Protokoll ()

1. Versicherungen für Familien1,2
Heutzutage ist es möglich, sich gegen fast jedes Unglück zu versichern. Im Internet sind
u.a. Versicherungen zu finden, die gegen eine Alien-Entführung oder Misserfolg im
Lottospiel versichern. Ebenso kann sich die Familie für den Fall versichern, dass der
Weihnachtsmann, der im Kamin stecken geblieben ist, von der Feuerwehr befreit wird.
Bei diesen Versicherungen ist leicht zu erkennen, dass es sich eher um eine
unterhaltsame Geschenkidee handelt. Doch welche Versicherung ist für eine Familie
wirklich wichtig? Als wichtigste Versicherung wird die Private-Haftpflichtversicherung
genannt. Hierbei ist die gesamte Familie gegen Schäden im privaten Umfeld versichert.
Zu beachten ist, dass Kinder unter sieben Jahren nicht haftbar gemacht werden
können. Die Haftpflichtversicherung zahlt in diesen Fall nur für den Schaden, wenn die
Eltern z. B. die Aufsichtspflicht verletzt haben. Eine Risiko-Lebensversicherung ist
sinnvoll, wenn der Hauptverdiener plötzlich stirbt und der andere Elternteil wegen
Kindererziehung keine Möglichkeit hat, genügen Geld zu verdienen. Kinder, Schüler
und Studenten sind aufgrund der Unfallversicherung im Kindergarten, in der Schule und
in der Universität sowie auf Schul- und Heimweg gesetzlich versichert. Dies gilt aber
nicht in ihrer Freizeit, deswegen sollten nicht nur die Eltern für sich, sondern auch für
ihre Kinder eine private Unfallversicherung abschließen. Eine Gebäudeversicherung
gegen Brand-, Blitzschlag-, Leitungswasser-, Sturm- und Hagelschäden für das eigene
Haus
ist
ebenso
erforderlich.
Ebenso
kann
sich
die
Familie
durch
eine
Hausratsversicherungen gegen Brand, Blitzeinschlag, Explosion, Sturm, Hagel,
Leitungswasserschaden und Einbruch versichern. In der gesetzlichen Krankenkasse ist
die ganze Familie incl. Ehepartner und Kinder versichert. Als Selbstständiger und
Freiberufler ist zu beachten, dass in der privaten Krankenversicherung jeder einzelne
der Familie extra zu versichern ist. Angestellte können sich ab der Verdienstgrenze von
50.850 Euro3 im Jahr, Selbstständige und Freiberufler unabhängig vom Gehalt privat
versichern.
1 Vgl. Schmelz, Dr. med. A.: Versicherungen für Familien. In: Elternwissen. URL:
http://www.elternwissen.com/familienfinanzen/familien-versicherungen/art/tipp/versicherungen-fuerfamilien-welche-brauchen-sie-wirklich.html. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
2 Vgl. Rais, Verena: Verrückte Versicherungen zum Verschenken. In: VerbraucherNews. URL:
http://www.verbrauchernews.de/artikel/0000013615.html. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
3 Vgl. Barth, R.: Wer kann sich privat versichern?. In: Private Krankenversicherung. URL:
http://www.beste-private-krankenversicherung.de/wer_kann_sich_versichern.htm.
Letzter
Zugriff:
02.05.2012.
1
2. Unfallmeldungen4
Immer wieder stehen in der Zeitung Artikel über Chemieunfälle. Ein aufmerksamer
Leser wird aus den Artikeln viel lernen können. Im Folgenden einige Berichte:
„Rohrfrei-Bombe
Schüler füllen eine Abflussreiniger-Mischung in eine Sprudelflasche. Dann haben
sie Wasser dazu gegeben und die Flasche verschlossen. Ein 14jähriges Mädchen
schüttelt die Flasche "zum Aktivieren". Folge: Die Flasche explodiert in ihrer Hand.
Wegen Verletzungen, Verätzungen sowie Verbrühungen wird die Schülerin ins
Krankenhaus gebracht. (Aachen)“
„Grillunfall (III)
Ein 30jähriger will seinen Grill aktivieren, indem er auf die glimmende Kohle
mehrmals Spiritus nachschüttet. Ein 11jähriger schaut interessiert zu. Er erleidet
bei der anschließenden Verpuffung schwere Brandverletzungen. (Petershagen)“
„Gift in der Flasche (II)
Statt Obstler bekommen acht deutsche Skitouristen konzentriertes Spülmittel
serviert, das sie auch brav trinken. Sie werden mit schweren Verletzungen des
Magen-Darm-Trakts ins Krankenhaus gebracht. Das Spülmittel ist in einer
ausgedienten, noch etikettierten Obstlerflasche aufbewahrt worden. (Salzburg)“
„Zuviel gesprayt (II)
Beim Haarsprayen sollte man besser nicht rauchen. Das erfährt eine Frau am
eigenen Leibe, die sich bei der Haarpflege mit Lack aus der Spraydose den letzten
Schliff geben will. Die Spraydose verwandelt sich in einen Flammenwerfer. Nun
trägt sie erst einmal eine Perücke... (Hannover)“
„Friteusenbrand (I)
Vorbildlich verhält sich ein 11jähriger Junge, der einen Friteusenbrand durch
Abdecken mit seiner Jacke löscht. Zuvor hat es seine Mutter mit Wasser versucht.
Bei diesem klassischen Fehlverhalten wird der Brand erst recht angefacht. Hinzu
kommt, dass der Junge vor seinem Eingreifen noch die Feuerwehr alarmierte, die
dann den Rest besorgte. (Gütersloh)“
„Brennender Eisenstaub
Die Feuerwehr wird gerufen, weil sich in dem Abbruchgebäude eines Metall
verarbeitenden Betriebs Eisenstaub entzündet hat. Der Grund: In dem Gebäude
haben sich in den Ecken und hinter Verschalungen große Mengen an Eisenstaub
angesammelt. Der stammt von Sandstrahlarbeiten an Eisengussteilen. Die
letztliche Ursache für die Brandauslösung ist wohl die funkenbildende Arbeit mit
Trenn-, Schleif- oder Schweißgeräten. Die Feuerwehr hat mehrere Stunden zu tun,
weil sich viele Glutnester gebildet haben, die den Brand immer wieder neu
entfachen. (Bielefeld)“
4 Vgl. Wiechoczek, D., Blume, R.: Meldungen zu Chemie-Unfällen. In: Prof. Blumes Medienangebot.
URL: http://www.chemieunterricht.de/dc2/gefahr/gefahren1.htm. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
2
3. Unfälle & Missgeschicke im Alltag
3.1 Versuch: Rohrbombe5
Geräte & Chemikalien:
•
PE-Flasche (500 ml), Luftballon, Becherglas (200 ml), Pulvertrichter
•
Abflussreiniger (z. B. Drano Power Granulat)
◦
Drano Power Granulat
▪
H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
▪
P405 Unter Verschluss aufbewahren.
▪
P102 Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.
▪
P305 + P351 + P338 Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit
Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
▪
P337 + P313 Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe
hinzuziehen.
▪
P302 + P352 Bei Kontakt mit der Haut: Mit viel Wasser und Seife waschen.
▪
P280 Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
▪
P101 Ist ärztlicher Rat erforderlich, Verpackung oder Kennzeichnungsetikett bereithalten.
Versuchsskizze:
Luftballon
PE-Flasche
Wasser
Abflussreiniger
Abb. 1.: Versuchsaufbau.
5 Vgl. Wiechoczek, D., Blume, R.: Prof. Blumes Tipp des Monats August 2004. In: Prof. Blumes
Medienangebot. URL: http://www.chemieunterricht.de/dc2/tip/08_04.htm. Letzter Zugriff: 03.05.2012.
3
Durchführung:
Fülle in eine PE-Flasche (500 ml) ca. 5 cm hoch Abflussreiniger hinein. Danach gebe
ca. 150 mL Wasser hinzu und verschließe die Flasche sofort mit einem Luftballon.
Schüttele die Flasche leicht.
Beobachtung:
Das Gemisch in der Flasche erhitzt sich stark. Es entstehen Gase. Der Luftballon wird
erst aufgeblasen. Nach einigen Minuten wird er in die Flasche gesogen.
Abb. 2.: Luftballongröße nach 2 min.
Abb. 3.: Luftballongröße nach 15 min.
Erklärung:6
Rohrreiniger ist eine „Alltagschemikalie“, die im Haushalt oft zum Einsatz kommt.
Hierbei handelte es sich aber nicht um einen einheitlichen Stoff und die daraus
resultierende Gefahr wird nicht erkannt. Natriumhydroxid – meist in Rohrreinigern
enthalten – löst sich unter starker Wärmebildung in Wasser, da die Lösungsenthalpie
negativ und hoch ist. Diese beträgt -44,5 kJ/mol.
NaOH (s)
H2O
OH
(aq)
+
Na
+
(aq)
+
Energie
Organische Verschmutzungen werden von Natriumhydroxid zersetzt. Hierzu zählen z.B.
Fette, deren Esterverbindungen verseift oder Haare, in denen die Peptidbindungen im
Protein gespalten werden. Des Weiteren wird Aluminium hinzugefügt, um mit dem
entstandenen Wasserstoff Verschmutzungen zu „lockern“. Hierbei wird die Oxidschicht
des Aluminiums durch die Lauge angegriffen und es entsteht Tetrahydroxidoaluminat.
Da das Aluminium nicht mehr durch eine Oxidschicht geschützt ist, entsteht im
6 Vgl. Becker, H.-J.; Hildebrandt, H.: Chemie im Haushalt – Lebensweltliche Zugänge am Beispiel der
Behandlung von „Rohrreinigern“. In: Praxis der Naturwissenschaft. Nr. 1/45/1996. Seite 26 ff.
4
Basischen Wasserstoff.
Al 2O3(s)
-
+ 2 OH (aq)+ 3 H2O
0
2 Al (s)
Um
unerwünschte
+
+1
-
2 [Al(OH)4]
+1
2 OH (aq)
+
+3
6 H2O
Verpuffung
zu
(aq)
+1
2 [Al(OH)4]
verhindert,
0
(aq)
werden
+
3 H2(g)
Rohrreinigern
Nitrate
hinzugegeben, die mit Wasserstoff zu Ammoniak reagieren, wodurch der stechende
Geruch erklärt werden kann.
0
4 H2(g)
+5
-3 +1
-
+ NO3 (aq)
NH3(aq/g)
+1
+
2 H2O
+
+1
-
OH (aq)
Entsorgung:
Die Lösung kann neutral in den Abguss gegeben werden.
3.2 Versuch: Mentos vs. Cola7
Geräte & Chemikalien:
•
Cola, Mentos „rainbow“
Versuchsskizze:
Coca Cola
light
Mentos
Abb. 4.: Cola & Mentos.
Durchführung:
Stelle eine Cola (am besten Light) Flasche (500 mL) in die Spüle. Öffne diese und werfe
ein Mentos „rainbow“ in die Öffnung.
7 Vgl. EepyBird: Mentos küsst Cola. In: Mentos. URL: http://www.mentos.com/mentos-kuesstcola/downloads/anleitung.pdf. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
5
Beobachtung:
Die Cola schäumt stark und tritt aus der Flasche aus.
Abb. 5.: Versuchsverlauf: 0 s, 5 s, 15 s, 30 s.
Erklärung:8
Viele kennen die berühmte Cola-Mentos-Fontäne. Doch welche chemische Reaktion
steckt hinter diesem Phänomen? Ist diese überhaupt chemisch?
Es können Vermutungen formuliert werden, dass evtl. eine Säure-Base-Reaktion eintritt
oder dass andere chemische Reaktionen stattfinden. Beim Abfüllen der Cola wird mehr
Kohlenstoffdioxid in das Wasser gegeben, als dieses in Wasser löslich ist.
Beim Öffnen einer Cola Flasche ist ein Zischen zu hören und das unter Druck abgefüllte
CO2 entweicht. Weiteres Kohlenstoffdioxid entweicht langsam bis das Gleichgewicht
erreicht wird. Je wärmer die Cola ist, desto schneller entweicht auch das
Kohlenstoffdioxid. Beim Schütteln tritt gasförmiges Kohlenstoffdioxid in das Wasser ein
und gelöstes Kohlenstoffdioxid steigt mit gasförmigen Kohlenstoffdioxid auf.
Die Vermutung, dass es sich um eine Säure-Base-Reaktion handelt, wird durch einen
einfachen pH-Wert-Test widerlegt. Die Cola hat vor und nach dem Versuch einen pHWert von 6. Doch welche Inhaltsstoffe der Cola und welche Eigenschaften des Mentos
sind ausschlaggebend für den Versuch? Koffein, Zucker und Aspartam erleichtern es,
dass sich Blasen in der Cola bilden. Experimente haben ergeben, dass der beobachtete
Effekt fast unabhängig vom Koffeingehalt ist. Dies liegt daran, dass die Menge an
Koffein nur sehr gering ist. Der Effekt bei zuckerhaltiger Cola ist geringer als bei
künstlichen Süßstoffen (Aspartam).
8 Vgl. Autorenkollektiv: Diet Coke and Mentos. In: The American Journal of Physics. June 2008. URL:
http://www1.appstate.edu/dept/physics/coffey/nano/DietCokeandMentos.pdf.
Letzter
Zugriff:
02.05.2012.
6
Die Keimbildung wird durch jeden Feststoff, der in die Cola geworfen wird, erhöht.
Hierbei können auch Feststoffe wie Salz oder Puderzucker verwendet werden. Die
Enthalpieerniedrigung beim Keimwachstum ist proportional zur dritten Potenz des
Kernradius. Deswegen wird eine gewisse Größe des Keimes für die Keimbildung
benötigt, sonst löst sich dieser wieder auf (vlg. Abb. 6 Vorkeim). Für kleine Radien ist
die Oberflächenenergie entscheidend – mit zunehmendem Radius dominiert die
Volumenenergie, da hier der Radius mit der dritten Potenz eingeht.
Abb. 6.: Keimbildung.9
Mentos hat eine sehr große Oberfläche, fällt schneller zu Boden und der Überzug ist
oberflächenaktiv, wodurch ein besserer Effekt erzielt werden kann. An der rauen
Oberfläche des Mentos kann sich das gelöste Kohlenstoffdioxid leichter anlagern,
Blasen bilden, teilweise lösen und aufsteigen. Dieser Vorgang findet in einer sehr
kurzen Zeit statt, dadurch nimmt der Druck in der Flasche plötzlich zu und gasförmiges
Kohlenstoffdioxid schießt incl. Cola aus der Flasche heraus.
Abb. 7: Oberfläche eines Mentos (20 bzw. 200 µm) – „fruit Mentos“ r. „mint Mentos“ l..10
9 Misholie, Ariel: e_1577_Erstarrung. In: Technik Lexikon – Die ganze Welt der Technik. URL:
http://www.techniklexikon.net/d/erstarrung/erstarrung.htm. Letzter Zugriff: 03.06.2012.
10 Coffey, T.: Scanning electron microscope images. In: Dewel Microscopy Facility – AAPT. URL:
http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/dn14114/dn14114-1_567.jpg.
Letzter
Zugriff:
02.05.2012.
7
Entsorgung:
Die Lösung kann in den Abguss und die Feststoffe können in den Hausmüll gegeben
werden.
3.3 Versuch: Zähne mit Zitronensäure bleichen?11
Geräte & Chemikalien:12
•
Zähne, Petrischalen, Spatel, Magnetrührer mit Rührfisch, Glasflasche
•
Zitronensäure (w = 0,30)
◦
Zitronensäure
▪
H318: Verursacht schwere Augenschäden.
▪
P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit
Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
▪
P311: GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
Versuchsskizze:
Petrischale
Zahn
Zitronensäure
Abb. 8.: Versuchsaufbau.
Durchführung:
Zuerst wird eine Zitronensäure-Lösung (w = 0,30) angesetzt. Hierzu werden 150 g
Zitronensäure abgewogen und in 350 g Wasser gelöst. Anschließend werden die Zähne
jeweils in eine Petrischale gelegt, die mit Zitronensäure gefüllt ist. Die Beobachtungen
sollten in den folgenden Tagen dokumentiert werden.
Beobachtung:
Abb. 9.: Menschlicher Zahn vor Versuchsbeginn.
11 Vgl. Vogt, Dr. R.: Zähne bleichen mit Hausmitteln?. In: Zähne bleichen. URL:
http://www.zaehnebleichen.biz/zaehne-bleichen-hausmittel. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
12 IFA: GESTIS. In: Gefahrenstoffinformationssystem der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung.
URL: http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll?f=templates&fn=default.htm&vid=gestisdeu:sdbdeu. Letzter
Zugriff: 02.03.2012.
8
Abb. 10.: Menschlicher Zahn nach 3 bzw. 10 Tagen in Zitronensäure.
Abb. 11.: Rinderzahn vor Versuchsbeginn.
Abb. 12.: Rinderzahn nach 3 bzw. 10 Tagen in Zitronensäure.
Erklärung:13,14
Der Zahn besteht aus dem sichtbaren Zehnschmelz, dem Dentin, der Pulpa und der
Zahnwurzel. Der Zahnschmelz ist der härteste Teil des menschlichen Körpers und
besteht zu 93-98 Gew.-% aus Hydroxylapatit (Ca10(PO4)6(OH)2). Das Dentin ist der
Hauptbestandteil des Zahnes und besteht aus 70 Gew.-% aus Apatit bzw. amorphen
Calciumphosphat.
Dentin
ist
gelblich,
verformbar
und
hoch
elastisch.
Die
Wurzelsubstanz ist dem der Knochen ähnlich und ist die am wenigstens mineralisierte
Zahnsubstanz, wobei 65 Gew.-% der Mineralgehalt, 23 Gew.-% der organische Anteil
und 12 Gew.-% der Wasseranteil ausmacht. In der Pulpa befinden sich Zellen,
Nervenfasern und Blutgefäße. Sie hat eine gelartige Konsistenz und dient als Gerüst.
13 Vgl. Woltzka, P.; Markic, S.; Eilks, I.; Ralle, B.: Strahlend weiße Zähne durch Bleaching. In: Praxis der
Naturwissenschaften. Nr. 3/56/2007. S. 16 ff.
14 Vgl. Woltzka, P.; Ralle, B.: Saure Zahncremes gegen Karies? In: Praxis der Naturwissenschaften. Nr.
3/56/2007. S. 23.
9
Zahnverfärbungen können durch äußere Anlagerung von Farbstoffmoleküle an die
Zahnoberfläche entstehen oder durch Vorgänge im Inneren des Zahnes herrühren. Bei
inneren Zahnverfärbungen kann der Zahnschmelz und auch das Dentin betroffen sein.
Mögliche Auslöser sind Mangelernährung, Krankheiten (z. B. Gelbsucht) oder
Medikamenteneinnahmen.
Abb. 13.: Adsorption von Farbstoffpartikel durch Speichelproteine über Calciumbrücken.
Der Zahn verhält sich chemisch gesehen wie ein schwerlösliches Salz in seiner Lösung
(Speichel).
Da
Speichel
Calcium-
und
Phosphat-Ionen
enthält,
kann
eine
Gleichgewichtsreaktion zwischen Remineralisation und Demineralisation formuliert
werden:
10 Ca
2+
(aq)
+
6 PO4
3(aq)
+
-
Ca10(PO4)6(OH)2(s)
2 OH (aq)
Wird der pH-Wert durch Säuren verringert und unterschreitet den kritischen Wert von
5,5,
werden
Hydroxidionen
durch
Neutralisation
und
Phosphat-Ionen
durch
Protonierung aus dem Gleichgewicht gezogen. Um das Gleichgewicht aufrecht zu
erhalten, gehen Apatitkristalle in Lösung – das Gleichgewicht verschiebt sich auf die
Seite der Demineralisation. Die Zähne werden weißer, weil der Zahnschmelz sich
auflöst.
Ca10(PO4)6(OH)2(s)
10 Ca
2+
(aq)
+
6 PO4
3(aq)
+
-
2 OH (aq)
10
Abb. 14.: Gleichgewicht zwischen Remineralisation und Demineralisation.
Vor 2000 Jahren versuchte die Römer bereits die Zähne mit Urin (also Harnstoff) zu
bleichen. Heutzutage wird hierfür Wasserstoffperoxid verwendet. Ebenso kommt diese
Chemikalien zum Bleichen von Papier, Kleidung oder Haare zum Einsatz. Das stabilere
kristalline Carbamidperoxid ist meist in Bleichgel für Zähne zu finden. Dieses zerfällt in
Wasserstoffperoxid und Harnstoff, wenn es mit Speichel im Berührung kommt, wobei
der Harnstoff weiter in Ammoniak und Kohlenstoffdioxid zerfällt. Das Wasserstoffperoxid
diffundiert in den Zahnschmelz und in das Dentin und oxidiert die Farbstoffmoleküle.
Abb. 15.: Bleaching.
Entsorgung:
Die Lösung kann neutral in den Abguss und die Zähne trocken in die Feststofftonne
gegeben werden.
11
3.4 Versuch: Romantisches Haarstyling15
Geräte & Chemikalien:
•
Teelicht, Feuerzeug, Haarspray (Hochentzündlich!)
Versuchsskizze:
Balea
Haarspray
Haarspray
Teelicht
Abb. 16.: Versuchsaufbau.
Durchführung:
Teelicht nicht in der Nähe von brennbaren Stoffen aufstellen. Mit Haarspray nicht direkt
auf die Flamme zielen, da sonst die Flamme erlischt. Stoßweise etwas oberhalb der
Kerzenflamme Haarspray hineinsprühen.
Beobachtung:
Das Haarspray fängt bereits an zu brennen, wenn der Spraystrahl nur in die Nähe der
Flamme kommt.
Abb. 17.: Entzündung des Haarsprays.
Erklärung:16,17
Haarspray soll nicht nur gut riechen, sondern ebenso schnell trocknen, nicht verkleben,
15 Vgl. Wiechoczek, D., Blume, R.: Meldungen zu Chemie-Unfällen. In: Prof. Blumes Medienangebot.
URL: http://www.chemieunterricht.de/dc2/gefahr/gefahren1.htm. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
16 Vgl. Lang, G.: Chemie der haarkosmetischen Mittel. In: Vorlesung Kosmetik II. URL: http://www1.tudarmstadt.de/fb/ch/Fachgebiete/OC/AKSchmidt/TUD%20Boris%20Schmidt-Dateien/04Vkcstyl.pdf.
Letzter Zugriff: 03.05.2012.
17 Vgl. Wood, C.: Polymere für Frisuren – Haarsprays, Festiger & Co. In: Chemie in unsere Zeit. Nr.
1/36/2002. S. 44 ff.
12
leicht aus dem Haar zu entfernen sein und die Frisur soll Wind und Wetter standhalten.
Die Polymerlösung wird ins Haar gesprüht und es bilden sich kleine Tröpfchen. Das
Lösungsmittel verdampft und tröpfchenförmige Anlagerungen am Haar bleiben zurück.
Abb. 18: gestyltes Haar.18
Abb. 19.: Funktionsschema eines Haarsprays.19
Haarspray ist ein Aerosol, ein Gemisch aus flüssigen Schwebeteilchen und einem Gas.
Die Wirkstofflösung enthält Harze – heutzutage synthetisch hergestellte Polymere –
Glanzgeber, Weichmacher, Parfumöle und Lösungsmittel wie Alkohole (Ethanol,
Isobutanol), Aceton oder Methylenchlorid. Als Treibgas kommen meist Propan, Butan
oder Dimethylether zum Einsatz.
18 Lang, G.: Chemie der haarkosmetischen Mittel. In: Vorlesung Kosmetik II. URL: http://www1.tudarmstadt.de/fb/ch/Fachgebiete/OC/AKSchmidt/TUD%20Boris%20Schmidt-Dateien/04Vkcstyl.pdf.
Letzter Zugriff: 03.05.2012.
19 Wood, C.: Polymere für Frisuren – Haarsprays, Festiger & Co. In: Chemie in unserer Zeit. Nr.
1/36/2002. S. 49.
13
Lösungsmittel
OH
OH
Treibgas
Cl
O
Cl
Ethanol
Isobutanol
O
H
Aceton
H
Dichlormethan
Propan
Butan
Diethylether
Bei dem Versuch ist zu beachten, dass z.B. die Treibgase Propan, Butan und
Dimetyhlether hochentzündlich sind und sich leicht an dem brennenden Teelicht
entzünden. Verbrennung von Propan:
C3H8
+
5 O2
3 CO2
+
4 H2O
Entsorgung:
Teelicht und Haarspray können für weitere Versuche wiederverwendet werden.
3.5 Versuch: Wasser hilft immer? Fettbrand!20
Geräte & Chemikalien:
•
Dreifuß, Tondreieck, Bunsenbrenner, Feuerzeug, Spritzflasche, Tiegel
•
Speiseöl (z.B. Rapsöl)
Versuchsskizze:
Tondreieck
Tiegel mit Öl
Spritzflasche
Dreifuß
Brenner
Abb. 20.: Versuchsaufbau.
20 George-August-Universität Göttingen: Fettbrand. In: LP. URL: http://lp.uni-goettingen.de/get/text/2630.
Letzter Zugriff: 02.05.2012.
14
Durchführung:
Gib ca. 0,3 mL Öl in einen Tiegel und erhitze diesen mit dem Bunsenbrenner bis das Öl
anfängt zu brennen. Anschließend halte Abstand und spritze etwas Wasser mit der
Spritzflasche in den Tiegel. Achtung – große Flamme! Nicht im Abzug durchführen,
sonst kann der Feueralarm losgehen – am besten im Freien durchführen.
Beobachtung:
Das Fett fängt durch das Erhitzen an zu brennen. Sofort nach Zugabe von Wasser auf
den Brand ist eine hohe Flamme zu beobachten.
Abb. 21.: Flamme vor & nach Wasserzugabe.
Erklärung:21
Rapsöl fängt ab einer Temperatur von 230 °C (Flammp unkt) anzubrennen. Wird beim
Löschversuch Wasser auf das brennende Rapsöl gegeben, sinkt das Wasser kurz ein
und verdampft sofort. Dies hat eine große Volumenänderung zur Folge, da
Wasserdampf ein viel größeres Volumen besitzt als Wasser. Beim Austreten des
Wasserdampfes werden Fettmoleküle mitgerissen, die sich sofort an der Flamme
entzünden. Eine sogenannte Fettexplosion ist zu beobachten. Um einen Fettbrand
erfolgreich zu löschen, sollte die Sauerstoffzufuhr mittels Löschdecke oder speziellem
Fettbrandlöscher unterbrochen werden.
Entsorgung:
Der Tiegel wird gesäubert und wiederverwendet.
21 Sommer, Dr. S.: Versuch 90: Vorsicht Fettbrand. In: Die Welt der Experimente. URL:
http://netexperimente.de/chemie/90.html. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
15
3.6 Versuch: Hausfrauentod22
Geräte & Chemikalien:23
•
2 Bechergläser (50 mL), Petrischale, Uhrglas, Filterpapier
•
Chlorreiniger (z.B. DanKorix - Hygiene-Kraftgel), Essigreiniger (Classic),
Kaliumiodid-Lösung
◦
Chlorreiniger (z. B.: DanKorix – Hygiene-Kraftgel)
▪
EUH206 Nicht zusammen mit anderen Produkten verwenden, da gefährlliche
Gase (Chlor) freigesetzt werden können.
▪
P102 Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.
▪
P305 + P351 + P338 BEI BERÜHRUNG MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang
behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit
entfernen. Weiter ausspülen.
▪
P101 Ist ärztlicher Rat erforderlich, Verpackung oder Etikett bereithalten.
▪
P301 + P310 BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt
anrufen.
▪
◦
P235 Kühl halten.
Essigreiner (z. B.: Classic)
▪
P102 Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.
▪
P305 + P351 + P338 BEI BERÜHRUNG MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang
behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit
entfernen. Weiter ausspülen.
▪
P101 Ist ärztlicher Rat erforderlich, Verpackung oder Etikett bereithalten.
▪
P301 + P310 BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt
anrufen.
Durchführung:
Zuerst wird ein Filterpapier in Kaliumiodid-Lösung getränkt und getrocknet. Danach
werden 10 mL des Chlorreinigers in ein Becherglas abgefüllt. Anschließend wird in
einem anderen Becherglas 10 mL Essigreiniger abgemessen und zu dem Chlorreiniger
hinzugefügt. Danach wird sofort das Becherglas mit dem trockenem Filterpapier
abgedeckt und mit einem Uhrglas beschwert. Im Abzug arbeiten, da giftige Chlorgase
entstehen!
22 Vgl.
Strauch,
O.:
Halogene
im
Alltag.
In:
Chemie
in
der
Schule.
URL:
www.chids.de/dachs/expvortr/771HalogeneAlltag_Strauch.doc. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
23 IFA: GESTIS. In: Gefahrenstoffinformationssystem der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung.
URL: http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll?f=templates&fn=default.htm&vid=gestisdeu:sdbdeu. Letzter
Zugriff: 03.05.2012.
16
Beobachtung:
Nach kurzer Zeit ist das Filterpapier braun geworden.
Erklärung:24,25
Chlorreiniger enthalten Cl-/OCl-. Chlorid und Hypochlorit befinden sich im Gleichgewicht
zu Chlorgas, wobei das Gleichgewicht auf der linken Seite liegt.
Cl
-
+
(aq)
OCl
-
+
(aq)
H2O
Cl 2(aq/g)
+
-
2 OH (aq)
Bei Zugabe von sauren Reinigern wie Essigreinigern wird das Gleichgewicht auf die
rechte Seite verschoben, Protonen werden verbraucht und es entsteht in einer
Komproportionierung Chlorgas:
Cl
(aq)
+
OCl
-
+
(aq)
+
(aq)
Cl 2(aq/g)
H3O
+
H2O
Trifft das Chlorgas auf das Filterpapier, das mit Kaliumiodid-Lösung getränkte wurde,
entsteht I2.
Cl 2(g)
+
2I
-
2 Cl
(aq)
(aq)
+
I2(aq)
Das entstandene I2 reagiert mit I- zum intensiv braunen Charge-Transfer-Komplex I3-.
Bei der Lichtabsorption erfolgt ein Elektronenübergang in einen angeregten Zustand
des Komplexes. Die CT-Absorption der I2-Komplexe liegen im nahen Ultraviolett. Durch
den CT-Komplex wird die I2-Bindnung geschwächt. Die violette Farbe des I2-Moleküls
verändert sich, da die Energie der Elektronenanregung im gestörten I2-Moleküls
beeinflusst wurde. I2 fungiert als Akzeptor und I- als Donator. Durch den
Elektronenübergang wird Blau absorbiert und der CT-Komplex erscheint braun.
I2(aq)
+
-
-
I (aq)
I3 (aq)
δ+
δ−
δ−
δ+
I2
D
I2
σ∗
D
σ
e-
Abb. 22: CT-Komplex des I2-Moleküls.26
Entsorgung:
Das Filterpapier wird trocken in die Feststofftonne gegeben. Die Lösung wird neutral in
den Abguss gegeben.
24 Vgl. Neumüller, B.: Skript zum AC Praktikum für Lehramtskandidaten Praktikum I. Marburg 2008.
S. 5 ff.
25 Riedel; Janiak: Anorganische Chemie. 7. Auflage. de Gruyter Berlin 2007. S. 402.
26 Vgl. Neumüller, B.: Staatsexamensvorbereitungsseminar AC: Farben der Übergangsmetall-Komplexe.
25.04.12.
17
3.7 Versuch: Frühjahrsputz in der Werkstatt 27
Geräte & Chemikalien:
•
Stativmaterial, 9-V-Batterie, Eisenwolle
Versuchsskizze:
Abb. 23.: Versuchsaufbau.
Durchführung:
Die Eisenwolle wird etwas auseinander gezupft und in eine Doppelmuffe gehängt.
Danach wird kurz die 9-V-Batterie an die Eisenwollen mit beiden Polen gehalten.
Beobachtung:
Wird die 9-V-Batterie mit beiden Polen einen Augenblick an die Eisenwolle gehalten,
springt ein Funke über und die Eisenwolle fängt an zu brennen. Die verbrannte
Eisenwolle ist schwarzblau.
Abb. 24.: Brennende, unverbrannte & verbrannte Eisenwolle.
27 Vgl. Rickelt, E.: Schülerworkshop Energetik Lehramt AC.
18
Erklärung:28
Durch die 9-V-Batterie wird genügend Energie zugeführt, um die Eisenwolle zu
entzünden.
Hierbei
werden
kleine
Eisenteilchen
verbrannt
und
es
entsteht
schwarzblaues Eisen(II,III)-oxid.
0
0
3 Fe(s)
+
2 O2(g)
+2/+3 -2
Fe3O4(s)
Fe3O4 wird wird wegen seiner Säure- Base- und Chlor-Beständigkeit zur Herstellung
von Magnetitelektroden verwendet, die eine viel größere elektrische Leitfähigkeit haben
als Eisen(III)-oxid.
Entsorgung:
Die Reste der Eisenwollen können in die Feststofftonne gegeben werden.
3.8 Versuch: Der alufressende Ketchup29
Geräte & Chemikalien:
•
Edelstahlschüssel, Uhrglas, Alu-Teelichtbehälter, Alufolie
•
Ketchup
Versuchsskizze:
Abb. 25.: Versuchsaufbau.
28 Holleman, A. F.; Wiberg, N. & E.: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102 Auflage. de Gruyter Berlin
2007. S. 1652 ff.
29 Vgl. Wolke, R. L.: Was Einstein seinem Koch und seinem Friseur erzählte. Piper 2008. S. 140 ff.
19
Durchführung:
Es wird jeweils ein großer Klecks Ketchup in die Edelstahlschüssel, auf das Uhrglas
und in den Teelichtbehälter gegeben. Anschließend wird ein Stück Alufolie auf jeden
Ketchup-Klecks gelegt. Dabei ist zu beachten, dass die Alufolie auch jeweils mit der
Edelstahlschüssel/Uhrglas/Alu-Teelichtbehälter in guten Kontakt kommt.
Beobachtung:
Die Alufolie auf dem Uhrglas hat sich auch nach einigen Tagen leicht verändert. Die
Alufolie im Alu-Teelichtbehälter hat sich nach einigen Tagen an manchen Stellen
aufgelöst. Die Alufolie in der Edelstahlschüssel ist nach einigen Tagen an vielen Stellen
„weggefressen“.
Abb. 26.:Alufolie & Uhrglas.
Abb. 27.: Alufolie & Alu-Teelichtbehälter.
Abb. 28.: Alufolie & Edelstahlschüssel.
Erklärung:30
Wie kommt es, dass Ketchup plötzlich Aluminium „frisst“? Tomatensoße und auch
Ketchup leiten elektrischen Strom. Dies liegt daran, dass beide eine elektrolytische
Leitfähigkeit besitzen, also Elektrolyte beinhalten. Eine Edelstahlschüssel besteht
vorwiegend aus Eisen. Aluminium ist unedel und wird oxidiert. Die Aluminiumfolie löst
sich auf, da festes Aluminium zum Al3+-Ion oxidiert wird und in Lösung geht.
Al (s)
Al
3+
(aq)
+
3e
-
30 Vgl. Wolke, R. L.: Was Einstein seinem Koch und seinem Friseur erzählte. Piper 2008. S. 140 ff.
20
Damit dies aber geschieht, wird der Ketchup benötigt, der als Elektronenleiter fungiert
und die Aluminiumoxidschicht zersetzt. Ketchup ist eine süß-saure Soße, in der Zucker
und Essig zugesetzt wird – der pH-Wert ist geringer als 4. Da das Aluminium nicht mehr
von der Aluminiumoxidschicht umhüllt ist, wird dieses oxidiert und Protonen reduziert.
+
2H
(aq)
+
2e
-
H2(g)
Nur an den Stellen, an denen Edelstahlschüssel, Ketchup und Aluminiumfolie sich
berühren, löst sich die Aluminiumfolie schneller auf. Versuche mit Glas- oder reinem
Aluminiumteelichtbehälter verlaufen langsamer. Das bedeutet also für den alltäglichen
Gebrauch, dass Alufolie nicht bei Lebensmittel verwendet werden sollte, die nicht im
pH-Bereich von 4-9 liegen, da die Folie sich sonst auflösten kann und in das Essen
diffundiert.
Entsorgung:
Die Feststoffe werden trocken in den Hausmüll entsorgt.
3.9 Versuch: Wie koche ich ein Ei in der Mikrowelle?31
Geräte & Chemikalien:
•
Mikrowelle, Ei
Versuchsskizze:
Abb. 29.: Versuchsaufbau.
31 Sommer, Dr. S.: Versuch 89: Wie man ein Ei in der Mikrowelle kocht. In: Die Welt der Experimente.
URL: http://netexperimente.de/chemie/89.html. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
21
Durchführung:
Es wird ein Ei in die Mikrowelle gegeben und auf voller Leistung für ca. eine Minute
erhitzt.
Beobachtung:
Das Ei zerplatz nach ca. 45 Sekunden mit einem lauten Knall.
Abb. 30.: „Sauerei“ in der Mikrowelle.
Erklärung:32
Das erste Mikrowellengerät ist 1947 erhältlich gewesen. Die Kosten pro Gerät betrugen
5000 US-Dollar bei einem Gewicht von 350 kg und einer Höhe von 1,70 m. Das Prinzip
des
Erwärmens
von
Speisen
hat
sich
nicht
geändert,
dafür
wurden
die
Mikrowellengeräte kleiner und leichter. Allgemein werden diese benutzt, um
Wassermoleküle in Bewegung zu bringen und durch die entstandene Reibungswärme
wird das Essen erhitzt.
Wassermoleküle sind polar, da die beiden Wasserstoff-Atome partial positiv
und das Sauerstoff-Atom partial negativ geladen sind.
δ+
H
+
δ
O
δ−
Durch den elektrischen Dipol im Wassermolekül richtet sich dieser in einem H
elektrischen Wechselfeld (z.B. Mikrowellen) dementsprechend aus. Durch
polar
diesen ständigen Wechsel richten sich die Wassermoleküle ständig neu nach
dem elektrischen Feld aus, wodurch eine Bewegung der Moleküle entsteht.
32 Vgl. Rathje, D.: Wie erwärmt ein Mikrowellenherd? In: Welt der Physik.
http://www.weltderphysik.de/thema/alltag/mikrowellenherd. Letzter Zugriff: 02.05.2012
URL:
22
O
H
H
H
H
O
O
H
H
H
H
O
In flüssigem Wasser sind die Moleküle beweglich - und nicht wie im Eis dicht gepackt –
und reiben aneinander, wodurch Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt
wird. In Wasserdampf sind die Moleküle so weit entfernt, dass diese sich nicht reiben,
also keine Wärme entsteht. Bei dem Auftauprogramm eines Mikrowellengerätes wird
das flüssige Wasser kurz erwärmt, dieses bringt das Eis zum Schmelzen und die
nächste kurze Erhitzung folgt. Die geschlossene Tür und die Glasscheibe mit dem
Metallgitter sorgen dafür, dass mögliche Gefahren für den Benutzer verringert werden.
Da die Erwärmung mit Mikrowellen nicht gleichmäßig ist, werden die Speisen auf einen
Drehteller gestellt. Die Wellenlänge in Mikrowellengeräte muss so gewählt sein, dass
sie um einiges kürzer als der Innenraum des Mikrowellengerätes, die Eindringtiefe nicht
zu niedrig ist und die benötigten Geräte leicht und günstig hergestellt werden können.
Die entsprechende Wellenlänge beträgt ca. 12 cm, also 2,455 GHz (2,455 Milliarden
Schwingungen pro Sekunde).
Hühnereier bestehen zu 74 Gew.-% aus Wasser. Dieses wird erhitzt und es entsteht
Wasserdampf, der ein viel größeres Volumen als Wasser hat. Dies hat zur Folge, dass
der Druck auf die sehr stabile Eierschale stark zunimmt. Die Eierschale explodiert,
sobald die Schale dem hohen Druck nicht mehr standhalten kann.
Entsorgung:
Die Reste des Eies können in den Hausmüll gegeben werden.
23
5. Lehrplan33
Versuch
Jahrgangsstufe
Thema
Rohrbombe, Cola vs. Mentos,
Mikrowellenei, Zahn-Bleaching,
Hausfrauentod, Eisenwolle,
Haarspray, Ketchup, Fettbrand
7G1
Kontext: Chemie
(Metalle/Gemische) im
Alltag/Haushalt
Fettbrand, Eisenwolle, Haarspray
7G2
Verbrennungsvorgänge in Alltag und
Umwelt (Voraussetzungen –
Gefahren
Eisenwolle
7G2
Reaktionen von Metallen und
Nichtmetallen
mit Luft (Sauerstoff)
Rohrbombe, Hausfrauentod,
Eisenwolle, Ketchup
8G1
E1
Oxidationszahlen
Redoxreaktionen
Rohrbombe, Hausfrauentod
9G2 (vgl. 8G1
Fak.)
Laugen in Haushalt und
Industrie
6. Quellen
Autorenkollektiv: Diet Coke and Mentos. In: The American Journal of Physics. June 2008. URL:
http://www1.appstate.edu/dept/physics/coffey/nano/DietCokeandMentos.pdf.
Letzter
Zugriff:
02.05.2012.
Barth, R.: Wer kann sich privat versichern?. In: Private Krankenversicherung. URL: http://www.besteprivate-krankenversicherung.de/wer_kann_sich_versichern.htm. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
Becker, H.-J.; Hildebrandt, H.: Chemie im Haushalt – Lebensweltliche Zugänge am Beispiel der
Behandlung von „Rohrreinigern“. In: Praxis der Naturwissenschaft. Nr. 1/45/1996. Seite 26 ff.
Coffey, T.: Scanning electron microscope images. In: Dewel Microscopy Facility – AAPT. URL:
http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/dn14114/dn14114-1_567.jpg.
Letzter
Zugriff:
02.05.2012.
EepyBird:
Mentos
küsst
Cola.
In:
Mentos.
URL:
http://www.mentos.com/mentos-kuesst-
cola/downloads/anleitung.pdf. 02.05.2012.
George-August-Universität
Göttingen:
Fettbrand.
In:
LP.
URL:
http://lp.uni-
goettingen.de/get/text/2630. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
Holleman, A. F.; Wiberg, N. & E.: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102 Auflage. de Gruyter
Berlin 2007. S. 1652 ff.
IFA: GESTIS. In: Gefahrenstoffinformationssystem der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung.
URL:
http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll?f=templates&fn=default.htm&vid=gestisdeu:sdbdeu.
Letzter Zugriff: 02.03.2012.
Kultusministerium Hessen. In: Hessischer Lehrplan für das Fach Chemie an Gymnasien (G8). URL:
33 Kultusministerium Hessen. In: Hessischer Lehrplan für das Fach Chemie an Gymnasien (G8). URL:
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Letzter Zugriff: 02.05.2012.
24
http://www.kultusministerium.hessen.de/irj/HKM_Internet?
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Misholie, Ariel: e_1577_Erstarrung. In: Technik Lexikon – Die ganze Welt der Technik. URL:
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Neumüller, B.: Skript zum AC Praktikum für Lehramtskandidaten Praktikum I. Marburg 2008. S. 5 ff.
Neumüller, B.: Staatsexamensvorbereitungsseminar AC: Farben der Übergangsmetall-Komplexe.
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Rais,
Verena:
Verrückte
Versicherungen
zum
Verschenken.
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VerbraucherNews.
URL:
http://www.verbrauchernews.de/artikel/0000013615.html. Letzter Zugriff: 02.05.2012.
Rathje,
D.:
Wie
erwärmt
ein
Mikrowellenherd?
In:
Welt
der
Physik.
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Wolke, R. L.: Was Einstein seinem Koch und seinem Friseur erzählte. Piper 2008. S. 140 ff.
Woltzka, P.; Markic, S.; Eilks, I.; Ralle, B.: Strahlend weiße Zähne durch Bleaching. In: Praxis der
Naturwissenschaften. Nr. 3/56/2007. S. 16 ff.
Woltzka, P.; Ralle, B.: Saure Zahncremes gegen Karies? In: Praxis der Naturwissenschaften. Nr.
3/56/2007. S. 23.
Wood, C.: Polymere für Frisuren – Haarsprays, Festiger & Co. In: Chemie in unsere Zeit. Nr.
1/36/2002. S. 44 ff.
25
Inhaltsverzeichnis
1. Versicherungen für Familien.........................................................................................1
2. Unfallmeldungen..........................................................................................................2
3. Unfälle & Missgeschicke im Alltag................................................................................3
3.1 Versuch: Rohrbombe.............................................................................................3
3.2 Versuch: Mentos vs. Cola......................................................................................5
3.3 Versuch: Zähne mit Zitronensäure bleichen?.........................................................8
3.4 Versuch: Romantisches Haarstyling....................................................................12
3.5 Versuch: Wasser hilft immer? Fettbrand!.............................................................14
3.6 Versuch: Hausfrauentod.......................................................................................16
3.7 Versuch: Frühjahrsputz in der Werkstatt .............................................................18
3.8 Versuch: Der „alufressende“ Ketchup..................................................................19
3.9 Versuch: Wie koche ich ein Ei in der Mikrowelle?................................................21
5. Lehrplan.....................................................................................................................24
6. Quellen.......................................................................................................................24
26
Veranstaltung: Experimentalvortrag AC
Seminarleiter: Herr Reiß, Herr Neumüller
Unfälle & Missgeschicke
im Alltag
SS 2012
Verfasserin: Karolin Bitter
Studienfach: Mathematik/ Chemie L3
Semesteranzahl: 8. Semester
Marburg, den 09.05.2012