-D)
arbeitsteilige Gruppenarbeit, Experteninformation, Bibliothek
Expertenrunde (Fortsetzung, A-D)
Unterrichtsrunde (A-D)
arbeitsgleiche Gruppenarbeit, zum Teil mit selbst
erstelltem Informationsmaterial der Schülerinnen
und Schüler
[Kursangelegenheiten]
Unterrichtsrunde (Forsetzung, A-D)
arbeitsgleiche Gruppenarbeit, zum Teil mit selbst
erstelltem Informationsmaterial der Schülerinnen
und Schüler
Kartenspiel (A-D)
Unterrichtsgespräch, Kartenspiel
Kartenspiel (Fortsetzung, A-D)
Wissenserwerb (E-H)
arbeitsteilige Einzelarbeit, Experteninformation,
Bibliothek
Expertenrunde (E-H)
Expertenrunde (Forsetzung, E-H) mit der
Erstellung von Versuchsarbeitsblättern
Unterrichtsrunde (E-H)
arbeitsgleiche Gruppenarbeit, selbst erstellte
Versuchsarbeitsblätter der Schülerinnen und
Schüler
30.08., 1. Std.
Unterrichtsrunde (Fortsetzung, E-H)
arbeitsgleiche Gruppenarbeit, selbst erstellte
Versuchsarbeitsblätter der Schülerinnen und
Schüler
04.09., 5. + 6. Std.
[Kursangelegenheiten]
28.08., 5. + 6. Std.
29.08., 1. + 2. Std.
05.09., 1. Std.
Kartenspiel (E-H)
Fragen und Antworten zum Test
Unterrichtsgespräch
Unbenoteter Test
Einzelarbeit
Besprechung des Tests
Unterrichtsgespräch
- 26 -
5.4 Tabellarische Übersicht über die Elemente der Gruppenpuzzle
Gruppenpuzzleelement
Methode/Medien
Der Geruchssinn des Menschen
Funktionsweise des menschlichen Geruchssinn
Pheromone und ihre Wirkungsweise
Instruktion durch die Mitschülerinnen und
Mitschüler
Die Geschichte der Duftstoffe
Verwendung der Duftstoffe in der Vergangenheit
Verwendung der Duftstoffe in der Gegenwart
Mitschüler
Gewinnung und Struktur von Duftstoffen
Technische Verfahren zur Isolation von natürlichen Duftstoffen
Halb- und vollsynthetische Duftstoffe
Fünf wichtige Stoffklassen zur Duftstoffeinteilung
Mitschüler
Duftstoffe sind überall!
Duftwasser und deren Duftstoffanteile
Vertikaler und horizontaler Aufbau von Duftstoffen
Chanel NO5 und Methanthiol
Mitschüler
Destillation im Freien
Prinzip der Topfdestille
Freiluftdestillation
Mitschüler; Bausatz einer Topfdestille,
Kohle, Destillationsmaterial
Extraktion mit Soxhlet-Apparatur
Prinzip der Soxhlet-Apparatur
Extraktion im Labor
Mitschüler; Gerätschaften für die SoxhletApparatur, Extraktionsmaterial
Dünnschicht-Chromatographie
Prinzip der Dünnschicht-Chromatographie
Dünnschicht-Chromatographie in der Praxis
Mitschüler; Chemikalien und Geräte zur
Durchführung der Chromatographie
Carbonsäureester
Verbindungen aus Carbonsäure und Alkohol
Herstellung von Carbonsäureestern
Mitschüler; verschiedene Carbonsäuren
und Alkohle, Gerätschaften
- 27 -
5.5 Darstellung ausgewählter Puzzleelemente
5.5.1 Überblick über die Puzzleelemente
Bevor drei ausgewählte Puzzlebausteine ausführlich beschrieben werden, möchte ich den
Verlauf der Reihe umreißen und so diese näher zu beleuchtenden Bausteine in einen Gesamtzusammenhang einbetten.
Der Einstiegsversuch Gerüche identifizieren66 sollte bei den Schülerinnen und Schülern
positive Affekte hervorrufen. Das Riechen an Papierstreifen, die mit verschiedenen Chemikalien bzw. Parfüms getränkt waren, motivierte die Schülerinnen und Schüler dann in der Tat,
die Düfte mit Worten zu beschreiben und Vermutungen anzustellen, um welche Stoffe es sich
handelt. So mutmaßten sie in einem lebhaften Unterrichtsgespräch zum Beispiel korrekt, dass
es sich bei einem “männlichen” Duft um ein After Shave handeln müsse. Eine Schülerin fand
sogar den Namen einer weiteren Duftprobe heraus, das Parfüm My Melody Dreams - da sie es
früher selber getragen hatte.
Die Einführung in die Arbeitsweise beim Gruppenpuzzle benötigte relativ wenig Zeit. Zum
einen, weil das Gruppenpuzzle eine in sich logische Abfolge von wenigen Arbeitsschritten
beinhaltet, zum anderen, weil ich für jeden Schüler und jede Schülerin nochmals eine Übersicht
zu den Experteninformationen hinzugefügt hatte.
Die anschließende Verteilung der Experteninformationen geschah nicht rein zufällig. Um zu
vermeiden, dass sich mehrere leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler in einer der vier
Expertengruppen zusammenfinden, hatte ich die Gruppen in alphabetischer Permutation
(A-B-C-D-A-...) vorsortiert und dann der Reihe nach in den Bankreihen verteilt. Durch diese
von den Schülerinnen und Schülern als normal akzeptierte Vorgehensweise67 konnten die
nebeneinander sitzenden Leistungsträger des Kurses gleichmäßig auf die Expertengruppen
verteilt werden. Die Phase des Wissenserwerbs (30 Minuten) war dann von einer interessierten
Ruhe geprägt; den wenigen Fragen der Schülerinnen und Schüler konnte ich mich als Lehrperson intensiv widmen, während ich in der übrigen Zeit den Fortgang der Arbeit beobachtete.
Nach dem Wissenserwerb suchten sich die Experten mit gleichem Thema und verteilten sich
im Chemie- sowie im Vorbereitungsraum. Auch während der Expertenrunde (40 Minuten)
kehrte wieder arbeitsame Ruhe ein; verbliebene Fragen konnten untereinander, mit Hilfe der
Fachliteratur aus der Präsenzbibliothek oder durch den Lehrer geklärt werden. Die
66
siehe S. 45.
67
aus Klassenarbeiten in ähnlicher Form bekannt.
- 28 -
Expertengruppen entschieden sich für die Präsentationsformen und arbeiteten dann entsprechend ihre Unterlagen aus. Die Phase der ersten Unterrichtsrunde (60 Minuten) soll im
weiteren68 näher betrachtet werden.
Auf spielerische Art und Weise konnten die Schülerinnen und Schüler ihr erworbenes Wissen
zum Abschluss des ersten, text- bzw. theorieorientierten Gruppenpuzzles testen (30 Minuten).
Das Spiel mit Frage-Antwort-Karten69 ist an ein vom Aulis-Verlag entwickeltes System
angelehnt, bei dem zwei Mannschaften gegeneinander spielen. Dazu werden die Karten verteilt
und die Gruppe mit der Frage 1 beginnt. Der Spieler oder die Spielerin mit einer vermutlich
passenden Antwortkarte meldet sich und liest die Lösung vor. Ist die Lösung korrekt, erhält
die eigene Gruppe einen Punkt und die auf der Antwortkarte stehende Frage wird vorgelesen.
Ist die Antwort hingegen falsch, so bekommt die gegnerische Mannschaft einen Punkt und die
richtige Antwort wird weitergesucht. Diese Form der Wissenskontrolle machte den Schülerinnen und Schülern sichtlich Spaß, und sie wünschten sich ein weiteres Kartenspiel zur Wiederholung der Lerninhalte nach dem zweiten Gruppenpuzzle.
Das zweite Gruppenpuzzle sollte neben der Erarbeitung weiterer Inhalte zum Thema
Duftstoffe auch der Wiederholung und Vertiefung der Gruppenpuzzle-Methode dienen.
Tatsächlich war die neue Herangehensweise für die Schülerinnen und Schüler schon fast zu
einer Normalität geworden: Mein Vorschlag, die Unterrichtsgruppen des ersten Puzzles zu
Expertengruppen des zweiten Puzzles zu machen, wurde von den Schülerinnen und Schülern
als naheliegende Idee akzeptiert. Der folgende Wissenserwerb (20 Minuten) war dann von der
Motivation fast aller Schülerinnen und Schüler geprägt, die beschriebenen Experimente in die
Praxis umzusetzen. Von diesem (Über-)Eifer in der anschließenden Expertenrunde (90
Minuten) und der Unterrichtsrunde (90 Minuten) ist noch zu berichten.70
Da die Gruppen in der Unterrichtsphase durch Verzögerungen beim Experimentieren unter
Umständen zeitliche Freiräume haben würden, hatte ich noch einen Informationstext71 zu den
aktuellen Parfümtrends vorbereitet. Darüber hinaus sollten die Schülerinnen und Schüler die
Möglichkeit erhalten, eigene Parfümkompositionen zu entwickeln. Der Parfümbaukasten72 und
68
siehe S. 30ff.
69
siehe S. 87ff; passend vorperforierte Druckpappe gibt es von der Firma Data Becker.
70
siehe S. 32ff.
71
siehe S. 84f.
72
Parfümbaukasten C (Omikron GmbH)
- 29 -
das zugehörige Buch73 mit einer Vielzahl von Vorschlägen lagen bereit. Im Rahmen des
Gruppenpuzzles ergaben sich dann jedoch nur jeweils weinige Minuten Wartezeit, so dass
keiner der Lernenden über das Lesen des Infoblatts hinauskam.
Auf Wunsch der Schülerinnen und Schüler wurde auch das zweite Gruppenpuzzle mit einem
Kartenspiel abgeschlossen. Die Ankündigung eines unbenoteten Tests und einer (benoteten)
Klausuraufgabe ließ einige der Kursteilnehmerinnen und -teilnehmer aufhorchen, und es wurde
eine Vielzahl “kleiner Fragen” an mich gestellt. Auch wenn ich versuchte, die Antworten von
den Schülerinnen und Schülern selbst geben zu lassen, lief diese ungeplante Phase (30
Minuten) auf eine Art Verifizierung der gelernten Inhalte durch die Lehrperson hinaus.
Der Test wurde in der nächsten Stunde anonym geschrieben. Auf Wunsch der Schülerinnen
und Schüler besprachen wir noch in der Stunde die Aufgaben, und ich gab die korrigierten
Arbeiten am nächsten Tag an den Kurs zurück.74 Ebenso fiel die Klausuraufgabe75, die von
meinem Mentor und mir entworfen wurde, vom Gesamtergebnis her gut aus.
5.5.2 Die erste Unterrichtsrunde (A-D)
Die erste Unterrichtsrunde soll methodisch gesehen von der Selbstständigkeit der Schülerinnen
und Schüler sowie dem fächerübergreifenden Charakter der Inhalte geprägt sein. Die Schülerinnen und Schüler bilden für die Phase des Unterrichts aus den Expertenrunden heraus neue
Gruppen. Ein Freiwilliger oder eine Freiwillige beginnt dann als Lehrender, den Mitschülerinnen und Mitschülern das erarbeitete Expertenwissen zu vermitteln. Dabei sollen die in der
Arbeitsanleitung für die Expertengruppe gegebenen Tipps für die Unterrichtsrunde berücksichtigt werden:

Sie haben höchstens zehn Minuten für den Unterricht.

Geben Sie zu Beginn einen Überblick über das Thema.

Verteilen Sie das entworfene Informationsblatt beziehungsweise weisen Sie Ihre Zuhörer
darauf hin, entsprechende Notizen zu machen.

Klären Sie Ihre Mitschülerinnen und Mitschüler auf, was sie von Ihrem Stoffgebiet
wissen müssen.
73
Pütz, Jean, 1993.
74
siehe S. 38f.
75
siehe S. 39f.
- 30 -

Lassen Sie sich für den Schluss noch etwas Zeit, um Fragen beantworten zu können.
Die Aufgabe der Lernenden muss es sein, den Ausführungen des Experten zu folgen, gegebenenfalls nachzufragen und so für sich die Informationen zusammenzutragen, die als Wissen
vorausgesetzt werden.
Die Bildung der Gruppen zu Beginn der Unterrichtsphase stellte sich unerwartet schwierig
dar. Die Schülerinnen und Schüler vermittelten einen relativ hilflosen Eindruck, so dass ich
nach kurzer Zeit das Heft selber in die Hand nehmen musste: Mit Hilfe der Kursliste ließen
sich schnell in der alphabetischen Reihefolge je vier verschiedene Experten zu einer Unterrichtsgruppe zusammenbringen.
Nun begannen die Schülerinnen und Schüler wie geplant mit ihrer selbstständigen Unterrichtsarbeit. Alle Beteiligten bemühten sich, den Zeitrahmen von zehn Minuten einzuhalten.
Problemlos war dies für die Experten mit den Themen A (Der Geruchssinn des Menschen) und
D (Duftstoffe sind überall!) möglich, da diese im Verlauf ihrer Expertenarbeit je ein
Informationsblatt76 entworfen hatten, das jetzt in vervielfältigter Form zur Verfügung stand.
Durchweg zu wenig Zeit hatten hingegen die Experten ohne vorbereitete Übersicht für alle. So
hatte die Expertengruppe mit dem Thema B (Geschichte der Duftstoffe) zwar eine detaillierte
Informationsliste entworfen, diese aber nur als Stichpunktliste für ihren eigenen Ausführungen
vorgesehen. Die Experten mit dem Thema C (Gewinnung und Struktur von Duftstoffen)
schließlich hatten sich lediglich Notizen auf ihren Experteninformationen gemacht. Auf Seiten
der Schülerinnen und Schüler führte diese Unausgewogenheit dazu, dass sich diejenigen
beschwerten, die ein Informationsblatt ausgearbeitet hatten. Ich hörte beispielsweise eine
Schülerin sagen: “Wir haben uns viel mehr Mühe gemacht - bei euch muss man nicht nur
zuhören, sondern auch noch mitschreiben!”
Wenn auch aus den beschriebenen Gründen länger als geplant (60 Minuten), hielten sich,
soweit von mir beobachtet, die Lehrenden an die Tipps und versuchten, den Lernenden die
wichtigsten Inhalte der Themengebiete zu vermitteln.
76
siehe S. 103ff.
- 31 -
5.5.2.3 Reflexion
Im wesentlichen ist die Unterrichtsstunde so verlaufen, wie von mir geplant.
Bei den Schwierigkeiten zur Bildung der Unterrichtsgruppen habe ich mich eventuell zu
schnell aus der Rolle des Beobachters in die des Lehrers zurückversetzt. An dieser Stelle hätte
ich vielleicht größere Zurückhaltung üben und den Kursteilnehmern die Regie überlassen
müssen. Selbstständigkeit sollte sich schließlich gerade auch auf organisatorische Dinge beziehen. Da ein klarer Rahmen durch den Ablauf des Gruppenpuzzles gegeben war, hätten die
Schülerinnen und Schüler wahrscheinlich ohne weiteres Zutun nach einiger Zeit selber eine
Lösung gefunden. So scheint es mir aus heutiger Sicht nicht unbedingt nötig gewesen zu sein,
dass ich auf meine alphabetische Kursliste zurückgegriff.
Im weiteren Verlauf stellten die Schülerinnen und Schüler in hervorragender Weise ihre Fähigkeit unter Beweis, selbstständig zu arbeiten. Die Informationsphasen liefen in einer äußerst
motivierten Atmosphäre ab, wobei die Lehrenden sichtlich Spaß an ihrer Aufgabe hatten.
Selbst die Unstimmigkeiten aufgrund der verschiedenen Arten der Informationsvermittlung
(mit und ohne Informationsblatt) taten der guten Zusammenarbeit keinen Abbruch. Dennoch
hatte ich den Eindruck, dass die Aufgabenstellung zu offen gewählt war und entschied für das
zweite Gruppenpuzzle, einen klaren Auftrag zum Erstellen eines Versuchsarbeitsblatts zu
geben.
Auch aus der zeitlichen Distanz heraus betrachtet halte ich diese Änderung für richtig; darüber
hinaus würde ich beim nächsten Mal auch die Arbeitsanweisung des ersten Gruppenpuzzles
verändern und die Anfertigung eines Informationsblatts fordern. Diese Vorgabe schränkt
nämlich die organisatorische Handlungsfreiheit der Schülerinnen und Schüler nur geringfügig
ein, während ihre Freiheit hinsichtlich des selbstständigen Arbeitens unberührt bleibt. Im
Gegensatz zum Anfangsproblem der Umgruppierung, das die Schülerinnen und Schüler selbst
hätten bewältigen können, würde also hier ein unnötiger Stolperstein aus der gemeinschaftlichen Arbeit beseitigt werden.
5.5.3 Das Puzzlestück E: Destillation im Freien
Die Destillation im Freien ist - wie die übrigen Stücke des zweiten Puzzles - stark handlungsorientiert. Die Schülerinnen und Schüler sollen durch das Verlassen des Chemiesaals und die
Arbeit im Freien möglichst anschaulich das Prinzip der transportablen Destille erfahren.
- 32 -
Im Rahmen des Wissenserwerbs sollen sich die Experten zunächst anhand der Informationen
über die Geschichte, die Funktionsweise und den Betrieb der Topfdestille kundig machen.
Nach der Erarbeitung der Information müssen die Experten einen geeigneten Ort für die
Durchführung des Versuchs suchen. Ist dieser gefunden und genehmigt, kann mit dem Experimentieren begonnen werden. Dazu müssen die Schülerinnen und Schüler eine Kohlenglut
erzeugen und den Destillationsbausatz zusammensetzen. Mit Wasser und Destillationsgut lässt
sich dann die erste Destillation durchführen.
Ist die Vorgehensweise bei der Destillation zufriedenstellend erprobt, soll die Expertenrunde
noch ein Versuchsblatt entwerfen, mit dessen Hilfe die Lernenden in der Unterrichtsphase den
Versuch durchführen können.
Die Schülerinnen und Schüler lasen sich die Experteninformation sehr zügig durch und wollten
dann sofort einen geeigneten Platz suchen. Diesem Wunsch entsprach ich, da die Herstellung
der Kohlenglut erfahrungsgemäß eine relativ lange Zeit dauert. Schnell hatten die Schülerinnen
und Schüler ein Gelände zwischen Schule und Friedhof gefunden, das ungenutzt und mit
einem Schotterboden sehr geeignet erschien. Nach Rückfrage entfachten sie dort in einer
Mulde das Feuer mit Holzkohle, die sie selber mitgebracht hatten. Der Zusammenbau der
Topfdestille erwies sich wegen der vorhandenen Querschnittzeichnung als vollkommen
unproblematisch. Nachdem sich eine flammenfreie Glut gebildet hatte, konnte die Destillation
beginnen. Die von Herrn Praetorius aus seinem Garten mitgebrachten Lavendelblüten lieferten
dabei nach gut fünf Minuten ein herrlich duftendes Wasserdampfdestillat.
Aufgrund der nicht unerheblichen Vorlaufzeit für die Kohlenglut entschieden sich zwei Experten freiwillig, das Feuer am nächsten Morgen bereits vor Unterrichtsbeginn anzuzünden und
zu überwachen. Die beiden verbliebenen Experten entwickelten in der Zwischenzeit das
Versuchsblatt77, auf dem der Aufbau und das Prinzip der Topfdestille notiert wurden. Dank
dieser gelungenen Übersicht konnten sich die Experten dann in den Unterrichtsrunden
zurückziehen und den Lernenden die Durchführung überlassen. Da ausschließlich Lavendelblüten destilliert wurden, erhielten wir eine recht große Menge Lavendelblütendestillat.
77
siehe S. 106.
- 33 -
5.5.3.3 Reflexion
Die Destillation im Freien war für die Schülerinnen und Schüler ein Hochpunkt des Gruppenpuzzles. Dies spiegelte sich zum einen im Engagement der Expertengruppe wider, die mit
größter Souveränität die Planung und die Durchführung übernahm; besonders die
vorausschauende Planung zur Durchführung der Unterrichtsrunden am nächsten Tag hat mir
dabei gefallen. Zum anderen waren auch die Unterrichtsrunden sehr erfolgreich: Meinen
Beobachtungen nach waren die Experten - wie erhofft - nur Beobachter, die notfalls mit Tipps
beratend zur Seite standen; der Zusammenbau der Topfdestille und die Durchführung des
Versuchs lagen in der Hand der Lernenden. Auch die Übergabe von einer zur nächsten Unterrichtsgruppe, ohne dass die Feuerstelle unbeaufsichtigt war, sowie das Löschen und Aufräumen zum Schluss erfolgten vollkommen selbstständig.
Im Nachhinein betrachtet erscheint lediglich schade, dass ausschließlich Lavendelblüten
destilliert worden sind. Obwohl in der Experteninformation angeregt, kamen weder die Experten noch später die Schülerinnen und Schüler der Unterrichtsrunden auf die Idee, nach Alternativen zu den Lavendelblüten zu suchen. Vielleicht hätte ich einen entsprechenden Impuls
geben sollen.
5.5.3 Das Puzzlestück F: Dünnschicht-Chromatographie
Mit dem Experiment zur Dünnschicht-Chromatographie sollen die Schülerinnen und Schüler
ein wichtiges chemisches Trennverfahren kennenlernen. Zusammen mit den Informationen zur
Struktur von Duftstoffen (Experteninformation C) können die Schülerinnen und Schüler das
für sie neue Verfahren sofort anwenden. Nach dem ersten Kontakt mit der Methode beim
Wissenserwerb sollen die Experten gemeinsam den Versuch durchführen. Aufgrund der
Komplexität des Experiments ist es bei diesem Puzzlestück besonders wichtig, dass die
Schülerinnen und Schüler ein präzise formuliertes Versuchsblatt erstellen.
In den Unterrichtsrunden müssen sich dann die Lernenden auf die Arbeitsanweisungen verlassen und sich Punkt für Punkt an den Vorgaben orientieren. Zur Dokumentation steht ein
Fotoapparat zur Verfügung, mit Hilfe dessen die einzelnen Gruppen das schnell wieder
verblassende Ergebnis fixieren können. Zu einer sofortigen Auswertung reicht aber bereits eine
kleine Skizze auf dem Arbeitsblatt aus.
- 34 -
Nach einer vergleichsweise kurzen Phase des Wissenserwerbs traf sich die Expertengruppe zur
praktischen Erprobung der Dünnschicht-Chromatographie. Schon bald wurde ich darauf
aufmerksam, dass bei den Experten Unruhe aufkam. Es stellte sich heraus, dass sie weder das
Prinzip der Dünnschicht-Chromatographie noch die Durchführung erläutern konnten. Um
weitreichenden Fehlern bei der Versuchsdurchführung zu begegnen, ließ ich die Gruppe ihre
Arbeit sofort unterbrechen und zog mich mit den Schülerinnen und Schüler in den Vorbereitungsraum zurück. Dort konnten wir gemeinsam innerhalb von etwa zehn Minuten die
Verständnisprobleme ausräumen. Es zeigte sich dabei auch, dass der Experteninformation
zwei wichtige Maßangaben fehlten, was einen Teil der Verständnisschwierigkeiten bedingte.
Die Experten arbeiteten in der Folge selbstständig und ohne Probleme weiter. Sie entwickelten
aus der praktischen Erprobung des Chromatographieversuchs ein sehr gut gegliedertes
Arbeitsblatt78. So konnten die Lernenden in den anschließenden Unterrichtsrunden mit Hilfe
dieser Anweisung problemlos experimentieren. Zudem wurde gleich bei der ersten Unterrichtsgruppe die Palette der ätherischen Öle bzw. Parfüms erweitert: Zu Kamille-, Lavendelund Nelkenöl sowie dem Parfüm My Melody Dreams wurde durch einen Schüler noch
Eukalyptusöl hinzugefügt.
1:
2:
3:
4:
5:
1
2
3
4
1
2
4
5
3
Abbildung 8: Ergebnisse der Dünnschicht-Chromatographie
78
siehe S. 105.
- 35 -
Kamillenöl
Lavendelöl
Parfüm
Nelkenöl
Eukalyptusöl
5.5.4.3 Reflexion
Im Nachhinein lässt sich schwer sagen, wann sich die Expertengruppe mit ihren Fragen von
sich aus an mich gewandt hätte. Andererseits bin ich zufrieden, selbst auf ihre Schwierigkeiten
aufmerksam geworden zu sein. Dies unterstreicht meines Erachtens die Qualität der
Beobachterrolle, die man als Lehrer oder Lehrerin während des Gruppenpuzzles einnehmen
kann.
Die zunächst offenen Fragen in der Expertengruppe lassen sich so erklären: Zum einen hatten
es die Schülerinnen und Schüler während des Wissenserwerbs nicht geschafft, das für sie neue
Verfahren der Dünnschicht-Chromatographie mit den Informationen aus dem ersten Gruppenpuzzle inhaltlich zu verknüpfen. Dies stellte sich während der Besprechung im Vorbereitungsraum schnell heraus. Zum anderen erkannte ich, dass zwei nicht vorhandene Informationen zur
Verwirrung in der Schülergruppe beitrugen. An dieser Stelle zeigte sich also, wie wichtig es
ist, in der Vorbereitungsphase des Gruppenpuzzles die Experteninformationen mit größter
Sorgfalt zu entwickeln und zu kontrollieren.
Der weitere Verlauf des Puzzlestücks entsprach wieder den ursprünglichen Erwartungen.
Unter Zuhilfenahme des Versuchsarbeitsblatts konnten die Lernenden der Unterrichtsrunden
gute Ergebnisse79 erzielen. Die Erweiterung der Untersuchungspalette durch einen Schüler mit
Eukalytusöl ließ dessen Kreativität erkennen, aus einem Medikament einen zu untersuchenden
Duftstoff zu machen.
Es bleibt festzustellen, dass das Puzzlestück Dünnschicht-Chromatographie nach anfänglichen
Problemen doch noch ein Erfolg wurde.
6 Reflexion
6.1 Reflexion durch die Schülerinnen und Schüler
Am Ende der Reihe bat ich die Schülerinnen und Schüler, zu Hause kurz zu notieren, was sie
an Positivem und Negativem in den vergangenen Wochen beobachtet hatten. Der
Übersichtlichkeit halber habe ich die gemachten Aussagen stichwortartig in der folgenden
Tabelle zusammengestellt (Mehrfachnennungen sind in Klammern angegeben):
79
siehe S. 35.
- 36 -
Positives

Negatives
viele Experimente (5)
interessantes Thema (3)
Gruppenarbeit (3)
Kartenquiz (3)
lockere Atmosphäre
Spaß, trotzdem gute Vermittlung des Stoffs
freies Arbeiten
selber erklären müssen
Abwechslung
gute Beratung duch den Lehrer
Anregungen für zu Hause
kein Frage-Antwort-Unterricht
nur viel Ahnung vom eigenen Stoff bzw.
Experiment (3)
man lernt nicht so viel von den Mitschülern
(2)
Stoff der anderen bleibt nicht so gut
hängen
verwirrende und unvollständige Anleitung
zu wenig Zeit
Abbildung 9: Meinungen der Schülerinnen und Schüler zum Gruppenpuzzle Duftstoffe
Es zeigt sich eindeutig, dass die Schülerinnen und Schüler das Thema und dessen Umsetzung
positiv beurteilen. Vor allem das zweite, experimentorientierte Gruppenpuzzle scheint ihnen
gut gefallen zu haben. Probleme sehen die Schülerinnen und Schüler allerdings insbesondere,
wenn es um die Vermittlung des Wissens durch ihre Mitschülerinnen und Mitschüler geht.
Solche Befürchtungen wurden schon während des ersten Gruppenpuzzles geäußert: “Wiederholen wir das nochmal, damit wir das alles richtig erzählt bekommen...?”
Diese Skepsis war allerdings nicht von Dauer. Wesentlich positiver äußerten sich zumindest
diejenigen Schülerinnen und Schüler, die ich nochmals in kurzen Einzelgesprächen vor den
Weihnachtsferien befragte. Ich führe diesen Sinneswandel auf das sehr erfreuliche Abschneiden
beim unbenoteten Test und auf die wirklich guten Ergebnisse bei der Klausur zurück; ihre
Leistungen scheinen die Schülerinnen und Schüler offensichtlich davon überzeugt zu haben,
den Informationsaustausch mit den Mitlernenden als qualitativ gleichwertigen Unterricht
anzusehen.
6.2 Reflexion durch den Lehrenden
In der abschließenden Reflexion möchte ich die Argumente für das Gruppenpuzzle aufgreifen aber auch Probeme zur Sprache bringen, die sich in der praktischen Durchführung gezeigt
haben.
- 37 -
6.2.1 Fachübergreifender Unterricht
Es hat sich überzeugend bestätigt, dass das Gruppenpuzzle an sich, und hier mit dem Thema
Duftstoffe im Besonderen, zur Durchführung fachübergreifenden Unterrichts geeignet ist.
Gerade das Zerteilen eines größeren Themenkomplexes in einzelne Puzzlestücke führt dazu,
dass die entstehenden Elemente auf verschiedenen, auch außerfachlichen Wegen angegangen
und bearbeitet werden können. So fanden sich neben chemischen Zugängen auch solche aus
Gebieten der Biologie (Der Geruchssinn beim Menschen; Duftstoffe sind überall!), der
Geschichte und der Religion (beide in: Die Geschichte der Duftstoffe), der Technik (Gewinnung und Struktur von Duftstoffen), der Umwelt (Duftstoffe sind überall!) sowie aus dem
Fach Deutsch (Einstiegsarbeitsblatt: Gerüche beschreiben).
6.2.2 Selbstständiges Lernen
Im Rahmen eines Gruppenpuzzles lässt sich die Schlüsselqualifikation Selbstständiges Lernen
auf verschiedenen Niveaus fördern. Im Fall des Duftstoffpuzzles haben die beteiligten Schülerinnen und Schüler einen sehr hohen Grad der Selbstständigkeit erreicht. Die beiden Gruppenpuzzle wurden weitgehend allein von den Schülerinnen und Schülern durchgeführt. Allerdings
sollte man als Lehrerin oder Lehrer für jede Klasse bzw. jeden Kurs die individuell einforderbare Selbstständigkeit neu abschätzen, um sowohl Über- wie Unterforderungen zu vermeiden.
6.2.3 Hoher Lernerfolg
Zwei meiner Ergebnisse sprechen für den hohen Lernerfolg bei Gruppenpuzzles. Im Fall des
unbenoteten Abschlusstests ergab sich folgendes Bild:
Durschnitt: 10,5 Notenpunkte
Anzahl der Tests
5
4
3
2
1
0
7
8
9
10
11
12
13
14
Notenpunkte
Abbildung 10: Ergebnis des unbenoteten Abschlusstests (in Notenpunkte umgerechnet)
- 38 -
Der Test bestand jeweils zur Hälfte aus Multiple-Choice-Fragen und Aufgaben, die eine
selbstständige Beantwortung in Form eines Textes oder einer Reaktionsgleichung verlangten.
Die Korrektur ergab, dass die Schülerinnen und Schüler in beiden Aufgabenblöcken eine ähnliche Punktzahl holten, im Multiple-Choice-Teil also nicht überproportional erfolgreich waren.
Betrachtet man ergo das Ergebnis des Tests vor dem Hintergrund, dass er zwar angekündigt
war, aber anonym und unbenotet bleiben sollte, so haben die Schülerinnen und Schüler gute
Leistungen erbracht.
Im Rahmen der Leistungskursklausur am 23.10.2000 mussten die Schülerinnen und Schüler
abermals ihre Lernfortschritte unter Beweis stellen. Die folgende Aufgabe (Nummer 3 von 3)
entstand in Kooperation mit meinem Mentor:
” Herbstzeit - Erkältungszeit!”
3.1 Seit Jahrhunderten werden die ätherischen Öle der Minze zur Beruhigung der
Schleimhäute verwendet. Beschreiben Sie die Gewinnung des Minzöls aus
Pfefferminzblättern bei einer Wasserdampfdestillation.
3.2 Hauptbestandteil des Minzöls ist das Menthol. 1887 gelang es zum ersten Mal,
Menthol aus Thymiankraut herzustellen: Zunächst gewinnt man mittels Wasserdampfdestillation Thymol (siehe Abbildung unten). Anschließend wird Thymol zu
Menthol hydriert (die Doppelbindungen des aromatischen Ringes addieren
Wasserstoff). Notieren Sie die zur Menthol-Herstellung aus Thymian gehörige
Gleichung. Zu welcher Gruppe von Duftstoffen zählt man das so gewonnene
Menthol?
CH3
3.3 Zu welcher Stoffklasse gehört Menthol?
3.4 Um den Duft von natürlicher Pfefferminze nachzuahmen, muss
man einen kleineren Teil des reinen Menthols weiter umsetzen;
dabei verwendet man Essigsäure.
OH
H3C
CH3
Thymol
Erläutern Sie die Reaktion und benennen Sie das Produkt.
Abbildung 11: Aufgabe in der Leistungskursklausur
In diesem Fall lässt sich das Ergebnis der Duftstoff-Aufgabe direkt mit dem Ergebnis der
anderen zwei Leistungskursaufgaben vergleichen:
- 39 -
7
Aufgabe 1 und 2
Aufgabe 3: Duftstoffe
Anzahl der Tests
6
5
4
3
2
1
0
<25 25-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 >90
Erreichte Punkte (in Prozent)
Abbildung 12: Ergebnis der Leistungskursklausur (in Prozent)
Im Durchschnitt waren die Schülerinnen und Schüler bei der Duftstoff-Aufgabe um mehr als
20% erfolgreicher als bei den beiden anderen Aufgaben.
6.2.4 Schwierigkeiten beim Gruppenpuzzle
Einige Probleme, die bei der Arbeit mit dem Gruppenpuzzle auftreten können, will ich nicht
verschweigen. Die von Schülern geäußerten Sorgen zur Qualität der Expertenberichte sind
nicht völlig aus der Luft gegriffen. Der Lehrer oder die Lehrerin gibt in jedem Fall einen Teil
seiner bzw. ihrer fachlichen Kontrolle aus der Hand. Besteht dann tatsächlich Sorge um die
Qualität der Berichte, würde ich auf eine Methode zurückgreifen, die besonders im amerikanischen Vorbild des Gruppenpuzzles angewendet wird: der Wissenstest.80 Ein solcher ließe sich
jeweils nach dem Wissenserwerb und der Expertenrunde durchführen.
Auch die größeren Experimente bergen Probleme. Auf- und Abbau nehmen viel Zeit in
Anspruch und nur in den seltensten Fällen können Räumlichkeiten ausschließlich für einen
Gruppenpuzzleunterricht genutzt werden.
Schließlich erschwert die Abwesenheit einzelner Schülerinnen und Schüler die Gruppenarbeit.
So gab es auch im Rahmen dieses Gruppenpuzzles Fehlzeiten von Lernenden; nach der
Rückkehr wurden sie allerdings “im Schnelldurchgang” durch ihre Mitschülerinnen und
Mitschüler auf den aktuellen Stand gebracht. Trotzdem denke ich, dass das Gruppenpuzzle ab
einem gewissen Krankenstand in große Schwierigkeiten kommen könnte.
80
Frey-Eiling, Angela und Frey, Karl, 1999, S. 50ff.
- 40 -
6.3 Abschlussgedanken
Das Gruppenpuzzle ist sicherlich eine faszinierende Methode, die den täglichen Unterricht um
eine interessante Facette bereichern kann.
Das Gruppenpuzzle Duftstoffe hatte noch Nachwirkungen:

Die Schülerinnen und Schüler stellten sich einige Wochen später mit dem Parfümbaukasten ihr persönliches Parfüm zusammen.

Das Lavendeldestillat fand Verwendung als Duftstoff in einer von den Schülerinnen und
Schülern selbst hergestellten Seife.

Das Produkt der Soxhlet-Extraktion - ein herrlich duftender, hochprozentiger Anisschnaps - wurde nach längerem Überlegen dann doch nicht für Weihnachtsplätzchen
verwendet sondern verblieb zu Demonstrationszwecken (nicht zum Konsum) im Fachbereich Chemie der Schwalmschule Treysa.
Bleibt zu fragen: Wie könnte es weitergehen?
Sicherlich ist das Thema experimentell noch lange nicht ausgereizt. Dies zeigen die vielen
ausgezeichneten Ideen von Wolfgang Münzinger81, dem ersten Chemiedidaktiker in
Deutschland, der sich der Duftstoffthematik angenommen hat.
Ferner musste leider der literarische Zugang zu den Duftstoffen aus Zeitgründen unberücksichtigt bleiben. Patrick Süskinds Roman Das Parfum wäre hierzu hervorragend geeignet auch “Wenigleser” kann man mit diesem Buch begeistern. Ansonsten bleibt zu hoffen, dass der
Roman - wie angekündigt - bald verfilmt wird.82
81
Münzinger, Wolfgang, 1989/1994/200.
82
dpa-Meldung, 11.01.2001.
- 41 -
7 Literaturverzeichnis
(inkl. Internetquellen, E-Mail- und Bestelladressen)
Aronson, Elliot: Jigsaw Classroom, Internt: http://www.jigsaw.org/, 01.01.2001.
Aronson, Elliot et al.: The Jigsaw Classroom, Beverly Hills 1978.
Aronson, Elliot: Nobody Left To Hate, New York 1999.
Bastian, Jens: Offener Unterricht, in: Pädagogik 47/12, Köln 1995.
Becker, Hans-Jürgen et al.: Fachdidaktik Chemie, Köln 1992.
Data Becker: Spielkarten, Bestell-Nr. 310345.
dpa-Meldung: “Das Parfum” wird verfilmt, in: Marburger Neue Zeitung, 11.01.2001.
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Verhaltenswissenschaften: Karl
Frey und Angela Frey-Eiling, Internet: http://www.educeth.ch/, 01.01.2001.
Emsley, John: Parfum, Portwein, PVC... Chemie im Alltag, Weinheim 1997.
Emsley, John: Sonne, Sex und Schokolade - Chemie im Alltag II, Weinheim 1999.
Erwartungen der Wirtschaft an die Schulabgänger, in: HLZ - Hessische Lehrerinnen- und
Lehrerzeitung, Zeitschrift der GEW Hessen für Erziehung, Bildung, Forschung,
Juli/August 7-8/2000.
Frey-Eiling, Angela und Frey, Karl: Das Gruppenpuzzle, in: Zwölf Unterrichtsmethoden Vielfalt für die Praxis, Weinheim und Basel 1999.
Glöckel, Hans: Wider den Methodendogmatismus - aber auch den Methodensalat, in: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, Heft 53, Seelze 1999.
Hedewig, Roland: Düfte - Riechen und Schmecken, in: Unterricht Biologie, Heft 207, Seelze
1995.
Hessisches GefahrstoffInformationsSystem Schule, Herausgeber: Hessisches Kultusministerium, HeLP-ZPM, Wiesbaden 1999.
Hessisches Kultusministerium: Rahmenplan Gymnasiale Oberstufe, Aufgabenfeld III, Frankfurt am Main 1994 (2. Auflage 1999).
Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften, Universität Kiel: Dr. Mins Minssen,
E-Mail: [email protected], Internet: http://www.ipn.uni-kiel.de/, 01.01.2001.
Jäkel, Manfred und Risch, Karl T. et al.: Chemie heute - Sekundarbereich II, Hannover 1988.
Kionke, Adèle: Herstellung von Duftstoffen als Beispiel für die Synthese von Estern, Marburg
2000 (privat).
Klippert, Heinz: Teamentwicklung im Klassenraum - Bausteine für den Unterricht, Weinheim
und Basel 2000.
Kremoser, Claus: Riechen und Schmecken, in: Kaffee, Käse, Karies... Biochemie im Alltag,
Weinheim 1998.
Krieger, Jürgen und Breer, Heinz: Der Geruchssinn - Die Grundlagen der Duftwahrnehmung,
in: Biologie in unserer Zeit 2/24, Weinheim 1994.
- 42 -
Lazarowitz, Rachel: Learning biology cooperatively, in: Cooperative learning, Heft 3/11, April
1991.
Martinetz, Dieter et al.: Taschenbuch der Riechstoffe - Ein Lexikon von A-Z, Thun und
Frankfurt am Main 1998.
Meyer, Hilbert: UnterrichtsMethoden, II: Praxisband, Berlin 1987 (8. Auflage 1997).
Minssen, Mins: Destillation im Freien, in: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, Heft 22,
Seelze 1994.
Münzinger, Wolfgang: Duftstoffe, in: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, Heft 22,
Seelze 1994.
Münzinger, Wolfgang et al.: Duftstoffe - Ein Thema für die Schule? (Teil II), Hilf-Druckschrift 2444/0591, 1991.
Münzinger, Wolfgang et al.: Material für den Unterricht, Heft 7: Duftstoffe, Weilburg 2000
(Erprobungsfassung).
Obst Heinz: “Fächerübergreifender” Unterricht, in: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, Heft 40, Seelze 1997.
Paret, Michael: Kurzer Abriß zur Geschichte der Duftstoffe, in: Naturwissenschaften im
Unterricht Chemie, Heft 22, Seelze 1994.
Parfümbaukasten C, 38 Düfte, Bestellnummer: 103380-1, bei: Omikron GmbH, Ländelstraße
32, 74382 Neckarwestheim, Internet: http://www.omikron-online.de
Pfeifer, Peter: Die Molekülstruktur von Aroma- und Duftstoffen, in: Naturwissenschaften im
Unterricht Chemie, Heft 22, Seelze 1994.
Praetorius, Fritz: Ester, Marburg 2000 (privat).
Pütz, Jean et al.: Betörende Parfums - heilende Düfte: Rezepte zum Genießen und Verführen,
Köln 1993.
Römpp Chemie-Lexikon, 9. Auflage, Stuttgart und New York 1995.
Schilling, Bernd: Arbeitsbuch Chemiepraktikum für die Oberstufe, Stuttgart 1999.
Schween, Michael: Extraktion von Pflanzenteilen mit niedrig siedenden Lösungsmitteln,
Marburg 2000/1 (universitätsintern).
Schween, Michael: Synthese von Geruchsstoffen am Beispiel der Carbonsäuren, Marburg
2000/2 (universitätsintern).
Schwister, Karl et al.: Taschenbuch der Chemie, München und Wien 1999.
Stäudel, Lutz: Stationenlernen im Chemieunterricht - eine Einführung, in: Naturwissenschaften
im Unterricht Chemie, Heft 58/59, Seelze 2000.
Süskind, Patrick: Das Parfum - Die Geschichte eines Mörders, Zürich 1985 (als Taschenbuch
1994).
Umweltbundesamt: Pressemitteilung 14/00, Internet: http://www.umweltbundesamt.de/ubainfo-presse/pressemitteilungen/p-1400-d.html, 18.08.2000.
- 43 -
Arbeitsanleitung
Expertengruppe A-D
Das ganze Thema Duftstoffe werden Sie mit der so genannten Puzzle-Methode
erarbeiten. Jeder von Ihnen durchläuft folgende drei Stufen:
1. Wissenserwerb
Sie bekommen die Unterlagen zu einem der vier Duftstoffthemen. Diese
arbeiten Sie zunächst selbstständig durch. Machen Sie sich Notizen und
behalten Sie dabei die Lernziele im Auge (30 Minuten).
2. Expertenrunde
Anschließend treffen Sie sich mit den anderen Mitschülerinnen und Mitschülern, die das gleiche Thema erarbeitet haben wie Sie in der Expertenrunde. Gemeinsam besprechen Sie als zukünftige Lehrer, wie Sie Ihr
Thema den anderen Schülern vermitteln wollen (45 Minuten).
3. Unterrichtsrunde
Sie ordnen sich zu neuen Gruppen. In jeder Gruppe befindet sich nun ein
Mitglied jeder Expertengruppe. Jeder Experte unterrichtet die anderen
Mitschülerinnen und Mitschülern in seinem Thema (maximal 10 Minuten
pro Thema).
Hier noch ein paar Tipps für die Unterrichtsrunde. Denn denken Sie daran: Sie
haben höchstens zehn Minuten Zeit für ihren Unterricht!
! Überblick
Geben Sie den anderen Schülerinnen und Schülern in drei Sätzen einen
Überblick über das, was Sie zu Ihrem Stoffgebiet gelernt haben. Sagen
Sie ihnen nur, was für sie das Wichtigste war.
! Lernziel
Sagen Sie Ihren Mitschülerinnen und Mitschülern, was sie nach der
Unterrichtsrunde von Ihrem Stoffgebiet wissen müssen. Orientieren Sie
sich dafür an Ihren Lernzielen.
! Unterricht
Den Unterricht bereiten Sie im Rahmen der Expertenrunde vor. Wichtig
ist, dass sich Ihre Zuhörer etwas vorstellen können! Wenn Sie ein Informationsblatt entwerfen, dann überladen Sie es nicht mit Informationen,
sondern halten Sie es überschaubar. Oder sollen sich die Zuhörer Notizen machen? Planen Sie zum Schluss die Bearbeitung eines Arbeitsblattes?
! Fragen
Halten Sie sich noch ein wenig Zeit frei, um Fragen der Mitschülerinnen
und Mitschüler beantworten zu können.
! Allgemeines
Versuchen Sie Fremdwörter zu vermeiden. Erklären Sie unbedingt notwendige Fachwörter mit wenigen Worten. Schließen Sie Ihre Ausführungen, indem Sie Ihren Mitschülerinnen und Mitschülern mit wenigen
Sätzen das Wichtigste nochmals kurz zusammenfassen.
Seite 1
Arbeitsanleitung
Expertengruppe A-D
Lernziele für das Thema
(1) Sie wissen, wie sich der Geruchssinn auf das Befinden des Menschen auswirkt.
(2) Sie können kurz umreißen, wie der Geruchssinn des Menschen
funktioniert.
(3) Sie können die menschliche Wahrnehmung von Geruch hinsichtlich
Qualität und Quantität beispielhaft beschreiben.
(4) Sie wissen, wie Pheromone beim Menschen wirken können.
Notizen:
Seite 2
Arbeitsanleitung
Expertengruppe A-D
(1) Sie wissen, wie sich die Verwendung von Duftstoffen über die Jahrtausende hinweg verändert hat.
(2) Sie können kurz umreißen, wie sich die Käuferschichten von Duftstoffen verändert haben.
(3) Sie kennen gebräuchliche Herstellungs- und Verwendungsmöglichkeiten von Duftstoffen in der heutigen Zeit.
Notizen:
Seite 3
Arbeitsanleitung
Expertengruppe A-D
(1) Sie kennen mindestens fünf technische Verfahren zur Isolation von
natürlichen Duftstoffen.
(2) Sie können erkären, was man unter halbsynthetischen Duftstoffen
versteht.
(3) Sie können sagen, wofür vollsynthetische Duftstoffe hergestellt
werden.
(4) Sie wissen, wie die chemische Struktur und die Duftwirkung dieser
Substanz miteinander zusammenhängen.
(5) Sie kennen die fünf Stoffklassen, nach denen die häufigsten Duftstoffe eingeteilt werden können.
Notizen:
Seite 4
Arbeitsanleitung
Expertengruppe A-D
(1) Sie kennen mindestens drei Beispiele für Duftwasser und deren Duftstoffanteile.
(2) Sie können den vertikalen Aufbau eines Parfüms beschreiben und
Beispiele zur Erklärung des horizontalen Aufbaus geben.
(3) Sie wissen um die Besonderheiten des Parfüms Chanel No5.
(4) Sie können zum Begriff der Innenraumlufhygiene Stellung nehmen.
(5) Sie wissen, warum Methanthiol beim Menschen entstehen kann und
welche Verwendungen es in größerem Maßstab findet.
Notizen:
Seite 5
Experteninformation A
E
s ist früher Morgen im Sommer.
Draußen ist es noch angenehm kühl und riecht frisch. Vom Nachbargarten
steigt intensiver Rosenduft in die Nase. Auf einem Sommerflieder tummeln sich
Schmetterlinge, angelockt vom Blütenduft. Ein Hund sucht am Wegrand
schnuppernd nach Duftmarken. Aus einem offenen Fenster dringt Kaffeeduft.
In der Bäckerei duftet es nach frischem Brot, an den Obstständen des Nachbarladens nach frischem Obst.
Auf der Hauptstraße riecht es dagegen unangenehm nach Benzin und Diesel.
Im Supermarkt hängt eine Mischung verschiedener Lebensmittel- und Parfümdüfte in der Luft. Das Textilgeschäft, die Apotheke, die Drogerie, der Frisörladen und das Schwimmbad haben ihre spezifischen Gerüche. In der Gaststätte riecht es nach Bier und Rauch. Auf dem Lande duftet es nach Wald,
Wildkräutern und Ackererde, aber auch nach Mist und Gülle. Rauchgeruch
kündet aus großer Entfernung von einem Feuer. Bei einer bestimmten Windrichtung kann man Industriegerüche wahrnehmen, deren Quelle viele Kilometer weit entfernt liegt.
Im Urlaub kommen noch weitere Gerüche hinzu: der Duft eines Pinienwaldes, die Gerüche eines orientalischen Basars oder die Düfte fremder Speisen
und Gewürze.
Einführung
Das Riechvermögen ist zugleich ein Nah- und Fernsinn. Informationen durch Düfte
können kilometerweit übermittelt werden. Durch Riechen findet und erkennt der
Mensch seine Nahrung; der Geruch warnt vor verdorbenen Speisen, giftigen Stoffen
oder Bränden; Nahrungsdüfte lösen die Speichel- und Magensaftsekretion aus.
Gerüche vom Körper, von Exkrementen, Kleidung und Räumen liefern Hygieneinformationen und wecken Erinnerungen an Orte, Begebenheiten und Personen, die
man “riechen” oder “nicht riechen” kann. Gerüche beeinflussen auch das Sexualverhalten und die allgemeine Affektlage (Lust und Unlustgefühle).
Seit der Antike werden Duftstoffe wie z. B. Weihrauch verwendet, um die Gläubigen auf die sakrale Handlung einzustimmen und die Verbindung zu den Göttern herzustellen. Im Alltagsleben soll Parfüm angenehme Gefühle wecken und das
Selbstwertgefühl und die Attraktivität steigern. Deodorantien beseitigen oder überdecken Körpergerüche. Manchmal wird allerdings das, was für den einen Wohlgeruch ist, zur Qual des anderen: So mancher Theater- oder Konzertbesucher rümpft
über den intensiven Parfümduft des Nachbarn die Nase.
Untersuchungen über die Wirkungen von Duftstoffen auf die Befindlichkeit des
Menschen ergaben, dass Jasmin- und Zitronenduft als “Muntermacher” wirken,
Lavendel- und Rosenduft dagegen beruhigen und Apfelaroma gut gegen Stress ist.
Neue Studien untersuchen, ob bestimmte Riechstoffe am Arbeitsplatz die Konzentrationsfähigkeit oder das Arbeitsklima verbessern und damit die Arbeitsleistung steigern. Da Düfte nachweislich Kaufentscheidungen positiv beeinflussen können,
werden in zunehmendem Maße Duftstoffe in Geschäften zur Förderung der Kauflust
versprüht.
Seite 1
Geruchsorgane und Riechepithelien
Der Geruch ist wie der Geschmack ein chemischer Sinn. Der chemische Sinn hat
sich evolutiv vor dem Sehen und Hören entwickelt. Als Geruchsorgane bezeichnet
man Sinnesorgane, die auf flüchtige, gasförmige oder in Gasen mitgeführte Substanzen reagieren, während Geschmacksorgane auf in Wasser gelöste Stoffe
ansprechen. Geruchsorgane haben meist eine viel niedrigere Reizschwelle als
Geschmacksorgane. Entsprechend werden Duftstoffe in geringen Konzentrationen
über große Distanzen gerochen, während ein Geschmack nur unmittelbar in vergleichsweise hoher Konzentration wahrgenommen wird.
Die ersten Primaten hatten ein stark
entwickeltes Riechsystem. Seit rund 50
Millionen Jahren orientieren sich die Primaten in ihrem Lebensraum aber überwiegend optisch, und das ehemals
große, zentrale Riechhirn übernahm
Funktionen, die zu Emotion, Motivation
und Gedächtnis Beziehung haben.
Beim Menschen befindet sich die
Regio olfactoria, die mit der Riechschleimhaut ausgekleidet ist, im oberen
Teil der Nasenhöhle.
Abbildung 1: Schematischer Querschnitt der
Nase mit eingezeichneter Luftströmung
Sie enthält drei Zelltypen, die auf einer
Basalmembran sitzen:
Riechsinneszellen (olfaktorische Rezeptorzellen),
Stützzellen
und Basalzellen. Unter dieser Membran
befinden
sich
die
Bowmanschen
Drüsen, deren Schleim
durch je einen Ausführgang
zwischen
den Epithelzellen an
die Epitheloberfläche
gelangt. Etwas tiefer
liegen noch submucosale Drüsen.
Abbildung 2: Schematische Zeichnung des olfaktorischen Neuroepithels
Seite 2
Das Riechepithel des Menschen enthält etwa 10 Millionen Riechzellen. Der zur
Epitheloberfläche führende Dendrit einer Riechzelle endet in einer knopfartigen
Verdickung mit 5 bis 20 Riechcilien. Die bis 200 µm langen, unbeweglichen Cilien
ragen haarschopfartig in die Schleimschicht hinein und stellen damit den Kontakt zur
Außenwelt her.
Die Basalzellen regenerieren Riechneuronen, deren Lebensdauer nur 4 bis 8
Wochen beträgt. Damit sind Riechneuronen die einzigen Nervenzellen, die nach
ihrer Degeneration durch neue ersetzt werden. Unter der Basalmembran liegt eine
Bindegewebsschicht‚ in der die mit den Drüsen gebündelten Axone der Riechneuronen und Blutgefäße eingelagert sind. Das Axon eines jeden Riechneurons führt
durch das Siebbein zum Riechkolben (Bulbus olfactorius), einer langen, schmalen
Ausstülpung des Großhirns. In jeder Nasenhälfte ist ein Riechkolben vorhanden.
Die Riechzellen erfüllen somit insgesamt drei Funktionen:
(1) Sie identifizieren flüchtige Substanzen mit hoher Empfindlichkeit.
(2) Sie wandeln den Informationsgehalt eines chemischen Reizes in eine Folge
elektrischer Impulse um.
(3) Sie leiten die elektrisch codierte Information zum Gehirn.
Die Riechzellen sind also gleichzeitig hochempfindliche, selektive Chemodetektoren
und chemoelektrische Signalwandler.
Geruchsschwellen und Geruchsqualitäten
Während beim Menschen für einen Geschmacksreiz mehr als 1016 Moleküle/mL
Lösung nötig sind, reichen bei manchen Geruchsstoffen 107 Moleküle/mL Luft aus,
bei Tieren sogar im Extremfall 102 bis 103 Moleküle/mL Luft. Die Reizschwelle ist
abhängig vom Riechstoff, von der Luftfeuchte und Lufttemperatur sowie von der
Größe des Riechepithels und damit von der Anzahl der Rezeptoren.
Die Hauptqualitäten des Geschmacks (süß, sauer, salzig, bitter) lassen sich scharf
gegeneinander abgrenzen; bei den Geruchsqualitäten scheinen die bisher versuchten Abgrenzungen als eher willkürlich. Französische Parfümeure können bei entsprechender Begabung und täglichem Training bis zu 4000 Düfte unterscheiden.
Bei sehr geringer Konzentration eines Duftstoffes ist die Geruchsempfindung
unspezifisch: Man nimmt wahr, dass es riecht, aber nicht deutlich, wie es riecht.
Dies gelingt erst bei höherer Konzentration. Man kann also beim Riechen eine
Wahrnehmungsschwelle von einer Erkennungsschwelle unterscheiden. So liegt die
Wahrnehmungsschwelle beim Menschen für Methanthiol (im Knoblauch) bei nur
4•10-15 g pro Liter Luft, die Erkennungsschwelle aber bei 2•10-13 g/L. Längeres Riechen eines Duftstoffes führt rasch zu einer Minderung der Empfindungsstärke durch
Adaptation. Beim Menschen können durch manche unangenehmen Gerüche
Schutzreflexe wie z. B. Nies- und Würgreflexe ausgelöst werden.
Bei einer Grippe kann die Empfindlichkeit des Geruchssinns vorübergehend vermindert sein. Bei einer teilweisen Geruchsunempfindlichkeit können nur bestimmte
Düfte nicht wahrgenommen werden, weil entsprechende Rezeptoren fehlen. So riechen z. B. zwei Prozent der Bevölkerung keinen Schweiß und sieben Prozent keinen
Fisch. Empfindlichkeitsminderungen treten auch mit zunehmenden Lebensalter ein.
Es kann auch zu Fehlwahrnehmungen und zu Geruchshalluzinationen kommen.
Seite 3
Pflanzen bilden in den Zellen Duftstoffe häufig in konzentrierter Form als ätherisches Öl, aus dem sich dann die einzelnen Duftkomponenten verflüchtigen. Die meisten dieser Substanzen empfindet der Mensch als wohlriechend. Alle Duftstoffe der
Pflanzen liegen in Gemischen mit bis zu 100 Einzelkomponenten vor. Vielfach sind
dabei nur eine oder wenige Komponenten für die Duftnote bestimmend.
Beim Menschen spielen Körpergerüche - u. a. aus Atem, Hautsekreten, Speichel,
Muttermilch, Sexualsekreten und Urin - im sozialen Umfeld eine Rolle. Es handelt
sich vor allem um moschusartig riechende Stoffe wie Steroide, Cycloketone oder
Lactone. Ölige Sekrete aus Duftdrüsen der Haut sind die Hauptquelle des Körpergeruchs. Sie befinden sich vorwiegend in den Regionen von Kopfhaut, Augenlid, Ohrkanal, Wange, Achseln, Brust und in der anogenitalen Region. Diese Drüsen
beginnen ihre Funktion erst nach der Pubertät und stellen sie mit der Menopause
wieder ein. Bei Erregung und Stress erreichen sie ein Sekretionsmaximum. Die
Sekrete enthalten Steroide wie Testosteron, Androstenon, Androstenol u. a..
Personen können Blutsverwandte von Nichtverwandten unterscheiden, auch wenn
sich die Personen noch nie zuvor gesehen oder gerochen haben. Da verwandte
Personen einen sehr ähnlichen Geruch haben, sind vermutlich genetische Faktoren
an der Bildung des Körpergeruchs beteiligt. Aber auch die Ernährung und äußere
Faktoren haben einen gewissen Einfluss.
Frauen wie Männer sind in der Lage, das Geschlecht einer Person an ihrem
Geruch zu erkennen. Körpergerüche spielen auch im Kontakt zwischen Mutter und
Säugling eine Rolle. Mütter - nicht die Väter - können schon am zweiten Tag nach
der Entbindung den Körpergeruch der eigenen Säuglinge identifizieren. Säuglinge
reagieren im Alter von 6 Tagen bis 6 Wochen spezifisch auf den Geruch der eigenen Mutter mit einem Kopfdrehreflex und Saugbewegungen.
Pheromone
Viele Tiere geben chemische Botenstoffe ab, so genannte Pheromone, die bei Artgenossen ein bestimmtes Verhalten auslösen. Auch der Menschen bildet Pheromone, und zwar in der Haut aus Sexualhormonen. Synthetisch hergestellte Pheromone
werden als Parfümzusätze verwendet, damit sich die Anwender entspannter und
selbstsicherer fühlen. Die menschlichen Pheromone wirken bereits in Mengen von
wenigen Femtogramm (10-15 g) auf die Stimmung, ohne dass sie bewusst wahrgenommen werden - die weiblichen vor allem auf Männer, die männlichen überwiegend auf Frauen. Man riecht sie nicht, weil sie nicht mit dem Riechepithel, sondern
mit dem so genannten Vomeronasalorgan aufgenommen werden. Die Nervenleitung
verläuft dabei zu den Gehirnteilen, die die sexuelle Reifung steuern, und zu Zentren
im limbischen System, die an der Entstehung von Euphorie, Entspannung und Freude beteiligt sind.
Indem die jeweiligen Pheromone die wechselseitige Anziehung gegensätzlicher
Partner stimulieren (“Gegensätze ziehen sich an”), wird der Kontakt zwischen Sexualpartnern mit unterschiedlichen Immunsystemen gefördert. Wenn aus dieser Verbindung Nachkommen hervorgehen, erhalten diese ein breit gefächertes lmmunsystem, sodass sie potentiell gesünder werden als ihre Eltern.
Seite 4
Ein Nachweis von Pheromonwirkungen beim Menschen ist wegen der komplexen
Verschränkung offenen und verdeckten Verhaltens schwierig. Die sexuell motivierte
Kommunikation zwischen Menschen unterliegt Lernprozessen und wird nicht über
so einfache Reiz-Reaktions-Mechanismen gesteuert wie bei Tieren.
Notizen:
Quellen:
Hedwig, Roland: Düfte - Riechen und Schmecken, in: Unterricht Biologie: Düfte Riechen und Schmecken, Heft 207, Seelze 1995.
Paret, Michael: Der Geruchssinn des Menschen, in: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie: Duftstoffe, Heft 22, Seelze 1994
Thews, Gerhard u.a.: Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen,
Stuttgart 1991.
Seite 5
Experteninformation B
F
olge deinem Wunsch, weil du lebst,
lege Myrrhe auf dein Haupt, kleide dich in feines Linnen,
getränkt mit köstlichen Wohlgerüchen,
den echten Dingen der Götter.
Lied des Harfners (um 2000 v. Chr.)
Bereits der Urmensch wurde mit einer Vielzahl von Gerüchen - unangenehmen,
die ihm Gefahr signalisierten, aber auch angenehmen, die Genuss, Wohlbefinden
oder gar Heilung versprachen - konfrontiert.
Duftstoffe im Altertum
Die Geschichte der bewussten Nutzung des Duftes begann wohl mit der kultischen
Verwendung aromatischer Harze, Hölzer und Pflanzen. Per fumum - durch Rauch
trat man mit den Göttern in Verbindung, par fumo - gleich Rauch wandte man Myrrhe und Arabischen Balsam in wohlriechenden Salben zum Bestreichen der Götterbilder an.
Aber so wie die Priester der Alten
durch die Mystik der Wohlgerüche
ihre Anhänger in eine religiös verzückte Stimmung versetzten, machten sich die ägyptischen Frauen
diesen Effekt schon frühzeitig für erotisierende Zwecke nutzbar. Das älteste in der ägyptischen Dichtung
erhaltene „Lied des Harfners“ (siehe
oben) empfiehlt die Myrrhe für den
sinnlichen Lebensgenuss.
Seit Ende des 2. Jahrtausends vor
Christus verkauften Priester bereits
ihre duftenden Präparate wie Weihrauch und Myrrhe an die Oberschicht,
und die reichen Ägypterinnen verfügten so über eine Auswahl wohlriechender Salben und Essenzen für
verschiedene Körperteile.
Auch der Übergang vom Duftstoff
als Götterlabsal zur Medizin vollzog
sich in dieser Zeit. Ursprünglich war
der Priester auch Heiler, wie man es
auch heute noch bei einigen Kulturen
in Form des Medizinmannes finden
kann.
Abbildung 1: König Echnaton und seine Gemahlin
Nofretete, die ihm eine Heilpflanze reicht (Ägypten,
14. Jahrhundert vor Christus)
Seite 1
In Ägypten lernten die Juden die Zubereitung sowie den profanen Gebrauch von
Duftstoffen kennen. Und bald waren Salbensieder bei den verschiedenen semitischen Völkern tätig, wie wir aus dem 2. Buch Mose erfahren. In der Bibel gibt es viele Stellen, die interessante Informationen zum Thema Duftstoffe liefern. Das Hohelied schildert beispielsweise in einzigartig plastischen Bildern die Sehnsüchte zweier
Liebender, wobei die menschlichen Sinne durch Wohlgerüche, Balsame und Harze
angeregt werden. Dreißigmal werden sie zu Bildern und Symbolen verarbeitet und
verströmen ihren angenehmen, stimulierenden Duft.
Auch die Griechen erwarben ihr Wissen über gute Gerüche und erotisierende Parfüme vor allem von den Ägyptern und brachten es weiter nach Rom. Dort verbanden
sich Duft und Sinnlichkeit mit extremer Verschwendung, und man schwelgte geradezu in einem Rausch der Wohlgerüche. Dennoch verachtete man die männlichen und
weiblichen Parfümbereiter, die im „Hauptberuf“ meist Bordellwirte, Kurtisanen und
Kupplerinnen waren. „Anständige“ Leute betraten deren Läden nur mit verhülltem
Gesicht, da sie als Stätten schlimmster Unzucht galten.
Gegen Ende des 1. Jahrtausends sollen die Araber die Destillation erfunden
haben, die eine Voraussetzung zur Gewinnung der flüchtigen ätherischen Öle war.
Aus den Duftküchen Persiens und Arabiens berichten uns die „Geschichten aus tausendundeiner Nacht“, in denen es geradezu von starken orientalischen Gerüchen
wimmelt. Eine der Erzählungen macht uns mit einer Dame bekannt, die bei einem
Händler für ein einziges Fest zehn verschiedene Parfüme einkauft. Wen wundert es,
wenn selbst der Prophet nach den Frauen nichts so sehr liebte wie die Wohlgerüche.
Duftstoffe im Mittelalter und der Neuzeit
Im Mittelalter gelangte die Kunst der Verarbeitung und Mischung duftender „orientalischer“ Stoffe durch die Kreuzzüge (11. bis 13. Jahrhundert) und die großen arabischen Ärzte erneut nach Süd- und dann auch nach Mitteleuropa. Einen besonderen
Impuls vermittelte die Wiedergeburt des Altertums in der Zeit der Renaissance, in
der auch die erotisierenden Parfüme zu neuer Bedeutung gelangten. Ausgehend
von Italien erfassten sie unter kräftiger Mitwirkung der Katharina von Medici (15191589) vor allem Frankreich. Die von ihr nach Paris beorderten kenntnisreichen italienischen Parfümeure konnten die mengenmäßigen Anforderungen des Hofes Heinrich III. (1551-1589) kaum befriedigen. Der Italiener René le Florentin soll dann auch
die erste italienische Parfümerie am Pont-aux-Changes eröffnet haben, deren Duftwässer, Salben und Pomaden beim Adel reißenden Absatz fanden.
Gewonnen wurden die duftenden Stoffe im bis heute dafür bekannten südfranzösischen Städtchen Grasse, wo man die Kräuter der Provence vor der Tür hatte und
Lavendel in großen Mengen wildwachsend fand, wo aber durch das günstige Klima
auch aus Indien, Persien und von der Iberischen Halbinsel „importierte“ Pflanzen,
wie Citrusfrüchte, Nelke, Tuberose und Jasmin, erfolgreich gezüchtet werden konnten. Hier wurden auch die vorhandenen Techniken der Duftstoffgewinnung verfeinert
und vorangetrieben.
Bereits 1774 bot Louis-Toussant Pivert Duftwässer zu erschwinglichen Preisen in
seinem auf dem Pariser Boulevard Strasbourg gelegenen Laden auch der bürgerlichen Kundschaft an. Konkurrenz ließ nicht lange auf sich warten.
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Seit der Zeit Königin Elisabeth 1. (1533-1603) wurde England von den Düften
überrollt. In einem speziellen Erlass aus dem Jahre 1770 musste das englische Parlament sogar androhen, dass Frauen, die einen Mann durch die Anwendung von
Parfüm zur Heirat verlockt hätten, nach den Gesetzen für Hexerei bestraft und die
Ehen annulliert würden. Beliebt war besonders der sogenannte Pomander, eine
gewöhnlich um den Hals getragene, aus Duftstoffen hergestellte Kugel, die neben
verschiedenen Harzen und Blüten vor allem die aus tierischen Ausscheidungen
gewonnenen, stark duftenden Stoffe Ambra, Zibet und Moschus enthielt.
Auch in Köln am Rhein soll der aus Mailand stammende Maria Farina bereits 1709
mit der Herstellung von „gebranntem Wasser“ begonnen haben. Nach dem Siebenjährigen Krieg (1756-1763) war die Zahl der Produzenten von Aqua mirabilis schon
auf 114 angewachsen, für das begeisterte französische Soldaten, die das Wasser
mit nach Paris nahmen, die Bezeichnung Eau de Cologne prägten. Als führende Firma entwickelte sich die Eau de Cologne & Parfümerie-Fabrik Glockengasse No.
4711 gegenüber der Pferdepost von Ferdinand Mülhens.
Bis in die Neuzeit wandten Ärzte die
medizinische Räucherung an, und viele glaubten sogar, der fürchterlichen
Pest und der Syphilis durch Verbrennen von Weihrauch, Myrrhe, Benzoe
und Styrax beizukommen. Hatte man
doch beobachtet, dass Parfümhersteller und andere mit aromatischen Harzen in Berührung kommende Personen häufig von diesen verheerenden Krankheiten verschont blieben.
Besonders bekannt wurden die
„Schnabeldoktoren“, die neben einer
meist großen Glasbrille eine schnabelartige Maske vor Mund und Nase trugen, die mit den verschiedensten
Aromata gefüllt war. Noch im 19. Jahrhundert führten manche Ärzte beim
Besuch von Kranken spezielle Stöcke
bei sich, deren Knauf einen mit derartigen Stoffen getränkten Schwamm
verbarg, an welchem sie rochen, um
sich, wie sie meinten, vor einer
Ansteckung zu schützen. Auch die
erwähnten
Pomander
wurden
ursprünglich zur Verhinderung von
Infektionskrankheiten um- oder aufgehängt.
Abbildung 2: Doktor mit Schnabelmaske, mit der er
sich durch Verbrennen aromatisierter Hölzer, von
Rosmarin, Wacholderbeeren, Schwefel oder auch
Schießpulver vor der Pest zu schützen suchte.
Bereits im 16. und 17. Jahrhundert isolierten europäische Apotheker die ersten für
den jeweils typischen Duft verantwortlichen ätherischen Öle aus Pflanzen, Harzen
und Hölzern.
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Bis zum 18. Jahrhundert entstanden, vor allem in Frankreich und Italien, riesige
Anbauflächen für duftstoffhaltige Pflanzen. Denn auch das Bürgertum verlangte nun
zunehmend nach preiswerteren Parfüms, Duftwässern und Toilettenartikeln.
Aber erst Mitte des 19. Jahrhunderts trat die Geschichte des Wohlgeruches und
der aromatischen Naturstoffe in eine neue Phase. Die duftenden, erotisierenden,
stimulierenden oder heilenden ätherischen Öle und anderen Inhaltsstoffe der Balsame, Harze und Pflanzen wurden in ihre chemischen Bestandteile aufgetrennt und
analysiert. So gelang 1843 beispielsweise die Isolierung von Zimtaldehyd aus
Zimtöl. Im Anisöl charakterisierte man als Hauptinhaltsstoff das Anethol, im Kiefernnadelöl das Borneol. Auch das in der Tonkabohne und dem Waldmeister gefundene Cumarin wurde isoliert und identifiziert.
Mitte des 19. Jahrhunderts fanden des weiteren die ersten synthetischen Riechstoffe Eingang in die Parfümerie. Praktischen Einsatz fand vor allem das Mirbanöl
(Nitrobenzol), das sich „in Duft und allgemeiner Erscheinung“ kaum vom natürlichen
Bittermandelöl unterschied und besonders für die Seifenparfümierung und die Aromatisierung von Süßwaren und Speisen genutzt wurde.
Die durch Synthese gewonnenen Riechstoffe fanden relativ rasch in Parfüms
Anwendung. Trotzdem sollten beispielsweise 22 Jahre zwischen der Isolierung und
der synthetischen Herstellung des Zimtaldehyds vergehen.
Duftstoffe in der Gegenwart
Heute werden nur noch ein Viertel aller Parfümrohstoffe aus etwa 150 im Mittelmeerraum, Südostasien und Lateinamerika systematisch angebauten Duftpflanzen
gewonnen, drei Viertel auf dem Wege der chemischen Synthese, letztlich aus
Erdölprodukten.
Außer zur Herstellung von Parfüms, Eau de Parfüms, Eau de Toiletts und Eau de
Colognes werden Riechstoffe heute vor allem zur Parfümierung von Seifen, Deodorantien, Körperpflegemitteln, Haarbehandlungsmitteln, Wasch- und Reinigungsmitteln, Haushaltsartikeln und Konsumgütern (z. B. Wäsche, Textilien, Lederwaren,
Papierwaren) sowie zur Produktion von Raumlufterfrischern eingesetzt. Schließlich
werden Riechstoffe in der sogenannten Aromatherapie immer beliebter. Duftende
Räuchermischungen haben im sakralen Bereich bis heute ihre Bedeutung behalten.
Trotzdem aller Erkenntnisse bergen viele Naturprodukte ganz sicher noch manches chemische, medizinische oder duftende Geheimnis, das auf seine Entschleierung wartet und vielleicht den Parfümeuren neue Möglichkeiten zur Anwendung ihrer
Kunst eröffnet, die aus bis zu vierzig Bestandteilen ein fertiges Parfümöl zu bereiten
verstehen.
Quellen:
Paret, Michael: Kurzer Abriss zur Geschichte der Duftstoffe, in: Naturwissenschaften
im Unterricht Chemie: Duftstoffe, Heft 22, Seelze 1994.
Martinez, Dieter u.a.: Taschenbuch der Riechstoffe, Thun 1998.
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Experteninformation C
Gewinnung von natürlichen Duftstoffen
Zur Isolation von natürlichen Duftstoffen werden verschiedene technische Verfahren praktiziert, besonders
!
!
!
!
!
!
!
das Auspressen (Expression)
" z. B. von Citrusfruchtschalen zur Citrusöl-Gewinnung
die Wasserdampfdestillation zerkleinerter Pflanzenteile zur Gewinnung ätherischer Öle (z. B. Blütenöle, Blätteröle, Holzöle, Wurzelöle).
die Extraktion von Concrets (Öle temperaturempfindlicher Blüten) mittels flüchtiger Lösungsmittel wie Petrolether, die
zum Schluss rückstandsfrei abdestilliert
werden können
die Aufarbeitung des wachs- und harzhaltigen Concrets zu Absolues erfolgt
durch Behandlung mit wasserfreiem
Ethanol, wobei die schwer- und unlösliche Bestandteile abgetrennt und das
Ethanol schließlich abdestilliert wird
" beispielsweise kostet Orangenöl
(siehe Auspressen) in AbsolueQualität 10 DM pro Kilogramm, die
gleiche Menge Iris-Absolue etwa
100.000 DM.
die Extraktion von Resinoiden (Produkte
aus pflanzlichen und tierischen Drogen)
mittels flüchtiger Lösungsmittel wie Ethanol, Aceton und Petrolether
" Extraktion von Knospen, Rinden,
Wurzeln oder Moos, z. B. EichenAbbildung 1: Antike Extraktionsanlage
moos
" Extraktion tierischer Produkte:
1. Zibet, das Sekret der Afterdrüsen der Zibetkatze
2. Moschus, das Brunstsekret des Moschusochsen
3. Castoreum oder Bibergeil, das unter der Bauchhaut gespeicherte
Sekret des nordamerikanischen Bibers
4. Ambra, eine Magen-Darm-Ausscheidung des Pottwals
die Mazeration und die Enfleurage, d. h. spezielle Varianten der Extraktion
empfindlicher Blütenöle mittels fetter Öle bzw. tierischer Fette (heute nur noch
in Spezialfällen angewendet)
" z. B. Jasminblüten, die ihren Duft auch nach dem Pflücken bewahren
die Destraktion (Destillation und Extraktion) von Blütenölen mit Gasen wie
Kohlenstoffdioxid (mit zunehmender Bedeutung)
" die Methode der Destraktion wird unter anderem auch bei der Entcoffeinierung von Kaffee angewendet
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Gewinnung von halbsynthetischen Duftstoffen
Verschiedene aus natürlichen ätherischen Ölen durch Destillation gewonnene
Inhaltsstoffe werden durch synthetische Abwandlung zu neuen Riechstoffen umgesetzt. Zwei Beispiele aus den Anfängen der synthetischen Produktion von Duftstoffen sollen dies verdeutlichen.
Echte Vanilleschoten sind und waren sehr teuer. Auf der Suche nach einer preislich konkurrenzfähigen Vanillinsynthese fand man 1874 heraus, dass Nelken und
ihre Blätter ein ätherisches Öl liefern, das mit ca. 80% das so genannte Eugenol enthält. Durch Erhitzen dieses Eugenols mit Kalilauge und anschließender Oxidation
mit Ozon erhält man das begehrte Vanillin:
OCH3
OCH3
HO
HO
KOH, O3
H
CH2 CH
C
CH2
O
Vanillin
Eugenol
Ein anderes Beispiel für die enge Verknüpfung zwischen chemischer Forschung
und wirtschaftlichen Motiven war die Mentholproduktion. Menthol wird als Naturstoff
aus Pfefferminzpflanzen gewonnen. Um diese Pflanze in großen Mengen verfügbar
zu haben, rodete man Wälder in Südamerika und baute auf den so gewonnen Flächen Pfefferminzpflanzen an. Nach drei Erntejahren sank jedoch der Ertrag und es
mussten neue Flächen gerodet werden. Die immer wieder schwankenden Erträge
und Missernten bewirkten einen stark von der Ertragslage abhängigen Preis für
Menthol - eine ideale Situation für die synthetische Herstellung dieses Stoffes!
1887 gelang es, das erste synthetische Menthol herzustellen. Dabei wird als Ausgangsstoff Thymol verwendet, das aus dem getrockneten blühenden Kraut des Thymians durch Wasserdampfdestillation gewonnen wird. Der Benzolring des Thymols
wird mit Wasserstoff hydriert, sodass ein Cyclohexanring entsteht:
CH3
CH3
+ 3 H2
OH
OH
CH
H3C
Thymol
CH
CH3
H3C
CH3
Menthol
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Gewinnung vollsynthetischer Duftstoffe
Bei den vollsynthetischen Riechstoffen unterscheidet man in naturidentische Verbindungen und solche, die keinerlei Vorbild in der Natur haben. Letztere können entweder Duftnoten anderer natürlicher Stoffe oder einen völlig neuartigen Geruch
besitzen, der dann in der Parfümindustrie zur Komposition so genannter PhantasieNoten genutzt wird.
Als Beispiel für eine vollsynthetische Neuschöpfung sei der Xylolmoschus
genannt, der einen intensiven Moschusgeruch mit einer amberartigen Note verbindet. Auch das Agrunitril ist ein vollsynthetischer Duftstoff, der allerdings ohne natürliches Vorbild ist; das Agrunitril hat Verwendung in Seifen, Waschmitteln, Dauerwellpräparaten und Parfüms gefunden:
NO2
H3C
CH3
O2N
NO2
C(CH3)3
H3C
CN
H3C
Xylolmoschus
CH3
Argunitril
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass heute nur noch ein Viertel
aller Duftrohstoffe aus etwa 150 im Mittelmeerraum, Südostasien und Lateinamerika
systematisch angebauten Duftpflanzen gewonnen, drei Viertel auf dem Wege der
chemischen Synthese - letztlich also aus Erdölprodukten - hergestellt werden.
Chemische Struktur und Duftwirkung
Der römische Dichter Lukrez (99-55 vor Christus) äußerte in seinem Lehrgedicht
«De rerum natura» die Ansicht, die Unterscheidung von Gerüchen beruhe darauf,
dass die kleinsten Teilchen eines Duftstoffes eine spezifische Form haben, die in
kleine Vertiefungen der Nasenwand wie der Schlüssel ins Schloss passen.
Dieser Gedanke wurde bei einer modernen Geruchstheorie aufgegriffen. Danach
passen Riechstoffmoleküle bestimmter Form in entsprechende Vertiefungen auf der
Rezeptoroberfläche. Mischgerüche würden durch die Besetzung mehrerer Rezeptoren von einem Molekül zu Stande kommen. Man fand heraus, dass viele Duftstoffmoleküle, die die fünf Hauptgerüche campherig, moschusartig, blumig, minzig und
ätherisch bewirken, tatsächlich jeweils eine bestimmte Grundform haben. Diesem
Prinzip können aber nicht alle Geruchsqualitäten zugeordnet werden. Blumige Gerüche werden z. B. von zahlreichen Stoffen, deren Moleküle nicht in dieses Schema
passen, hervorgerufen.
Vielfach konnte weiterhin nachgewiesen werden, dass die Geruchsqualität von
einer funktionellen Gruppe abhängig ist, die dann als treibende Kraft der Riechstoffrezeption angenommen wird. Allerdings gibt es auch duftende Stoffe ohne funktionelle Gruppen wie z. B. Alkane und Alkene.
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Bei der aktuellsten Theorie gehen die Wissenschaftler davon aus, dass der
Mensch eine große Vielzahl verschiedener Rezeptoren besitzt, kurz: Jede Geruchsklasse hat einen eigenen Rezeptor. Genau wie beim Sehen im Sehzentrum der
Hirnrinde eine Art Bild entsteht, geht man heute davon aus, dass sich auch eine
sogenannte odotope Karte im Gehirn ausbildet.
Es bleibt festzustellen, dass die bis heute entwickelten Theorien nicht in der Lage
sind, die Duftwirkung einer neu hergestellten Verbindung voraussagen; umgekehrt
ist man ebenfalls nicht in der Lage, einen bestimmten Duft durch die gezielte Synthese einer neuen Verbindung herzustellen.
Chemische Stoffklassen
In der Chemie werden die in der Natur am häufigsten nachgewiesenen oder künstlich hergestellten Riechstoffe aufgrund der funktionellen Gruppen den Stoffklassen
der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Ester und Lactone zugeordnet. Es folgen Beispielsverbindungen für die verschiedenen Klassen:
Alkohol:
Aldehyd:
Keton:
Ester:
H
Linalool (an Maiglöckchen erinnernder, blumig-frischer Duft)
Citral (zitronig-frischer Duft)
Carvon (kümmelartiger Duft)
Methanylacetat (citrusfrischer Fichtennadelduft)
O
O
OH
O C
O
C
CH3
H
Linalool
Carvon
Citral
Menthanylacetat
Allgemein handelt es sich bei Lactonen um cyclische Ester. Hydroxy-Carbonsäuren (hier: Hydroxy-Zimtsäure) können mit sich selbst zu einem Lacton (hier: Cumarin) reagieren.
Lacton:
Cumarin (gewürzhafter Duft, stark verdünnt waldmeisterartig)
H
O
CH CH C
C
OH
OH
Hydroxy-Zimtsäure
- H2O
O
C
C
H
O
Cumarin
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Notizen:
Quellen:
Koolman, Jan u.a.: Kaffee, Käse, Karies... - Biochemie im Alltag, Weinheim 1998.
Münzinger, Wolfgang u.a.: Duftstoffe, in: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie:
Duftstoffe, Heft 22, Seelze 1994.
Pfeiffer, Peter: Die Molekülstruktur von Aroma- und Duftstoffen, in: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie: Duftstoffe, Heft 22, Seelze 1994.
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Experteninformation D
D
uftstoffe:
Umgangssprachliche Sammelbezeichnung für diejenigen Riechstoffe, die beim
Menschen ein angenehmes Geruchsempfinden auslösen und daher zur Parfümierung von technischen und Sanitärartikeln, Seifen, Kosmetika (Körperpflegemitteln) und dergleichen vielfältige Verwendung finden.
aus: Römpp Chemie-Lexikon, Stuttgart 1995.
Täglich kommt man in Berührung mit Duftstoffen. Häufig handelt es sich dabei um
Parfüm, einer Mischung aus verschiedenen Riechstoffen in Alkohol (fast ausschließlich Ethanol, mit Wasser verdünnt).
Der Parfümeur “komponiert” ein neues Parfüm, indem er es durch Auswählen und
Vermischen von Hunderten verschiedenster Riechstoffe - wie ein Komponist Noten
zu einem Musikstück - zusammenfügt. Dazu benötigt er neben den wissenschaftlichen Kenntnissen über die Eigenschaften der Rohstoffe einen empfindlichen
Geruchssinn und ein besonders gutes Geruchsgedächtnis. Meister ihres Faches
werden in Frankreich daher auch “le grand nez” (die große Nase) genannt.
Konzentration des Parfüms
In der Praxis unterscheidet man folgende Duftwässer:
Bezeichnung des
“Duftwassers”
Volumenanteile in %
Duftstoffe
Alkohol
Wasser
Parfüm
bis 20
bis 80
10 - 12
Eau de Parfüm
8 - 10
80
10 - 12
Eau de Toilette
5-8
70 - 80
12 - 25
Eau de Cologne
3-5
70 - 85
10 - 27
Echt Kölnisch Wasser
2-4
70 - 90
6 - 28
Aftershave
1 - 2,5
40 - 50
40 - 45
Vertikaler Aufbau eines Parfüms
Ein Parfüm verändert in der Regel während des Tragens seinen Geruch. Ursache
hierfür ist eine bestimmte Art der Komposition: Man baut ein Parfüm so auf, dass
drei Kompositionsteile zusammenwirken.
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Abbildung 1: Jedes Parfüm weist eine Kopf-, eine Herz- und eine Fondnote auf, die unterschiedlich lange zum Tragen kommen.
! Kopfnote: sie umfasst leicht flüchtige Riechstoffe mit eher frischem Charakter
! Mittelnote (Herznote, Körper): Riechstoffe, die oft blumigen Charakter haben
und mäßig flüchtig sind
! Basisnote (Fondnote): wenig flüchtige Riechstoffe; sie bestimmen den Grundcharakter des Parfüms
So genannte Fixateure binden die flüchtigen Riechstoffe, Adjuvantien verknüpfen
Kopf-, Mittel- und Basisnote miteinander. Ein Parfüm kann schließlich aus einigen
Hundert Einzelkomponenten bestehen.
Horizontaler Aufbau eines Parfüms
Für die Geruchsrichtungen exisitiert bis heute keine allgemein verbindliche Einteilung. Meist wird nach Duftrichtungen unterschieden, wie die folgende Übersicht
zeigt:
— Grün-Citrus-Note: herb-frische Düfte, die nach Blättern, Gräsern oder CitrusFrüchten riechen
— Aldehyd-Noten: es sind überwiegend synthetische Riechstoffe, die in der Natur
praktisch nicht vorkommen. Sie haben holzigen, balsamischen und manchmal
animalischen Charakter; erinnern an frische Wäsche
— Blumig-fruchtige Noten: sie sind aus mehreren Einzelblumen-Noten zusammengesetzt, etwa Jasmin, Maiglöckchen, Tuberose, Flieder, Iris, Veilchen,
Nelke
— Orientalische Noten: Düfte mit würzig-süßem bis süßlich-schwerem Charakter
— Holz-Noten: Duftstoffe aus Sandelholz, Zedernholz, Birken oder Wacholderholz; herbfrischer bis holzig-herber Charakter
— Gewürz-Noten: sie enthalten Gewürz-Extrakte von Thymian, Majoran, Nelken,
Ingwer, Muskat, Zimt, Kardamom, Koriander
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— Chypre-Noten: sie bestehen vor allem aus Eichenmoos-Extrakten und haben
einen herb-frischen Charakter
— Lavendel-Noten: sie bilden den Hauptanteil in den Lavendelwässern; der
Geruch ist kühlend und erfrischend
— Tabak-Noten: frischer herb-würziger bis schwer-süß-honigartiger Duft
— Leder-Noten: sie erinnern an den Geruch feiner Lederwaren
Chanel No5
Chanel No5 gebührt ein besonderer Platz in der Geschichte der Parfüms, denn mit
ihm wurde zum ersten Mal ein synthetischer Duft salonfähig, wenn auch die meisten
seiner Ingredienzien noch von Naturstoffen abgeleitet sind. Es wurde 1921 in Paris
von der Modezarin Gabrielle Coco Chanel der Öffentlichkeit vorgestellt. Ernest
Beaux hatte es für sie geschaffen, wunderbar harmonierend mit ihrer von schlichter
Eleganz geprägten Kollektion.
Chanel No5 setzt aus zweierlei Gründen Maßstäbe in der Duftstoffchemie und -industrie. Erstens wählte Ernest Beaux das ätherische Öl der von den Philippinen
stammenden Ylang-Ylang-Blüte als Herznote, was bis dahin noch niemand getan
hatte. Zweitens komponierte er dazu einen vollsynthetischen Stoff namens 2-Methylundecanal als Kopfnote. Diese Verbindung gehört zu den Aldehyden, die heute
bereits recht häufig als Kopfnote in Parfüms Verwendung finden.
Chanel No5 erfüllt schließlich noch den Anspruch, den man als Kundin an ein
exklusives Parfüm stellen kann: Die Kopf-, Herz- und Basisnote werden über die
Tragzeit hinweg sehr gleichmäßig abgegeben. Parfümeure erreichen dies, indem sie
die Gesetze der Chemie geschickt für ihre Zwecke nutzen: Eine besondere Eigenschaft mancher Gemische von Flüssigkeiten besteht nämlich darin, dass ihre Komponenten in einem konstanten Mengenverhältnis verdampfen, auch wenn sich ihre
Siedepunkte beträchtlich unterscheiden. Die Kunst besteht also darin, die Zusammensetzung dieses “azeotropen Gemisches” zu finden.
Moderne Innenraumlufthygiene
In einer Pressemitteilung vom 14. April 2000 warnt die Kommission "Innenraumlufthygiene" des Umweltbundesamtes vor einem unüberlegten Einsatz von Riechund Aromastoffen in Innenräumen. Seit kurzem wird verstärkt für den direkten Einsatz von Duftstoffen zur Verbesserung der Raumluft und des Wohlbefindens geworben und der Markt expandiert offenbar rasch.
Den Verbraucherinnen und Verbrauchern werden unterschiedliche Zubereitungen
und Produkte angeboten, zum Beispiel Sprays, Duftgele, Duftkerzen, Räucherstäbchen und verschiedene Arten von Extrakten und Flüssigkeiten mit Verdampfern. Die
Riech- und Aromastoffe werden in die Innenraumluft abgegeben und rufen bei entsprechender Luftkonzentration einen bestimmten Geruchseindruck hervor, der positive gedankliche Assoziationen bewirken soll. Der subjektiv bewusst wahrnehmbare
Sinneseindruck kann dabei von "kaum merklich" bis "sehr stark" reichen.
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Duft- sowie Riech- und Aromastoffe werden in erster Linie zu folgenden Zwecken
eingesetzt:
" Für eine positive Bewertung von Objekten: Riech- und Aromastoffe werden
unter anderem in Kosmetika, Nahrungsmittelfertigprodukten, Reinigungs- und
Pflegemitteln und weiteren Produkten eingesetzt.
" Für eine Beeinflussung des persönlichen Wohlbefindens und der Leistungsfähigkeit: Hierzu gehören unter anderem individuelle Aromatherapien sowie die
Verbreitung von Riech- und Aromastoffen über Lüftungs- und Klimaanlagen in
Gebäuden.
" Für die Maskierung unerwünschter Gerüche in Innenräumen: Es ist eine breite
Produktpalette zum Überdecken einer mangelhaften Innenraumluftqualität verfügbar, die vom Toilettenstein bis zum Fichtennadelspray reicht.
Grundsätzlich sollte jedem Anwender von Riech- und Aromastoffen bewusst sein,
so die Kommission "Innenraumlufthygiene", dass er den ohnehin bereits vorhandenen Innenraumluftverunreinigungen, die er oft nur in einem eingeschränkten Maße
beeinflussen kann, zusätzliche Verbindungen hinzufügt. Dies läuft den grundsätzlichen Empfehlungen zuwider, die Konzentration vermeidbarer Luftinhaltsstoffe auch
in Innenräumen so gering wie möglich zu halten, um aus Gründen der Vorsorge die
Wahrscheinlichkeit einer nachteiligen gesundheitlichen Wirkung zu verringern.
Der schlimmste Gestank der Welt
Methanthiol (früher: Methylmercaptan, H3C-SH) ist eine der schlecht riechendsten
Verbindungen, die bis heute entdeckt worden sind. Methanthiol und ähnliche Verbindungen setzt man daher Erdgas zu, um Lecks in Gasleitungen leichter finden zu
können.
Das Methanthiol, das wir nach dem Genuss von Knoblauch oder der Einnahme
einer Knoblauchkapsel ausatmen, wird im Körper bei der Verdauung gebildet. Bakterien, die unsere körpereigenen Proteine abbauen, sind auch für die Entstehung
von Methanthiol im Mund verantwortlich. Wir bemerken es sofort, wenn uns jemand
anspricht - Menschen registrieren den Geruch in Luft schon in Konzentrationen von
einem Milliardstel Anteil -‚ aber seltsamerweise riechen wir das von uns selbst ausgeatmete Gas nicht.
Mundgeruch wird von verschiedenen Molekülen verursacht, beispielsweise
Schwefelwasserstoff und Dimethylsulfid. Der Hauptschuldige jedoch ist Methanthiol.
Schwefelwasserstoff, der klassische Gestank des Chemielabors, riecht längst nicht
so übel...
Auch unsere Füße können Bakterien Unterschlupf bieten, die Methanthiol freisetzen - insbesondere, wenn wir ihnen eine geeignete Umgebung in Form ungewaschener Socken und ungelüfteter Schuhe bieten. Angesprochen sind dabei speziell
Staphylokokken, die unter alkalischen Bedingungen, typisch für Schuhe und
Strümpfe, bestens gedeihen. Wenn Sie unter Fußgeruch leiden, gibt es eine chemische Antwort: Verwenden Sie spezielle, mit Aktivkohle gefüllte Einlagen, deren Kohlenstoffschichten das Methanthiol aufnehmen. Solche Sohlen halten wochenlang,
weil die freigesetzten Mengen an Methanthiol sehr klein sind.
Seite 4
Methanthiol ist das einfachste Mitglied einer Familie von Verbindungen, die aus
Ketten von bis zu 20 Kohlenstoffatomen, geknüpft an ein Schwefelatom, bestehen.
Bei Methanthiol ist die Kette nur ein Atom lang. Ein Thiol mit 18 Kohlenstoffatomen
ist als Wachs in Silberpolituren enthalten.
Industriell verwendet man Methanthiol zur Herstellung von Pestiziden, insbesondere Unkrautvernichtungsmitteln für Getreidekulturen wie Weizen, Mais und Reis. Man
braucht die Verbindung auch zur Gewinnung von Methionin, einer Aminosäure, die
in der Nahrung fehlen kann. Gelegentlich setzt man Methionin heute Viehfutter zu,
um den Gehalt der Milch und des Fleisches der Tiere an dieser essenziellen Aminosäure zu erhöhen.
Notizen:
Quellen:
Intenet (18.08.200, 17:15): http://www.umweltbundesamt.de/uba-info-presse/
pressemitteilungen/p-1400-d.htm
Emsley, John: Parfüm, Portwein, PVC... - Chemie im Alltag, Weinheim 1997.
Münzinger, Wolfgang u.a.: Material für den Unterricht, Heft 7: Duftstoffe, Weilburg
2000, noch nicht erschienen.
Pütz, Jean u.a.: Hobbythek: Betörende Parfüms - Heilende Düfte, Köln 1993.
Seite 5
Arbeitsanleitung
Expertengruppe E-H
Auch beim zweiten Gruppen-Puzzle zum Thema Duftstoffe erarbeiten Sie sich die
Inhalte in drei Stufen:
1. Wissenserwerb
Sie bekommen die Unterlagen zu einem der vier Duftstoffexperimente.
Diese arbeiten Sie zunächst selbstständig durch. Machen Sie sich Notizen und behalten Sie dabei die Lernziele im Auge (15 Minuten).
2. Expertenrunde
Anschließend treffen Sie sich mit den anderen Mitschülerinnen und Mitschülern, die das gleiche Thema erarbeitet haben wie Sie in der Expertenrunde. Gemeinsam führen Sie das Experiment durch und besprechen,
wie Sie es den anderen Schülern vermitteln wollen (45 Minuten).
3. Unterrichtsrunde
Sie ordnen sich zu neuen Gruppen. In jeder Gruppe befindet sich nun ein
Mitglied jeder Expertengruppe. Jeder Experte unterrichtet die anderen
Mitschülerinnen und Mitschülern kurz über das Experiment und lässt es
anschließend durchführen (maximal 20 Minuten pro Thema).
Hier noch ein paar Tipps für die Unterrichtsrunde. Denn denken Sie daran: Sie
haben höchstens zwanzig Minuten Zeit für ihren Unterricht!
! Überblick
Geben Sie den anderen Schülerinnen und Schülern in drei Sätzen einen
Überblick über das, was sie beim Experiment erwartet.
! Lernziel
Sagen Sie Ihren Mitschülerinnen und Mitschülern, was sie nach der
Unterrichtsrunde von Ihrem Stoffgebiet wissen müssen. Orientieren Sie
sich dafür an Ihren Lernzielen.
! Unterricht
Den Unterricht bereiten Sie im Rahmen der Expertenrunde vor. Entwerfen Sie ein Versuchsarbeitsblatt, das die Punkte Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung enthält.
! Allgemeines
Versuchen Sie Fremdwörter zu vermeiden. Erklären Sie unbedingt notwendige Fachwörter mit wenigen Worten.
Überlegen Sie, wie Sie den Versuchsaufbau für die Unterrichtsrunde vorbereiten und so Ihren Mitschülerinnen und Mitschülern die Arbeit erleichtern können.
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Arbeitsanleitung
Expertengruppe E-H
(1) Sie können das Prinzip der Topfdestille erklären.
(2) Sie kennen den Unterschied zwischen Wasser- und Wasserdampfdestillation.
(3) Sie kennen Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung der Destillation im Freien und können diese erläutern.
Notizen:
Seite 2
Arbeitsanleitung
Expertengruppe E-H
(1) Sie können das Prinzip der Soxhlet-Apparatur erläutern.
(2) Sie wissen, welche Ansprüche an das Lösungsmittel bei der Extraktion gestellt werden.
(3) Sie kennen ein leicht siedendes Lösungsmittel aus dem Alltag.
(4) Sie kennen Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung der Extraktion mit der Soxhlet-Apparatur und können diese
erläutern.
Notizen:
Seite 3
Arbeitsanleitung
Expertengruppe E-H
(1) Sie können das Prinzip der Dünnschicht-Chromatographie erläutern.
(2) Sie kennen den Zusammenhang zwischen der Polarität einer Verbindung (funktionelle Gruppen) und der Fließgeschwindigkeit
(3) Sie kennen Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung der Dünnschicht-Chromatographie und können diese erklären.
Notizen:
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Arbeitsanleitung
Expertengruppe E-H
Carbonsäureester
(1) Sie können eine Verbindung aus Carbonsäure und Alkohol benennen.
(2) Sie kennen beispielhaft zwei Carbonsäureester und deren Geruchsrichtung.
(3) Sie kennen Versuchsaufbau, -durchführung, -beobachtung und -auswertung der Herstellung von Carbonsäureestern und können diese erklären.
Notizen:
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Experteninformation E
D
as Thema Duftstoffe und ihre Herstellung ist sehr gut für Schülerinnen und Schüler geeignet, da sie dort Erfahrungen machen können, wo die
Naturwissenschaften ursprünglich ihren Gegenstand suchten, in der Natur.
Das gilt zunächst vor allem für die biologischen Arbeiten des Bestimmens
und Sammelns von Pflanzen, nachdem diese auf ihre olfaktorischen Qualitäten
hin geprüft worden sind. Beim chemisches Arbeiten dagegen ist man eher gewöhnt, ob es sich nun um Produktion, Chemikerausbildung oder Schulunterricht handelt, drinnen - also im Laboratorium - unter bestimmten technischen
Voraussetzungen zu arbeiten, was schon aufgrund der Gefährlichkeit vieler
chemischer Verbindungen und der Empfindlichkeit vieler Apparaturen ratsam
ist.
Doch das Duftstoffthema bietet den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, recht gefahrlos und mit viel Vergnügen draußen zu arbeiten und dabei an
alte handwerkliche Traditionen anzuknüpfen. In seinem Buch „Die Erzeugung
natürlicher Duftstoffe in der Provence“ beschreibt G. Hoffmann, wie viele
Bauern ihre Destillierapparate zu den Lavendelfeldern transportierten, um die
Ernte an Ort und Stelle der Destillation zu unterwerfen. In der Parfümstadt
Grasse kann man diese Geräte noch heute an verschiedenen Orten finden, beispielsweise im örtlichen Museum oder bei Antiquitätenhändlern und Trödlern.
Die Destillierkolben heißen im Französischen in Anlehnung an das Arabische „Alambic“, und die provencalischen Exemplare erinnern auch stark an
ihre arabischen Vorbilder, die unter anderem in dem 1000 Jahre alten Rezeptbuch des Al Kindi abgebildet sind. Die Bauern transportierten diese Destillen
zumeist auf zweirädrigen Karren zu ihren Feldern. Das Prinzip, den Ort der
Verarbeitung der Pflanzen nahe an den Ort der Ernte zu legen, hat sich lange
gehalten. Noch Anfang der 80-er Jahre konnte man zahlreiche kleine stationäre Destillationsanlagen direkt neben den Lavendelfeldern auf den Höhen des
Luberon in der Provence sehen.
Das Prinzip der transportablen Destille ist in dem durchzuführenden Versuch aufgegriffen, allerdings wird sie viel kleiner und leichter sein als der Alambic, leicht zusammenzusetzen und leicht zu reinigen. Als Vorbild diente bei der Entwicklung zunächst die Zeichnung einer afrikanischen Topfdestille, die in der Unterrichtseinheit
„Chemistry: Fermentation and Distillation“ des School Science Project for East Africa
abgebildet ist.
Die Destille wurde in ihrem Ursprungsland im Freien auf glühende Asche gesetzt
und diente zum Gewinnen von Schnaps aus Zuckerrohr- oder Hirsebier. Es handelt
sich bei der Apparatur um einen bauchigen Tonkrug mit einem Einsatz mit Siebboden, auf dem ein Tiegel steht. Auf den Krug wird eine Schale mit Kühlwasser
gestellt, die nicht dicht abschließen darf, weil Druckschwankungen sich sonst nicht
ausgleichen können. Beim Erhitzen steigt der Dampf durch die Sieblöcher des Einsatzes am Tiegel vorbei gegen den Boden der Kühlschale und kondensiert. Das
Kondensat tropft in den Tiegel. Kühlschale und Tiegel müssen hin und wieder gewechselt werden, um Verluste und Rückdestillation zu vermeiden.
Seite 1
In der Ausgangsversion wurde diese Destille zunächst von
einem Töpfer nachgebaut.
Inzwischen hat der Leiters
der IPN-Werkstatt in Kiel eine
verbesserte Version gebaut,
wobei ein Merkmal des Alambic übernommen wurde: Die
Pflanzenportion kommt nicht
direkt mit dem Wasser in Berührung, sondern befindet sich
in einem Siebeinsatz etwas
über der Wasseroberfläche.
Das Wasser (destilliertes, um
Geruchsbeeinträchtigungen
durch Trinkwasserzusätze zu
vermeiden) wird im Krug erst
zum Kochen gebracht, danach
wird der mit dem Pflanzenmaterial gefüllte Siebeinsatz eingehängt und die übrigen
Komponenten werden obendrauf gesetzt. Dadurch, dass
das Pflanzenmaterial nicht im
Abbildung 1: Schnittzeichung der transportablen Destillationsapparatur
Wasser schwimmt, sondern lediglich
vom Dampf durchströmt wird, vermeidet
man Qualitätseinbußen beim Produkt,
die auf lokaler Überhitzung und Herauslösen von nicht gewünschten Pflanzenbestandteilen, die dann mitgerissen
werden, beruhen können. Und außerdem wird so verhindert, dass ein Teil der
ätherischen Öle schon in der Aufheizperiode entweicht.
Abbildung 2: Topfdestille im Betrieb
Den Krug ist in zylindrischer Form aus
Kupfer anfertigt. Kupfer wurde dabei aus
Gründen der Wärmeleitfähigkeit und der
Bruchsicherheit gewählt, der Siebeinsatz
für das Pflanzenmaterial ist aus Messing.
Alle anderen Teile (Einsatz für den Tiegel, Tiegel und Kühlschale) sind weiterhin aus Ton. Hier ist schlechte Wärmeleitfähigkeit zum Teil von Vorteil. Der Einsatz für den Tiegel bekommt statt des
Siebbodens Löcher in den Seitenwänden, damit eine zu schnelle Erwärmung
des Tiegels durch die aufsteigenden
Dämpfe vermieden wird.
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Entscheidend für die Destillation sind die ersten 5 bis 10 Minuten, nachdem das
Wasser zum Kochen gebracht worden ist. Auch hier müssen Tiegel und Kühlschale
gewechselt werden (2- bis 3-mal). Als Destillationsgut besonders geeignet sind Lavendel und Rosmarin. Es lässt sich aber auch mit anderen Pflanzen experimentieren. Die Apparatur wiegt 2,7 kg, die Maße sind der Schnittzeichnung zu entnehmen.
Bei der als Bausatz gelieferten Topfdestille lag neben der oben zusammengefassten Beschreibung noch ein Zettel mit der Beschriftung “Hinweise zum sicheren Arbeiten” bei:
Bei der empfohlenen Destillationsdauer (5 Minuten ab Kochen
des Wassers) muss das Wasser in der Kühlschale nicht gewechselt werden.
Beim Einsetzen des Messingeinsatzes bitte eine Tiegelzange
oder ähnliches verwenden, um Verbrühungen durch heißen
Dampf zu vermeiden.
Gerät abkühlen lassen, bevor der Tiegel entnommen wird.
Für die Destillation im Freien werden folgende Geräte und Chemikalien benötigt:
! Bausatz der Topfdestille
! Sammelgefäß (Erlenmeyerkolben mit Stopfen)
! Kohle
! Wasser
! Feuerlöscher
! Lavendelblüten
Quelle:
Minssen, Mins: Destillation im Freien, in: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie:
Duftstoffe, Heft 22, Seelze 1994.
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Experteninformation F
F
ranz von Soxhlet (1848–1926) war Professor für Agrikulturchemie an
der Universität München. Seine Arbeitsgebiete waren die Ernährungslehre
und die Milchsterilisation. Eine von ihm selbst entwickelte Konstruktion eines
Extraktionsapparates wurde nach ihm benannt (DIN 12602, Mai 1977).
Extraktion (von lat.: extrahere=herausziehen) ist die Bezeichnung für ein
Trennverfahren durch Herauslösen von bestimmten Bestandteilen aus festen
oder flüssigen Substanzgemischen mit Hilfe geeigneter Lösungsmittel (Extraktionsmittel), wobei zwischen dem Lösungsmittel und dem gelösten Stoff keine
chemischen Reaktionen stattfinden sollen.
Die Extraktion spielt in der Technik eine wichtige Rolle z. B. bei der Arzneimittel-Herstellung, in der Zuckergewinnung aus Zuckerrübenschnitzeln, zur
Gasreinigung, zur Gewinnung von Aromaten und Paraffinen aus Erdöl, von
wertvollen Metallen aus armen Erzen mit Hilfe organischer Lösungsmittel und
zur Aufarbeitung von Kernbrennstoffen, ferner von ätherischen Ölen aus Blüten und Früchten.
Bei der Festflüssig-Extraktion unter kontinuierlichem Rückfluss wird das Extraktionsmittel im Destillationskolben bis zum Sieden erhitzt, steigt als Dampf auf, wird
am Kühler kondensiert, tropft in die Extraktionshülse aus Filterpappe, die das zu extrahierende Material enthält und fließt periodisch
durch Heberwirkung als Extrakt in den Kolben
zurück. Die extrahierten Stoffe reichern sich im
Kolben an, während das Extraktionsmittel erneut verdampft, kondensiert und die zu extrahierende Substanz so weiter auslaugt.
Das Verfahren der Extraktion mit
Lösemitteln wird im Labor mit
der oben schon erwähnten Extraktionsapparatur nach Soxhlet
durchgeführt. Die Apparatur ist
wie folgt aufgebaut:
A:
B:
C:
D:
Extraktor
Dampfleitungsrohr
Heberohr
Extraktionshülse
aus Filterpapier
Abbildung 1: SoxhletApparatur
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Experteninformation F
Die Extraktion von Pflanzen mit niedrig siedenden Lösungsmitteln wird im größeren Maßstab erst seit etwa 100 Jahren durchgeführt. Die zu verwendenden Lösungsmittel müssen für industrielle Zwecke verschiedene Qualitätskriterien erfüllen:
! Sie sollen rückstandlos verdunsten.
! Sie dürfen nicht mit den Duftstoffen chemisch reagieren.
! Für Heißextraktion am Rückfluss darf die Siedetemperatur des Lösungsmittels
nicht so hoch liegen, dass Duftstoffe thermisch zerstört werden können.
Die folgenden Gerätschaften und Substanzen werden benötigt:
" Intensivkühler mit Schläuchen
" Heizpilz
" Rundkolben
" Soxhlet-Extraktionsaufsatz
" Extraktionshülse
" Mörser mit Pistill
" Korkring
" Messzylinder
" Stativmaterial
" Flasche
" Anissamen
" Wodka
" Schlifffett
Der Aufbau der Apparatur erfolgt unter Zuhilfenahme des Stativmaterials. Die einzelnen Glasgeräte des Aufbaus werden über sogenannte Glasschliffe miteinander
verbunden; dabei ist zu beachten, dass diese Schliffe gefettet werden müssen, um
dicht zu schließen.
Nach dem Aufbau füllt man den Kolben mit gut 250 mL Lösungsmittel (Wodka),
gibt 5 g kurz vorher gemörserte Anissamen in die Extraktionshülse und extrahiert
unter Kühlung 3 Umläufe lang.
Nach der Extraktion lässt man die Apparatur abkühlen. Der Rundkolben mit dem
Alkohol und dem darin gelösten ätherischen Öl wird zur weiteren Verwendung in eine Flasche abgefüllt. Die Verwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: Weihnachtsgebäck (Anisplätzchen), Waffeln, Apfelkaltschalen, Kompotte, Möhren- und Obstsalat,
aber auch in Milchgetränken oder Tee.
Quelle:
Schween, Michael: Extraktion von Pflanzenteilen mit niedrig siedenden Lösungsmitteln, Marburg 2000, nicht erschienen.
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Experteninformation G
D
ünnschichtchromatographie (deutsche Abkürzung: DC, englisch:
TLC ist ein Verfahren mit einem mehrstufigen Verteilungsprozess, an dem ein
geeignetes Sorptionsmittel als stationäre Phase, Lösungsmittel oder -gemische
- häufig auch Laufmittel genannt - als mobile Phase und die Probemoleküle
beteiligt sind.
Die stationäre Phase befindet sich dabei als dünne Schicht auf einem geeigneten Träger aus Glas, Polyester oder Aluminium. An dieser Schicht erfolgt
die Trennung durch Elution mit dem Laufmittel. Die DC-Analyse beginnt nach
geeigneter Probenvorbereitung mit dem Auftragen an der Startlinie. Diese erfolgt punkt-, linien- und für präparative Zwecke auch bandförmig. Dabei ist
die punktförmige Auftragung mittels einer Kapillaren die gängigste Methode.
Folgende Geräte und Chemikalien werden benötigt:
! DC-Platte (M&N, 4x8 cm)
! Trennkammer
! Mikrokapillare
! Messzylinder
! Bechergläser
! Sprühgerät
! Heißluftföhn
! Ethanol
F (leicht entzündlich) R:11 S: 7-16
! Toluol
F Xn (leicht entzündlich, gesundheitsschädlich) R: 11-20 S: 16-25-29-33
! Essigsäureethylester
F Xi (leicht entzündlich, reizend) R: 11-36-66-67 S: 16-26-33
! Vanillin
Xn (mindergiftig) R: 22 S: 22-24/25
! Schwefelsäure, konzentriert
C (ätzend) R: 35 S: 26-30-45
Das Fließmittel wird in die Trennkammer gefüllt, sodass es den Boden der Kammer etwa einen halben Zentimeter hoch bedeckt.
Die ätherischen Öle werden in Ethanol gelöst (ca. 20 Tropfen in 1 mL), fertiges
Parfüm kann unverdünnt aufgetragen werden. Die Lösungen der ätherischen Öle
bzw. die unverdünnten Parfümproben werden mit Hilfe einer Mikrokapillaren auf die
DC-Platte aufgetragen. Wichtig ist dabei, dass man
(1) in genügendem Abstand vom unteren Rand (2 cm) der DC-Platte aufträgt,
(2) die entstehenden Flecken möglichst klein hält,
(3) sich die Position der einzelnen Proben notiert.
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Experteninformation G
Nach dem Auftrag der Proben wird die Platte unverzüglich in die vorbereitete
Trennkammer gestellt und diese gut verschlossen. Ist das Fließmittel etwa 5 cm auf
der Platte gewandert, ist die Entwicklung abgeschlossen. Man nimmt die Platte aus
der Trennkammer und lässt das Fließmittel verdunsten.
Um die aufgetrennten Komponenten sichtbar zu machen, erfolgt eine Anfärbung
mit einem Sprühreagenz. Gleiche Teile von
" Lösung A (Vanillin-Lösung: 2%ige, ethanolische Lösung von Vanillin) und
" Lösung B (Schwefelsäure-Lösung: 2%ige, ethanolische Lösung von konzentrierter Schwefelsäure)
werden unmittelbar vor dem Aufsprühen gemischt, da die Mischung nur kurze Zeit
haltbar ist. Im Abzug besprüht man die Platte fein mit dem Vanillin-SchwefelsäureReagenz und erwärmt im Anschluss daran vorsichtig mit dem Heißluftföhn.
Die auf der DC-Platte sichtbar werdenden Flecken werden abfotografiert sowie zur
vorläufigen Dokumentation abgepaust und farbig ausgemalt.
Eine detaillierte Interpretation des Versuchsergebnisses ist schwierig und an dieser Stelle nicht möglich. Wie jedoch bereits aus dem ersten Gruppenpuzzle bekannt
ist, kann man Duftstoffe aufgrund ihrer funktionellen Gruppen charakterisieren. Bei
der DC-Auftrennung wandern die unpolaren Verbindungen eines ätherischen Öls
am weitesten, ihnen folgen die Ester, Ketone und Aldehyde. Nahe der Auftragslinie
sind meist die polaren Alkohole zu finden.
Quellen:
Dünnschichtchromatographie, in: Chemiepraktikum für die Oberstufe, Stuttgart
1999.
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Carbonsäureester
Experteninformation H
E
ster aus niederen und mittleren Carbonsäuren mit niederen und mittleren Alkoholen besitzen einen fruchtigen Duft. Diese Ester sind Bestandteile
von Früchten und ätherischen Ölen.
Auch aromatische Carbonsäuren bilden mit niederen und mittleren Alkoholen fruchtig riechende Verbindungen.
In der Tabelle auf der folgenden Seite finden Sie eine Reihe von Säuren und Alkoholen sowie deren Ester mit Geruchsrichtung.
Für die in Reagenzgläsern ablaufenden Reaktionen benötigen Sie folgende Geräte und Substanzen:
! Reagenzgläser
! Stopfen
! Bechergläser
! Reagenzglasständer
! Holzklammern
! Bunsenbrenner
! Messzylinder
! Schwefelsäure, konzentriert
C (ätzend) R: 35 S: 26-30-45
! Natriumhydroxid-Lösung, stark verdünnt (1%ig)
! Carbonsäuren und Alkohole laut Tabelle
Die Durchführung der Versuche bedarf wegen der konzentrierten Schwefelsäure
größerer Sicherheitsmaßnahmen: Schutzkittel, Schutzbrille, Handschuhe.
Im Reagenzglas werden 2 mL flüssige Carbonsäure bzw. 1 g feste Carbonsäure
mit 3 mL eines Alkohols gemischt. Dann werden vorsichtig 5 Tropfen konzentrierte
Schwefelsäure hinzugegeben. Der Inhalt des Reagenzglases wird daraufhin eine Minute lang erwärmt.
Man verschließt das Reagenzglas mit einem Stopfen und lässt es abkühlen. Abschließend wird der Inhalt des Reagenzglases in ein Becherglas mit 20 mL stark
verdünnter Natriumhydroxid-Lösung gegossen und der Geruch getestet.
Quellen:
Kionke, Adèle: Herstellung von Duftstoffen als Beispiel für die Synthese von Estern,
Marburg 2000, nicht erschienen.
Praetorius, Fritz: Ester, Marburg 2000, nicht erschienen.
Schween, Michael: Synthese von Geruchsstoffen am Beispiel der Carbonsäuren,
Marburg 2000, nicht erschienen.
Seite 1
Tabelle 1: Übersicht über Säuren, Alkohole und zugehörige Ester mit Geruchsrichtung
2-Hydroxy-benzoesäure
Salicylsäure
Xn (gesundheitsschädlich) R: 22-37/38-41 S:
26-39
Methanol (s.o.)
Ethanol (s.o.)
Wintergrün
Nelke
Niobeöl
Methanol
F T (leicht entzündlich, giftig)
R: 11-23/24/25-39/23/24/25 S:
7-16-36/37-45
Benzoesäure
Xn (gesundheitsschädlich) R:
22-36 S: 24
Benzoesäuremethylester
Ananas-Banane
Apfel
Ethanol (s.o.)
C (ätzend) R:
Ananas
Ether-Rum
Hexansäure
Capronsäure
C (ätzend) R:
34-20/21/22 S: 26-36/37/39-45
Pentansäure
Valeriansäure
34 S: 26-36-45
1-Pentanol (s.o.)
Ethanol (s.o.)
Butansäure
Buttersäure
S: 26-36-45
C (ätzend) R: 34
Ethanol (s.o.)
Birne
1-Pentanol
Amylalkohol
Xn (mindergiftig)
R: 11-20 S: 24/25
Propansäure
Propionsäure
C (ätzend) R:
34 S: 23.2-36-45
Kleber
Ethanol (s.o.)
Rum
Ethansäure
Essigsäure
C (ätzend) R: 1035 S: 23.2-26-45
Ameisensäureethylester
Ethanol
F (leicht entzündlich) R: 11 S:
7-16
Geruchsrichtung
Methansäure
Ameisensäure
C (ätzend)
R:35 S:23.2-25-45
Name des Esters
Alkohol
Carbonsäure
Kreation von Parfüms
Informationsblatt
D
er Sommer 2000 duftet nach Klassik und Zukunft.
Wenn es um die Dufttrends des Jahres geht, verweisen die Experten gleichzeitig auf die Wiederentdeckung klassischer Düfte wie auf zukunftsträchtige
Neuerungen. Wer sich durch Neuheiten und Trenddüfte schnüffelt, wird eine
Vielzahl von Grundideen entdecken - mal werden ausgefallene Duftnoten verwendet, mal wird mit neuen Techniken bei der Herstellung experimentiert. Außerdem sollen Düfte nicht nur schön riechen, sie dürfen auch wieder schön
aussehen - die aufwendig gestalteten Flakons feiern ein Comeback.
“Die neue Duftmode bietet eine raffinierte Mischung aus
Eleganz und Erotik”, sagt Ursula Ackermann, Sprecherin
der Parfümerie-Kette Douglas in Wiesbaden. Gefragt sind
demnach betont feminine, komplex aufgebaute Parfüms mit
starker Ausstrahlung. “Interessante, neue Duftkompositionen dieser Art sind beispielsweise Organza IndÇcence von
Givenchy oder Rococo von Joop”, sagt Ackermann. Die
Givenchy-Kreation stellt einen Cocktail aus würzig-warmen
Essenzen wie Palisanderholz, Zimt und Patchouli dar. Rococo dagegen sei ein sanft orientalischer Duft mit Ingwer,
Ananas und Vanille.
Der Sommer bietet eine Reihe weiterer Neuheiten. So kommt
laut Ursula Ackermann von dem exklusiven Juwelierhaus Van
Cleef & Arpels der Duft Birmane mit Aromen von Purpurlilie,
Pfirsich oder Zeder; das neue Damenparfüm mania von Giorgio Armani duftet orientalisch mit Weihrauch, Moschus und
Vanille. Der Sommerduft Lily Chic von Escada dagegen erinnere an einen duftenden Strauß weißer Blumen.
“Generell geht der Trend weg von den Unisex-Düften - die Parfüms werden
wieder femininer”, sagt Ingrid Medefind von der Parfümerie Liebe in Hannover. “Die Leute wünschen sich wieder etwas Individuelleres.” Und solche persönlichen Düfte müssen nicht immer die neuesten sein. Wie Ingrid Medefind
sieht auch Gisela Reinecke vom Verband der Vertriebsfirmen Kosmetischer
Erzeugnisse (VKE) in Langenfeld eine Rückkehr der Klassiker als Trend der
Saison - Düfte, die schon vor Jahrzehnten kreiert wurden und wegen ihrer
Einzigartigkeit überdauert haben.
Die Nachfrage nach einem besonderen Duft lässt sich aber auch auf andere
Weise befriedigen - mit ganz ausgefallenen Duftnoten. Dazu zählen laut Gisela Reinecke die Orchidee in Contradiction von Calvin Klein, die VirburnumBlüte, die Vivien Westwoods Boudoir kennzeichnet, oder auch Lakritz, Rum
und Kaffee in Yohji Yamamotos Herrenduft.
Ebenfalls ein Trend des neuen Jahrtausends seien Düfte, die nach neuen
Prinzipien aufgebaut werden - die also nicht mehr auf die Unterscheidung von
Kopf-, Herz- und Basisnote setzen. So präsentiert sich laut Gisela Reinecke
das Parfüm Happy von Givenchi schon direkt nach dem Versprühen als ...
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Kreation von Parfüms
Informationsblatt
... frisch-fruchtiges, einheitliches Dufterlebnis; Bulgari Black schwöre allein
auf die Duftnote Schwarzen Tees.
Und dann sind da noch die Düfte für den besonderen Anlass - zum Beispiel
die extra für warme Sommertage kreierten Varianten. “Solche Duftangebote
sind derzeit ein tragendes Thema”, sagt Werner Hariegel, Geschäftsführer des
Bundesverbandes Parfümerien in Recklinghausen. “Düfte für spezielle Anlässe, oder auch solche, die limitiert für bestimmte Jahreszeiten im Angebot sind, werden auf Dauer Erfolg haben.” Ein
Beispiel ist Vocalise von Shiseido, das für die warme Jahreszeit in einer speziellen, alkoholfreien Version angeboten
wird. Ebenfalls alkoholfrei und dazu mit natürlichem Blütenwasser angereichert ist die Sommerversion von Issey
Miyakes L’Eau d’Issey.
In den Bereich der Spezial-Düfte gehören auch jene, deren Ingredienzien
zum Wohlgefühl beitragen sollen. “Sehr im Trend sind dabei die Aromatherapie-Düfte von Shiseido und Bulgari”, sagt Ingrid Medefind von der Parfümerie Liebe. In eine ähnliche Richtung geht laut Gisela Reinecke Aroma Tonic
von Lancôme.
Wenn nun schon alles so schön riecht, dann soll es auch gut aussehen: “Man hat wieder Mut zum Flakon”, sagt Werner Hariegel.
“Nach einer Phase des Purismus und der Nüchternheit wollen es
viele Kunden jetzt auch wieder verspielt.” Deutlich macht diesen
Trend besonders der verspielte Flacon von Vivien Westwoods
Boudoir.
Ein anderes Flakon-Kunstwerk, so Gisela Reinecke, ist Sonia Rykiels “Pullover”. Und was heraus kommen kann, wenn Modedesigner mit Düften spielen,
zeigt nicht zuletzt Jean Paul Galtier: Er füllt den Fragile in eine gläserne Zauberkugel - darin steht nicht nur die Ministatue einer elegant gekleideten Dame
- nach leichtem Schütteln wirbeln auch winzige Goldflöckchen durch die duftende Flüssigkeit.
aus: Marburger Neue Zeitung - Lebensart, Sonntag, 27.08.2000.
Der Parfüm-Baukasten aus der Hobbythek steht Ihnen zur Verfügung, um eine
eigene Kreation herzustellen. Im zugehörigen Hobbythekbuch finden Sie ab Seite
100 unter “Duftfamilien und Rezepte” die verschiedensten Anregungen für eigene
Ideen.
Suchen Sie sich die benötigten Düfte aus dem Baukasten heraus und tropfen Sie
die jeweils gewünschte Menge in ein leeres braunes Fläschchen. Füllen Sie mit der
beiliegenden Pipette den zur Verdünnung notwendigen Alkohol ein. Zum Schluss
können Sie ein Etikett “Schwalmschule - Projekt Duftstoffe” beschriften und ihr
Fläschchen kennzeichnen.
Viel Spaß beim Tragen Ihres Parfüms!
Seite 2
Duftstoffe-Test
Aufgabe 1:
Bitte ankreuzen! Dabei können eine,
zwei oder drei Antworten richtig sein!
Wie viel Riechzellen enthält das Riechepithel des Menschen?
o Etwa 1 Million
o Etwa 10 Millionen
o Etwa 100 Millionen
Wie heißen die Zellen, die flüchtige Substanzen mit hoher Empfindlichkeit identifizieren?
o Geschmackszellen
o Riechzellen
o Schnupperknospen
Welche Schwelle ist niedriger: die Erkennungs- oder die Wahrnehmungsschwelle?
o Erkennungsschwelle
o Wahrnehmungsschwelle
o keine
Wann kann der menschliche Geruchssinn vorübergehend gestört sein?
o Bei Grippe
o Am Morgen
o Bei Schnupfen
Wie nennt man chemische Botenstoffe?
o Ferromone
o Pheromone
o Horrormone
Was bedeutet das Wort Parfüm aufgrund seiner lateinischen Herkunft “per
fumum”?
o Durch Rauch
o Gleich Rauch
o Mit Rauch
Wer soll gegen Ende des 1. Jahrtausends die Destillation erfunden haben?
o Römer
o Griechen
o Araber
ChemieLK 12
Wovor versuchte man sich über viele
Jahrhunderte hinweg mit Duftstoffen zu
schützen?
o Böse Geister
o Böse Schwiegermütter
o Krankheiten
Drei Viertel der Duftrohstoffe werden auf
welchem Weg hergestellt?
o künstlich
o natürlich
o synthetisch
Wie bezeichnet man die durch Druck
ausgeführte Gewinnung von natürlichen
Duftstoffen?
o Extraktion
o Expression
o Extinktion
Wie bezeichnet man das Öl, das man
zum Beispiel durch Wasserdampfdestillation von zerkleinerten Pflanzenteilen
erhält?
o Ätherisches Öl
o Fettiges Öl
o Schweröl
Wie werden die Produkte bezeichnet, die
man durch synthetische Abwandlung natürlich gewonnener ätherischer Öle
erhält?
o halbnatürlich
o halbsynthetisch
o vollsynthetisch
Welche funktionelle Gruppe besitzt ein
Alkohol?
O
o CO-Gruppe R C
R
O
o COH-Gruppe R C
H
o OH-Gruppe R C OH
2000/2001
Duftstoffe-Test
ChemieLK 12
Aldehyd?
O
o CO-Gruppe R C
Welche Verbindung ist die wahrscheinlich am schlimmsten stinkende Verbindung der Welt?
o Schwefelwasserstoff H S H
R
o Methanthiol H3C S H
O
o COH-Gruppe R C
H
o OH-Gruppe R C OH
Keton?
O
o CO-Gruppe R C
R
o Dimethylsulfid H3C S CH3
Aufgabe 2 (Zusatzblatt):
Beschreiben Sie kurz, wie die Wasserdampfdestillation durchgeführt wird.
Welche Eigenschaften soll das Lösungsmittel bei der Extraktion eines Naturstoffes besitzen?
O
H
Zu welchem Zweck haben Sie einen Versuch mit der Methode der DünnschichtChromatographie durchgeführt?
o COH-Gruppe R C
o OH-Gruppe R C OH
Welche der drei so genannten “Noten”
eines Parfüms ist normaler Weise am
leichtesten flüchtig?
o Kopfnote
o Herznote
o Basisnote
Notieren Sie die Reaktionsgleichung von
Essigsäure mit Ethanol in Strukturformeln.
Vervollständigen Sie bitte darüber hinaus
die folgende allgemeine Wortreaktionsgleichung:
..... + ..... d Carbonsäureester + Wasser
2000/2001