Protokoll ()
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07.01.05 USA Chlorgas-Zug verunglückt - acht Tote Acht Menschen sind in den USA getötet worden, als ein mit Chlorgas beladener Güterzug auf stehende Waggons aufprallte und die giftigen Dämpfe frei wurden. 240 Menschen wurden durch die ätzende Substanz verletzt. Luftbild der Unglückstelle: Geruch wie im Schwimmbad Der große Knall - Bitterfeld 1968 Am 11. Juli 1968 um 13:57 Uhr vernahm ganz Bitterfeld einen ohrenbetäubenden Knall. Schwer und dumpf bebte die Erde. Eine schwere Gasexplosion hatte die PVC-Fabrik in Trümmer gerissen. Mindestens 41 Menschen starben, Hunderte wurden schwer verletzt. -1- Seveso Der Albtraum dauert an Als am 10. Juli 1976 in einer Chemiefabrik im Mailänder Vorort Seveso unbemerkt eine hochgiftige Gaswolke entweicht, brachte der Unfall das Dioxin in die Schlagzeilen. Die Wunden sind noch nicht verheilt. 15.10.08 Chlorunfall in Schwimmbad Bei einem Unfall mit Chlorgas sind in einem Erlebnisbad in Bitburg mehrere Kinder und Erwachsene verletzt worden, zwei mussten in ein Krankenhaus eingeliefert werden…. -2- 24.10.1988 "Es geht darum, unsere Haut zu retten" Die Zerstörung des Ozonschilds der Atmosphäre ist nach den jüngsten Erkenntnissen der Wissenschaftler schon weiter fortgeschritten als bislang angenommen. Der einzige Ausweg - der Verzicht auf chlorhaltige Industriegase, die den Ozonabbau verursachen…. -3- Protokoll zum Experimentalvortrag über „Halogene im Alltag“ von Oliver Strauch Jahnstr.6 35239 Steffenberg Matr.-Nr.: 1517260 zum Vortrag vom 12.11.2008 Hinweis: Dieses Protokoll stammt von der Seite www.chids.de (Chemie in der Schule). Dort können unterschiedliche Materialien für den Schulunterricht heruntergeladen werden, unter anderem hunderte von Experimentalvorträgen so wie der vorliegende: http://www.chids.de/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.html -4- Inhaltsverzeichnis: 1. Einleitung ..................................................................................................... - 6 2. Was sind Halogene? ................................................................................. - 8 3.1 Versuch 1: Fluoridnachweis aus Zahnpasta .............................. - 10 3.2: Demo 1 Fluorierte Schweinezähne .............................................. - 11 3.3: Versuch 2: Glasätzen mit Flusssäure ......................................... - 14 4. Chlor im Alltag .......................................................................................... - 17 4.1: Versuch 3 Chlorbleiche ...................................................................... - 18 4.2: Demo 2 Geruchsentfernung mit Chlor........................................ - 20 4.3: Demo 3 Streichhölzer ...................................................................... - 21 4.4: Versuch 4 Chlorgas zu Hause ....................................................... - 24 5. Brom im Alltag .......................................................................................... - 26 5.1: Versuch 5 Brom aus Badesalz ...................................................... - 27 6. Iod im Alltag .............................................................................................. - 29 6.1: Versuch 6 Iod aus Algen ................................................................ - 29 7. Schulrelevanz............................................................................................ - 34 - -5- 1. Einleitung Chemieunfälle erzeugen meist große Schlagzeilen in den Medien. Bilder zeigen die verheerenden Folgen dieser Unfälle und nicht selten werden Studien veröffentlicht, die über die katastrophalen Folgen von Chemieunfällen, Chemikalien oder sonstigen chemischen Prozessen berichten. Bei den oben gezeigten Schlagzeilen von Chemieunfällen waren jeweils Halogene bzw. Halogenverbindungen involviert. Aufgrund der Vielzahl solcher Schlagzeilen ist es verständlich, dass bei einem großen Teil der Menschen eine Abneigung gegen Halogene bzw. Halogenverbindungen erzeugt wird. Beispielhaft dafür sind Berichte und Bilder aus dem Vietnamkrieg, in dem die USA durch Herbizide (Entlaubungsmittel) mit dem Codenamen „Agent Orange“ die Wälder entlaubte, um die Feinde besser aufspüren zu können. Leider waren diese Herbizide verunreinigt mit Dioxinen und diese sind giftig und erbgutschädigend. Die Auswirkungen sind (leider allzu) deutlich erkennbar. Durch falschen Einsatz der Halogene bzw. Halogenverbindungen kam es zu völlig zerstörten Landschaften, zu geschädigten Erwachsenen und vor allem Kindern. Daher darf man und sollte man nicht verharmlosen, dass Halogene bzw. Halogenverbindungen gefährlich sind. Falsch eingesetzt -6- geht von ihnen großes zerstörerisches Potential aus. Daher sind Halogene bzw. Halogenverbindungen bei der Bevölkerung verpönt und werden als giftig und gefährlich eingestuft. Menschen- und Umweltschäden war auch Inhalt des, hier teilweise, abgedruckten Interviews1: Hermann Strenger übernahm 1984 den Vorstandsvorsitz des BayerKonzerns. Er erklärte die Ökologie und die Ökonomie zu gleichrangigen Zielen und startete ein breit angelegtes Umweltschutzprogramm2. Der obige Ausschnitt ist entnommen aus einem Gespräch von Hermann Strenger mit dem Spiegel®, indem diskutiert wurde, in wie weit die Chemie mitverantwortlich für Umweltverschmutzung und Umweltschäden ist. In diesem Gespräch äußerte Hermann Strenger „Wir können nicht einfach auf Gift verzichten“ und drückt damit aus, dass von der chemischen Industrie unbestritten Umweltschäden ausgegangen sind aber ohne 1 http://wissen.spiegel.de/wissen/dokument/dokument.html?id=13531711&top=SPIEGEL (Stand 15.12.2008) 2 http://www.bayer.de/de/Hermann-Josef-Strenger.aspx (Stand 22.11.2008) -7- chemische Industrie der heutige Lebensstandart nicht hätte erreicht werden können3. Diese Aussage Strengers, die zum Titel des Gespräches wurde, ist in leicht abgeänderter Form auch das Thema meines Experimentalvortrages. „Wir können nicht einfach auf Halogene bzw. auf ihre Verbindungen verzichten“. Dies soll deutlich gemacht werden an der Bedeutung der Halogene und deren Verbindungen für den Alltag. Oftmals werden nur die negativen Auswirkungen von Halogenen und ihren Verbindungen bei verschiedenen Unfällen diskutiert und man vergisst dabei, welche Rolle Halogene bzw. Halogenverbindungen im Alltag spielen und in welcher Fülle sie dort zu finden sind. In diesem Vortrag werden nun einige Bereiche betrachtet, in denen Halogene bzw. deren Verbindungen unverzichtbar sind. Halogene und Halogenverbindungen haben derart viele Einsatzbereiche, dass im Folgenden nur eine Auswahl vorgestellt wird und somit keine vollständige Betrachtung erreicht wird. 2. Was sind Halogene? Halogen leitet sich von dem griechischen Wort „Halos“ ab und bedeutet Salzbildner. Die Halogene bilden die siebte Hauptgruppe des Periodensystems. Die Elemente sind Fluor, Chlor, Brom, Iod und Astat. Astat ist radioaktiv. Das stabilste Isotop hat eine Halbwertszeit von 8,3 Stunden. Astat kommt nur in geringen Mengen auf der Erde vor und spielt somit keine große Rolle für den Alltag und daher auch nicht für den Vortrag. Halogene sind ausgeprägte Nichtmetalle mit einer hohen Elektronegativität und sind sehr reaktionsfreudig. Ihnen fehlt ein Elektron zur Edelgaskonfiguration. Durch die große Reaktionsfreudigkeit kommen die Halogene nie atomar vor, sondern als Moleküle oder in gebundener Form. 3 http://wissen.spiegel.de/wissen/image/show.html?did=13531711&aref=image036/2006/05 /15/cq-sp198805100300038.pdf&thumb=false (Stand 22.11.2008) -8- 3. Fluor / Fluorverbindungen im Alltag Fluor ist aus dem Griechischen übernommen und bedeutet „Fluss“. Der Name kommt daher, dass das natürlich vorkommende Mineral Fluorit (Flussspat) in der Metallurgie als Flussmittel zur Herabsetzung des Schmelzpunktes von Erzen verwendet wurde4. Fluor ist das reaktivste Element überhaupt und kommt nur in den Oxidationsstufen 0 und -1 vor. Bei Raumtemperatur ist es ein gelbliches Gas. Fluor ist stark giftig und extrem gefährlich. Polytetrafluorethen (PTFE) ist im Alltag weit verbreitet, den meisten Menschen aber nur unter dem Namen Teflon® bekannt. PTFE ist ein vollfluoriertes Polymer, sehr robust und F C hoch chemikalienbeständig. Durch diese Eigenschaften ist PTFE vielfältig verwendbar und wird auch in der Raumfahrt F n eingesetzt. Aus dem Alltag bekannt sind Teflon®-Pfannen. Dabei wird Teflon als Antihaftbeschichtung benutzt, um zu verhindern, dass das Essen anbrennt und um lästiges Pfannen-Reinigen zu vermeiden. Teflon wird auch in Gore-Tex® Textilien verwendet. Traurige Berühmtheit haben die Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW) erlangt. FCKW-Gase sind reaktionsträge, unbrennbar, wenig giftig und chemisch stabil. Damit eignen sie sich sehr gut für Kühl- und Treibgase. Bis Mitte der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts wurden sie zum Beispiel in Deosprays eingesetzt, da sie mit dem Duftstoff nicht reagierten und nicht giftig für den Menschen waren. Leider sind FCKWs aber atmosphärenschädigend. FCKW-Gase steigen in die Atmosphäre auf und werden dort durch UV-Strahlung homolytisch gespalten, reagieren unter einer Radikalkettenreaktion mit Ozon und bauen dieses zu Disauerstoff ab. Da es sich um eine Radikalkettenreaktion handelt, ist es möglich, dass zum Beispiel ein Chlorradikal bis zu 10 000 Ozonmoleküle spalten kann: 4 http://de.wikipedia.org/wiki/Fluor (Stand 6.12.2008) -9- CF Cl3 h* v CF Cl2 Cl 2 Cl 2 O 3 2 2 ClO 2 O 2 ClO Cl2O 2 Cl2 O 2 ClO 2 h* v ClO 2 Cl Cl O 2 2 O3 3 O2 Das obige Schema stellt eine Methode des Ozonabbaus durch FCKWs dar. Dabei soll gezeigt werden, dass eingesetzte Radikale, hier Chlorradikale, nach der Reaktion wieder zur Verfügung stehen und die Reaktion wieder von Neuem beginnt, bis es zu einem Kettenabbruch kommt. Die Ozonschicht ist für die Erde und insbesondere für die Menschheit unverzichtbar. Sie schützt uns vor der energiereichen UV-Strahlung. Da FCKWs eine zu starke Gefährdung der Ozonschicht darstellen, sind sie heute verboten. Weniger bekannt im Alltag sind Fluorsalze. Sie werden zugegeben in Trinkwasser, Speisesalz oder auch in Zahnpasta. 3.1 Versuch 1: Fluoridnachweis aus Zahnpasta5 Geräte: 5 - 2 Reagenzgläser - Gummistopfen - Reagenzglasständer - Spatel http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/haus/v096.htm (Stand 6.12.2008) - 10 - Chemikalien: - Eisen(III)-chlorid-Lösung (w = 1 %) (R 22-38-41; S 26-39; Xn) - Kaliumthiocyanat-Lösung (c = 1 mol/l) (R 20/21/22-32-52/53; S1361; Xn) - Kaliumfluorid (w = 1 %) (R 23/24/25; S(1/2)-26-45; T) - fluorierte Zahnpasta (weiß) - ention. Wasser Durchführung/ Beobachtung: In zwei Reagenzgläser werden jeweils einige Tropfen Eisen(III)-chloridLösung und Kaliumthiocyanat-Lösung gegeben und mit Wasser 1:10 verdünnt. Zu der blutroten Lösung wird einmal Kaliumfluorit-Lösung und einmal eine gute Spatelspitze Zahnpasta gegeben und bis zur Entfärbung geschüttelt. Auswertung/ Hintergrund: Aus Eisen(III)-chlorid und Kaliumthiocyanat bildet sich der blutrote Eisen(III)-thiocyanato-Komplex: Fe3+(aq) + 3 SCN-(aq) + 3 H2O [Fe(SCN)3(H2O)3](aq) rot Durch Zugabe der Florid-Ionen kommt es zu einem Ligandenaustausch. Es bildet sich das farblose Hexafluoroferrat(III)Ion: [Fe(SCN)3(H2O)3](aq) + 6 F-(aq) [FeF6]3-(aq) + 3 SCN-(aq) + 3 H2O farblos 3.2: Demo 1 Fluorierte Schweinezähne6 Geräte: 6 2 Schraubdeckelgläser 100 ml http://www.chids.de/dachs/expvortr/621FluorIod_Troester_Scan.pdf - 11 - - Becherglas 200 ml - Pinzette Chemikalien: - Kaliumfluorid (R 23/24/25; S (1/2)-26-45; T) - 2 mol Natronlauge (R 35; S (1/2)-26-37/39-45; C) - konz. Salzsäure (R 34-37; S (1/2)-26-45; C) - 2 Schweinezähne Durchführung/ Beobachtung: Ein Schweinezahn wird über Nacht in Natronlauge, ein zweiter Schweinezahn mehrere Tage in Kaliumfluorid eingelegt. Nun werden die Zähne in je ein beschriftetes Schraubdeckelglas gegeben und mit konzentrierter Salzsäure übergossen, bis sie gut bedeckt sind. Nach etwa einer Stunde kann man Bläschenbildung am unfluorierten Zahn entdecken, nach ca. 5 Stunden ist er vollständig aufgelöst. Der fluorierte Zahn zeigt anfangs keine Reaktion, ist aber nach einem Tag ebenfalls vollständig aufgelöst. Auswertung/ Hintergrund: Zahnschmelz besteht widerstandsfähigen zu 97 % Hydroxylapatit aus dem extrem (Ca5(PO4)3OH). harten Leider ist und der Hydroxylapatit nicht stabil gegen Säure. Zum Beispiel durch Essen eines Apfels oder Trinken einer Zitronenlimonade werden Zähne ständig durch Säure angegriffen. Dabei kommt es zur folgenden Zersetzung: Ca5(PO4)3OH(s) + H3O+(aq) 5 Ca2+(aq) + 3 PO43-(aq) + 2 H2O Durch Behandlung der Zähne mit Fluorid kommt es zu folgendem Ionenaustausch: Ca5(PO4)3OH(s) + F–(aq) Ca5(PO4)3F(s) + OH–(aq) - 12 - Die Hydroxid-Ionen werden gegen Fluorid-Ionen ausgetauscht und man erhält den Fluorapatit. Der entstandene Fluorapatit ist hoch säurestabil. Daher löst er sich in der Salzsäure auch deutlich langsamer auf, als der Hydroxidapatit. Durch Fluoridierung des Speisesalzes, Trinkwasser oder eben auch der Zahnpasta werden unsere Zähne fluoridiert und somit wird ein wirksamer Säureschutz geschaffen. Jedoch gilt hier nicht: „Viel, hilft viel“. Übermäßige Fluoridierung führt zur Fluorose. Fluorose zeigt sich durch braune Flecken auf den Zähnen und kann sogar zur Instabilität der Zähne führen7. Fluoridierung wird seit einigen Jahren diskutiert und versucht durch Studien Nutzen sowie Risiken zu bestimmen. In den USA und in der Schweiz wird sogar das Brauchwasser fluoriert. In Deutschland dagegen ist dies verboten, da Fluoridierung als Medikament angesehen wird und der Mensch selbst die Entscheidung darüber tragen soll. Flusssäure hat für die meisten Menschen keine alltägliche Bedeutung. Bekannt sind aber geätzte Gläser. Zum einen werden sie beispielsweise dafür gebraucht, um den ungewollten Blick von Badezimmer außen zu in ein verhindern. Beeindruckender sind aber Glasätzungen, wie man sie in Schlössern oder manchen Villen findet. Gläser mattieren ist auch durch Sandstrahlen möglich, jedoch lassen sich nicht solch feine Grau-Abstufungen wie durch Ätzen mit Flusssäure erzielen. Eine besondere Eigenschaft der geätzten Gläser ist die optische Umkehrung. Beleuchtet man das Glas von anderer Stelle aus, kehren sich die hell-dunkel Verhältnisse um. 7 http://de.wikipedia.org/wiki/Fluorose (Stand 30.11.2008) - 13 - 3.3: Versuch 2: Glasätzen mit Flusssäure8 Geräte: - Heizplatte - Porzellanschälchen - 2 Glasplatten, 3x3 cm - Bleitiegel - Spatel - Tiegelzange - Overheadprojektor - Pipette Chemikalien: - Sand - konz. Schwefelsäure (R 35; S (1/2)-26-30-45; C) - Calciumdifluorid Durchführung/ Beobachtung: Bleitiegel mit Glasplatte Porzellanschälchen mit Sand Heizplatte 100 120 80 60 140 40 o C 160 Die Apparatur wird, wie oben gezeigt, im ABZUG, aufgebaut. Dabei ist darauf zu achten, dass der Bleitiegel mit Sand gut umschlossen ist und nicht den Boden des Porzellanschälchens berührt. In den Bleitiegel wird nun eine Spatelspitze Calciumdifluorid und anschließend mehrere Tropfen der konzentrierten Schwefelsäure gegeben. Der Tiegel wird zügig mit einer Glasplatte abgedeckt und die Heizplatte auf 150 °C angestellt. Die Glasplatte beschlägt rasch. Nach 5 Minuten nimmt man die Glasplatte herunter und legt eine zweite auf. Der Heizrührer wird abgestellt. Die 8 E. Gerstner. Versuche zur Chemie der Nichtmetalle. Marburg 1987 - 14 - heruntergenommene Glasplatte wird gründlich mit Wasser abgespült und danach auf den Overheadprojektor gelegt. So sind die Ätzungen für Zuschauer gut erkennbar. Hat man geätzte Glasplatten aus vorherigen Versuchsdurchläufen, kann man diese, gut gereinigt, auch den Zuschauern reichen. Ätzungen sind nicht nur sichtbar, sie lassen sich auch durch Abtasten erfühlen. Auswertung/ Hintergrund: Durch Erhitzen von Calciumdifluorid und konzentrierter Schwefelsäure entsteht gasförmiges HF(g). CaF2(s) + H2SO4(l) 2 HF(g) + CaSO4(s) Hier lässt sich der Merksatz „Die starke Säure treibt die Schwache aus ihren Salzen“ gut erkennen. Das Gas steigt auf und es kommt zur Reaktion mit der Glasplatte: SiO2(s) + 4 HF(g) SiF4(g) + 2 H2O Alternativ kann man auch eine Petrischale nehmen, Kerzenwachs hinein geben und erwärmen. Hat sich das Wachs gleichmäßig verteilt und der Boden der Schale ist vollständig bedeckt, lässt man die Schale abkühlen. Ist das Wachs wieder hart, kann man eine Form oder ein Muster herauskratzen. Nun wird auf die freien Stellen Calciumdifluorid und konzentrierte Schwefelsäure gegeben und leicht erwärmt. Nach 5 Minuten wird die Schale gereinigt und das Wachs entfernt. An den wachsfreien Stellen ist nun eine Ätzung zu sehen, die man wieder über den Overheadprojektor präsentieren kann. Flusssäure ist eine farblose, stechend riechende Flüssigkeit und extrem giftig. Persönlich möchte ich noch ein Adjektiv hinzufügen: “heimtückisch“. Die Gefährlichkeit dieser Säure erhört sich dadurch, dass die Schmerzen erst dann auftreten, wenn die Haut die Säure schon resorbiert hat. Tiefere - 15 - Gewebeschichten werden verätzt, ohne das man äußerlich sichtbar verletzt ist. Außerdem wird durch Flusssäure Calciumdifluorid aus den Knochen ausgefällt und die Knochen werden instabil. Die Schmerzen treten oft erst Stunden später auf und selbst starke Betäubungsmittel lindern den Schmerz nur gering. Daher muss man sich die Frage stellen, ob Nutzen und Risiken in einem sinnvollen Verhältnis stehen. Sandstrahlen ist billig und wenig gefährlich. Glasätzen extrem gefährlich, teuer aber effektvoller. - 16 - 4. Chlor / Chlorverbindungen im Alltag Das Wort Chlor ist vom griech. Wort “chloros“ abgeleitet, was gelbgrün bedeutet. Chlor ist bei Raumtemperatur ein grünliches Gas und sehr reaktionsfreudig. Es ist ein starkes Oxidationsmittel, stark giftig und umweltgefährdend. Die bekannteste Verbindung des Chlors im Alltag ist Speisesalz. Natriumchlorid spielt für den Menschen eine entscheidende Rolle. Im Altertum wurde Salz als das „weiße Gold „ bezeichnet und ist Namensgeber vieler Städte, in denen Salz abgebaut wurde (Salzburg, Salzgitter, Bad Reichenhall)9. Salz taucht auch in vielen Sprichwörtern oder Floskeln auf, wie „das Salz in der Suppe“ oder „das war aber gesalzen“. Natriumchlorid wird in Lebensmitteln nicht nur als Würzmittel, sondern auch als Konservierungsmittel eingesetzt. Salz bindet das Wasser in den Lebensmitteln und entzieht somit Schimmelpilzen und Bakterien ihre Nahrungsgrundlage. Natriumchlorid ist im Winter sehr gefragt. Durch seine Eigenschaft, dass ein Salz-Wasser Gemisch einen tieferen Schmelzpunkt hat als pures Wasser, wird Salz eingesetzt, um Glatteis auf den Straßen zu verhindern oder zu beheben. Salz ist für den menschlichen Körper unverzichtbar. Ein erwachsener Mensch benötigt etwa 6 Gramm täglich. In der Medizin wird bei großen Blutverlusten physiologische Kochsalzlösung als Infusion verabreicht. Diese Lösung besitzt eine Konzentration von 0,9% Natriumchlorid. Bei einer anderen Konzentration würden die roten Blutkörperchen schrumpfen oder platzen10. H Cl Eine andere wichtige Verbindung des Chlors ist PVC. PVC Polyvinylchlorid. ist PVC die ist Abkürzung ein für C C vielseitig A H H n 9 http://de.wikipedia.org/wiki/Salz (Stand 30.11.2008) http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_nacl.htm (Stand 30.11.2008) 10 - 17 - einsetzbarer Kunststoff (Böden, Fensterrahmen, Rohre), der jedoch große Entsorgungsprobleme aufwirft. Bei der Verbrennung werden Salzsäure und Dioxin gebildet. Dioxine entstehen Verbindungen bestimmten in bei der Gegenwart Temperaturbereich. Verbrennung von von kohlenstoffhaltigen Halogenverbindungen Große Probleme warf in einem lange die Müllverbrennung auf, die mittlerweile aber durch Abgasfilter behoben sind. Dioxine haben in der Vergangenheit große Schäden angerichtet. Das bekannteste Dioxin ist das „Seveso-Dioxin“, das beim Chemieunfall 1976 in Seveso austrat. Im Jahre 2004 sorgte Dioxin wieder für Schlagzeilen. Im Wahlkampf der Ukraine wurde Wiktor Juschtschenko mit Dioxin vergiftet und bis zur Unkenntlichkeit entstellt11. Seveso-Dioxin Cl O Cl Cl O Cl 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin Aus dem Alltag kennt fast jeder die Situation, dass man am Morgen nach einer Feier bemerkt, dass man sich sein weißes Hemd oder Kleid mit Rotwein beschmutzt hat. Nach der Wäsche ist der Fleck immer noch gut sichtbar, daher greift man zum Bleichmittel. 4.1: Versuch 3 Chlorbleiche12 Geräte: 11 12 - Reagenzglasständer - 100 ml Flasche http://de.wikipedia.org/wiki/Wiktor_Juschtschenko (Stand 30.11.08) PDN-ChiS 2/53. Jg. 2004 S. 26 - 18 - - 3 Reagenzgläser Chemikalien: - Rote-Bete-Saft - Rotkrautsaft - Tinte - Chlorreiniger (Gefahren auf der Verpackung nachlesen) Durchführung/ Beobachtung: In je ein Reagenzglas werden 5 ml Rote-Bete-Saft und 5 ml Rotkrautsaft gegeben. In ein weiteres Reagenzglas werden mehrere Tropfen Tinte gegeben und auf 5 ml mit Wasser aufgefüllt. Nun wird in jedes Reagenzglas bis zum Farbumschlag Chlorreiniger gegeben. Dabei verändern sich die Farben wie folgt: • Rote Bete: violett -> gelb • Rotkraut: violett -> gelb • Tinte: blau -> ffaarrbbllooss Auswertung/ Hintergrund: Die Farbigkeit vieler Verbindungen beruht darauf, dass sie über konjugierte π-Bindungs-Systeme verfügen. Zerstört man dieses System, so ändert sich die Farbe oder geht ganz verloren. Im Chlorreiniger ist hypochlorige Säure enthalten, ein starkes Oxidationsmittel. Die Farbstoffe werden durch die hypochlorige Säure oxidiert und dadurch zerstört: H O Cl Cl HO - R R R - 19 - 1 R C 1 In der hypochlorigen Säure liegt Chlor in der Oxidationsstufe +I vor und ist somit ein Elektrophil. Die konjugierten Doppelbindungen reagieren an dieser Stelle als Nucleophil und verschieben Elektronendichte hin zum Chlor. Eine Chlorkohlenstoffbindung und ein Carbokation werden gebildet. An dieser Stelle ist das konjugierte π-System unterbrochen und die Farbigkeit verändert oder verloren. Durch Chlorbleiche lassen sich selbst intensive Rotweinflecken entfernen und das Hemd oder Kleid ist gerettet. Die Oxidationskraft des Chlor bzw. des Hypochlorids macht man sich aber auch an anderen Stellen zu Nutze, zum Beispiel im Schwimmbad. 4.2: Demo 2 Geruchsentfernung mit Chlor13 Geräte: - 2 Schraubdeckelgläser 100 ml - Pipette - 100 ml Flasche Chemikalien: - frisches Gras - Chlorwasser (R34-37; S (1/2)-26-45; C / R 23-36/37/38-50; S (1/2)9-45-61; T,N) Durchführung/ Beobachtung: Beide Schraubdeckelgläser werden zur Hälfte mit frischem Gras gefüllt und anschließend wird soviel Wasser hinzugegeben, dass das Gras bedeckt ist. Nun werden die Gläser gut verschlossen und mehrere Tage an einen warmen Ort gestellt. Der Grasaufguss entwickelt einen stark stinkenden, fauligen Geruch. Mit einer Pipette wird nun tropfenweise Chlorwasser dazugegeben, bis der faulige Geruch verschwindet und man einen leichten Chlorgeruch 13 http://www.chids.de/dachs/expvortr/647/index.html - 20 - wahrnimmt. Man kann nun das zweite Glas öffnen und die Gerüche vergleichen. Auswertung/ Hintergrund: Grasaufgüsse werden in der Biologie benutzt, um für mikroskopische Zwecke Einzeller zu züchten. Diese Mikroorganismen verursachen den fauligen Geruch. 1 0 Cl2(aq) H2O 1 HCl(aq) HOCl(aq) In Chlorwasser ist hypochlorige Säure, die wie der vorherige Versuch gezeigt hat, ein starkes Oxidationsmittel ist. Durch Zugabe des Chlorwassers werden die Mikroorganismen oxidiert, abgetötet und der faulige Geruch verschwindet. Halten sich viele Menschen in einem Schwimmbad auf, so sammeln sich neben Schmutz vor allem Bakterien dort an, die dann durch eine mehrstufige Wasseraufbereitung entfernt werden. Mittlerweile gibt es Wahlmöglichkeiten, welches Oxidationsmittel man benutzt. Eine davon ist Hypochlorid. Hypochlorid erhält man, indem man Chlor in Wasser einleitet. Dieses Hypochlorid tötet dann, wie schon oben beschrieben, die Bakterien ab und verhindert so, dass fauliger Geruch, Wasserverfärbung oder sogar Algen gebildet werden. Ein weiterer wichtiger Alltagsgegenstand sind Streichhölzer. 4.3: Demo 3 Streichhölzer14 Geräte: 14 - Becherglas 50 ml - Porzellanschale - Reagenzglas - Heizplatte http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/haus/v090.htm - 21 - - Waage Chemikalien: - Holzstäbe (Spieße) - Paraffin (Kerzenrest) - Schwefel (R 11; S 33; F) - Dextrin - Saccharose - Kaliumchlorat (R 9-20/22-51/53; S (2)-13-16-27-61; O, Xn, N) - Glasmehl - Braunstein (R 20/22; S (2)-25; Xn) - Wasser - roter Phosphor (R 11-16-52/53; S (2)-7-43-61; F) - Schmirgelpapier Durchführung/ Beobachtung: Mit einer Heizplatte werden Kerzenreste erwärmt, so dass man ein Ende der Holzstäbchen etwa 1 cm tief in das geschmolzene Paraffin eintauchen kann. In einer Porzellanschale mischt man 1 g Schwefelpulver, 1 g Dextrin und 0,5 g Saccharose, anschließend wird die Mischung mit 1,5 ml Wasser zu einem Brei vermischt. In kleinen Portionen werden nun 5 g Kaliumchlorat, 1,5 g Braunstein und 1 g Glasmehl (z. B. pulverisiertes Glas einer ausgebrannten Glühbirne) eingerührt. Anschließend taucht man die Holzstäbchen mit ihrem paraffinierten Ende in den Brei ein. Die Stäbchen werden nun mehrere Tage zum Trocknen in ein Glas gestellt. Nun wird auf ein Stück Schmirgelpapier etwas roter Phosphor gegeben und mit Wasser versetzt. Mit einem Spatel verstreicht man die Suspension nun gleichmäßig. Ist beides getrocknet, so nimmt man ein Streichholz und zieht es mit Druck über die Reibefläche. Der Streichholzkopf entzündet sich und das Stäbchen beginnt zu brennen. - 22 - Auswertung/ Hintergrund: Streichholzkopf (Glasmehl) und Reibefläche (Schmirgelpapier) sind so beschaffen, dass beim gegeneinander reiben Reibungswärme frei wird. Es kommt zum Kontakt von Kaliumchlorat und Phosphor: 5 1 0 5 10 K ClO3(s) 12P(s) 10 K Cl(s) 3 P O10(s) H 0 4 Kaliumchlorat und Phosphor reagieren in einer stark exothermen Reaktion zu Kaliumchlorid und Phosphorpentoxid. Die dabei freiwerdende Energie sorgt dafür, dass sich das Gemisch entzündet und startet die Reaktion von Kaliumchlorat und Schwefel: 5 2 K ClO3(s) Kaliumchlorat und 1 0 3 8 4 S8(s) 2 K Cl(s) 3 S O2(g) H 0 Schwefel reagieren zu Kaliumchlorid und Schwefeldioxid in einer ebenfalls stark exothermen Reaktion, deren freiwerdende Energie das Paraffin und schlussendlich das Holzstäbchen entzünden. Streichhölzer, auch Zündholzer genannt, sind eine bemerkenswerte Erfindung. Man kann leicht und ungefährlich sehen, welches Potential in chemischen Reaktionen steckt und darüber hinaus sind Streichhölzer enorm nützlich. Das Prinzip des Streichholzes beruht darauf, dass man erst Stoffe auswählt, die in einer stark exothermen Reaktion reagieren. Diese werden räumlich getrennt aufbewahrt und bei Bedarf zur Reaktion gebracht. Die ersten Streichhölzer wurden ohne das Prinzip der räumlichen Trennung entworfen. Dort wurde weißer Phosphor unter einer Wachsschicht aufbewahrt und diese verletzt, damit der Phosphor mit dem Luftsauerstoff reagiert und sich entzündet. Jedoch ist weißer Phosphor giftig und die Streichhölzer entzündeten sich oft ungewollt. Heutige Streichhölzer sind weitaus sicherer. In der Vergangenheit ist es oft zu Unfällen mit Chlorreinigern gekommen. Ein Verlaufsbericht darüber könnte so aussehen: - 23 - Frau Müller putzt zu Hause ihr Bad mit Essigreiniger. Nach dem Boden nimmt sie sich die Dusche vor und bemerkt die dunkel-verfärbten Fugen. Selbst intensives Reiben mit dem Essigreiniger führt nicht zu Erfolg. Da erinnert sie sich, dass sie Chlorreiniger im Schrank hat, der eine bleichende Wirkung hat. Sie sprüht den Chlorreiniger auf die mit Essigreiniger bedeckten Fugen. Schon nach kurzer Zeit sind die Fugen gereinigt und nicht mehr von den übrigen Fugen zu unterscheiden. Eine Stunde später wird Frau Müller mit starken Augen- und Schleimhautverletzungen ins Krankenhaus eingeliefert. 4.4: Versuch 4 Chlorgas zu Hause15 Geräte: - Petrischale - Becherglas 50 ml - Uhrglas 6 cm Chemikalien: - Essigreiniger (Gefahren auf der Verpackung nachlesen) - Chlorreiniger (Gefahren auf der Verpackung nachlesen) - Kaliumiodid - Filterpapier Durchführung/ Beobachtung: In ein Becherglas werden je 7 ml Essigreiniger und Chlorreiniger gegeben und mit einem Kaliumiodid-getränkten Filterpapier abgedeckt. Zum Beschweren des Filterpapiers wird ein Uhrglas benutzt. Schon nach ca. 15 Sekunden ist eine starke Braunfärbung zu sehen. 15 www.nat-working.uni-jena.de/Content/Thema-Haushaltsreiniger - 24 - Auswertung/ Hintergrund: In Essigreiniger ist Essigsäure vorhanden. Versetzt man HypochloridReiniger mit Säure, so entsteht in einer Komproportionierung-Reaktion elementares Chlor: 0 1 1 NaOCl(aq) NaCl(aq) 2 H3O Cl 2(g) (aq) 2 Na(aq) 3 H2O Durch die Farbänderung des Filterpapiers kann man schließen, dass sich ein Gas gebildet hat. Die Braunfärbung zeigt an, dass es sich um Chlorgas handelt: 1 0 0 1 2 K I (aq) Cl2 I 2(aq) 2 K (aq) 2 Cl(aq) 0 1 1 3 I 2(aq) I (aq) I3 (aq) Das Chlorgas oxidiert das Iodid hin zum elementaren Iod und in einer Synproportionierungs-Reaktion bildet sich der braune I3- -Charge-TransferKomplex. In der Chemie ist es immer notwendig, dass man weiß was man tut. Niemals sollte man unvorbereitet einfach mal einen Versuch durchführen. Die oben genannte Geschichte zeigt wieso. Zwei eigentlich recht ungefährliche Produkte reagieren zusammen zu einem hochgiftigen und sehr gefährlichen Stoff. Bis auf wenige Ausnahmen verzichtet die Industrie auf Hypochloridreiniger. Produkte mit äquivalenter Wirkung konnten gefunden werden, nur in der Hypochloridreiniger unübertroffen. - 25 - Schimmelpilzbekämpfung ist 5. Brom im Alltag Das Wort Brom ist vom griech. Wort „bromos“ abgeleitet, was „Gestank“ bedeutet. Allein der Name lässt schon auf eine unangenehme Eigenschaft des Broms schließen. Brom ist bei Raumtemperatur eine stark dampfende, braune Flüssigkeit. Bemerkt sei, dass Brom und Quecksilber die einzigen Elemente sind, die bei Raumtemperatur flüssig sind. Bromdämpfe verursachen selbst in geringen Konzentrationen starke Verätzungen in den Bronchien. Brom ist extrem gefährlich und erzeugt auf der Haut tiefe und schwer heilende Wunden. Aufgrund seiner Gefährlichkeit wird Brom im Alltag elementar nur in geringen Konzentrationen eingesetzt. In manchen Schwimmbädern wird Brom zum Desinfizieren eingesetzt. Dabei bietet Brom den Vorteil, dass es leichter handhabbar ist als Chlor. Chlor muss aus Gasflaschen eingeleitet werden. Brom kann man aus einer Flasche zugießen. In Tränengas wurde früher Bromaceton eingesetzt. Tränengas ist ein Schutzgas vor Angreifern menschlicher, aber auch tierischer Herkunft. Tränengas wirkt stark reizend auf Augen und Schleimhäute und setzt den Angreifer kurzzeitig außer Gefecht. Brommethan ist eine stark giftige Verbindung, die zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt wird. Schiffsladungen werden damit begast aber auch Gebäude, um die Schädlinge abzutöten. Großer Vorteil dieser Methode ist, dass Schädlinge effektiv abgetötet werden und das Gift danach verfliegt. Somit ist keine Säuberung oder Aufarbeitung notwendig16. Eine weitere wichtige Verbindung ist Silberbromid. Silberbromid wird in der Fotografie als lichtempfindliche Substanz eingesetzt. Eine interessante Verbindungsklasse des Broms sind die Halone. Halone sind stabile, halogenierte Kohlenwasserstoffe, die sich hervorragend für Lösungsmittel oder Insektizide eignen. In Flugzeugen werden Halone in Feuerlöschern eingesetzt. Diese Feuerlöscher sind sehr effektiv, da sie die Verbrennungsreaktion unterbrechen, indem sie zu einer Kettenabbruchsreaktion führen. Früher wurden diese Löscher auch auf 16 http://de.wikipedia.org/wiki/Brommethan (Stand 2.12.2008) - 26 - Booten und in der Industrie benutzt, da sie keine zusätzlichen Reinigungsarbeiten aufwarfen. Leider schädigen Teile der Halone die Ozonschicht und sind daher verboten. Ausnahmen bilden zum Beispiel UBoote oder Flugzeuge. Dort werden Halone weiterhin zur Brandbekämpfung eingesetzt, da sie in wenigen Mengen effektiv sind und somit Gewicht und Treibstoff sparen. 5.1: Versuch 5 Brom aus Badesalz17 Geräte: - Reagenzglas mit Stopfen - Reagenzglasständer - Becherglas - Pipette Chemikalien: - Totes Meer Badesalz - Heptan (R 11-38-50/53-65-67; S(2)-9-16-29-33-60-61-62; f, Xn, N) - 2 mol. Schwefelsäure (R 35; S (1/2)-26-30-45; C) - Chlorreiniger (Gefahren auf der Verpackung nachlesen) Durchführung/ Beobachtung: In einem Reagenzglas werden 5 g Badesalz in möglichst wenig Wasser vollständig gelöst. Durch Zugabe von 1 ml Chlorreiniger erfolgt eine Gelbfärbung. Nun werden wenige Tropfen der 2 molaren Schwefelsäure und 5 ml Heptan dazugegeben. Durch kräftiges Ausschütteln erhält man ein Zwei-Phasen-Gemisch, dessen obere Phase braun ist. Auswertung/ Hintergrund: Badesalz ist ein Badezusatz, der im Wesentlichen aus anorganischen Salzen wie Natriumchlorid, Natriumphosphat oder Borax besteht. Durch Einsatz von Badesalz werden dem Körper weniger Salze entzogen und die Faltenbildung der Haut wird verringert. 17 PDN-ChiS 3/53. Jg. 2004 S. 35 - 27 - Badesalz wird zum Beispiel aus dem Toten Meer gewonnen. Das Salz aus dem Toten Meer ist unter anderem bekannt dafür, dass es sehr bromhaltig ist. Durch Zugabe des Chlorreinigers wird das in Lösung vorliegende Bromid durch Chlor zum Brom oxidiert: 1 2 Br (aq) 0 1 0 Cl2(aq) Br 2(aq) 2 C l(aq) Elementares Brom ist bräunlich, jedoch ließ sich nur eine Gelbfärbung erkennen. Diese ist damit zu erklären, dass nur wenig Bromid oxidiert wurde und durch die starke Verdünnung die Lösung gelblich erschien. Die bräunliche Farbe des Broms tritt erst nach der Zugabe der Schwefelsäure auf: 1 1 0 1 4 Br (aq) 2 ClO(aq) 4 H(aq) 2 Br 2(aq) 2 Cl(aq) 2 H2O Elementares Brom ist unpolar und löst sich im unpolaren Heptan deutlich besser als im polaren Wasser. Heptan ist weniger dicht als Wasser und somit ergibt sich, dass die obere Phase braun ist. - 28 - 6. Iod im Alltag Das Wort Iod ist vom griech. Wort „ioeides“ abgeleitet, was veilchenfarbig bedeutet. Iod ist bei Raumtemperatur ein grau-schwarzer, metallischglänzender Feststoff. Der Name von Iod rührt daher, dass beim Erhitzen violette Dämpfe aufsteigen. Iod ist das unreaktivste Element der Halogene aber ebenfalls stark reizend, umweltgefährdend und keimtötend. Nimmt man Astat aus der Betrachtung heraus, so ist Iod wesentlich seltener als die übrigen Halogene. Iodverbindungen sind in der Natur weit verbreitet. Früher wurde Iod aus dem Meer gewonnen, indem man die an den Strand geschwemmten Tange und Algen sammelte und verbrannte. Die erhaltene Asche enthielt etwa 0,1 -0,5 % Iod. Iod ist in Form von Iodiden und Iodaten in den Algen und Tange enthalten. 6.1: Versuch 6 Iod aus Algen18 Geräte: - Bunsenbrenner - Dreifuss mit Drahtnetz - Blechdose (Konservendose) mit Löchern - Tiegel 100 ml mit Deckel - Spatel - Heizplatte - Becherglas 100 ml - Glasstab - Simon-Müller Ofen - Tiegelzange - Mörser - Trichter 18 http://seminare-bw.de/servlet/PB/s/18kw43us8gtdd1bnyd9k1lntjls1fykg01/show/1190654/STATION_2_IODGEWINNUNG_ AUS_.pdf - 29 - - Reagenzglas mit Stopfen - Reagenzglasständer Chemikalien: - 20 g Algen (Asiashop) - 5 % Salzsäure (R 34-37; S (1/2)-26-45; C) - Chlorwasser (R34-37; S (1/2)-26-45; C / R 23-36/37/38-50; S (1/2)9-45-61; T,N) - Filterpapier - Heptan (R 11-38-50/53-65-67; S(2)-9-16-29-33-60-61-62; f, Xn, N) Durchführung/ Beobachtung: Die Algen werden im Abzug oder am besten an der Blechdose mit Löchern frischen Luft ca. 10 Minuten verascht. werden Anschließend sie im Mörser Bunsenbrenner mit Dreifuß zerkleinert und in einen Tiegel gefüllt. Der Tiegel wird bei 1000°C eine Stunde lang in den Simon-Müller Ofen gestellt. Die Probe wird nun in ein 100 ml Becherglas gefüllt und 5 Minuten mit 40 ml 5 % Salzsäure gekocht. Dabei darauf achten, dass die Probe nicht überkocht. Vorsicht bei den aufsteigenden Schwefelwasserstoffdämpfen. Die Probe wird heiß filtriert und man erhält eine leicht gelbe Suspension. Vom frisch zubereiteten Chlorwasser werden 3 ml und 2 ml Heptan zugegeben und kräftig ausgeschüttelt. Man erhält ein Zwei-PhasenGemisch, dessen obere Phase violettfarbig ist. Auswertung/ Hintergrund: Dieser Versuch dient dem Nachweis von Iodverbindungen aus Algen. Algen haben als Grundgerüst Algin, ein Polysaccharid: - 30 - Durch Verbrennen der Algen wird Iod in Form von Iodiden und Iodaten frei gesetzt und die organischen Reste werden oxidiert. Ab dieser Stelle wird nur noch Iodid betrachtet, da es entscheidend für den Nachweis ist. Durch Kochen mit Salzsäure wird das Iodid in Lösung geholt. Durch Zugabe von Chlorwasser wird das Iodid oxidiert: 1 0 1 Cl2(aq) 2 I (aq) 0 2 Cl(aq) I 2(aq) Dabei entsteht elementares Iod. Durch Ausschütteln mit Heptan sammelt sich das unpolare Iod in der unpolaren Heptanphase und färbt diese violett. Um zu zeigen, wie Iod in Meeresbewohnern gebunden ist, möchte ich die folgende Verbindung anführen. I HO NH2 O I 3,5-Diiodtyrosin OH 3,5-Diiodtyrosin ist der erste halognierte Naturstoff, der Ende des 19. Jahrhunderts aus der Koralle „Gorgiona cavolonii“ isoliert wurde Iod ist für den Menschen ein essentielles Spurenelement. Es wird zum Aufbau von Schilddrüsenhormonen benötigt. In meeresfernen und gebirgigen Regionen ist der Boden wenig iodhaltig. Nimmt der Körper zu - 31 - wenig Iod durch Nahrung oder Trinkwasser auf, kommt es zu einem Iodmangel. In Küstenregionen ist das meist kein Problem. Dort nehmen die Menschen durch Nahrung aus dem Meer genug Iod zu sich. Iodmangel zeigt sich durch eine tast- und sichtbare Vergrößerung der Schilddrüse, was hin bis zu einem Kropf führen kann. Schon vor 1500 Jahren19 war man sich bewusst darüber, dass „kropfkranke“ Menschen einen Iodmangel haben und daher wurde ihnen die Schilddrüse von Schafen oder Asche von Algen verabreicht. Heutzutage wird Iodmangel mit Gabe von Iodidtabletten ausgeglichen. Iodmangel wird vorgebeugt durch Zugabe von Iodaten zu Speisesalz. Diese Vorbeugung ist besonders wichtig, da Iodmangel bei Kindern zu Entwicklungsstörungen führt. Haushalte, die in unmittelbarer Nähe eines Kernkraftwerkes liegen, wird empfohlen, immer Iodtabletten zu Hause zu haben. Würde es in einem Kernkraftwerk zu einem Unfall kommen und radioaktive Strahlung austreten, würden dadurch Iodisotope entstehen. Ein erwachsener Mensch kann bis zu 10 mg Iod aufnehmen und speichern. Ist nun der Iodvorrat gefüllt, würden die Iodisotope wieder ausgeschieden und es würde kein Schaden entstehen. Ist der Vorrat nicht aufgefüllt, würde der Körper die radioaktiven Isotope aufnehmen, speichern und die Isotope würden großen Schaden anrichten. Daher sind die Bewohner in der Nähe von Kernkraftwerken angewiesen, Iodtabletten zu bevorraten und im Ernstfall gleich einzunehmen. Iodverbindungen werden in der Medizin als Antiseptikum und auch als Antimykotikum eingesetzt. Dabei geht man davon aus, dass die desinfizierende Wirkung auf frei werdendem nasszierendem Sauerstoff besteht: 0 2 1 2 I (aq) 2 H2 O 19 0 4 H I (aq) O2(aq) http://de.wikipedia.org/wiki/Iod (Stand 16.12.2008) - 32 - Jedoch sollte man an dieser Stelle nicht unterschätzen, dass Iod selbst ein starkes Oxidationsmittel ist. Schon seit Jahrhunderten werden Bauern von Hagel geplagt, der Teile oder sogar ihre ganze Ernte zerstört und damit großen Schaden anrichtet. Daher gab es Forschung und Versuche in viele Richtungen, um den „Hagel abwehren“ zu können. Hagelkörner entstehen in niedrigeren Schichten von Gewitterwolken bzw. innerhalb einer Gewitterzelle durch unterkühltes Wasser, das an Kristallisationskernen zu Eis gefriert20. Das Problem dabei ist, wenn nur wenige Kristallisationskerne vorliegen, bilden sich große Hagelkörner, die dann mit enormer Geschwindigkeit auf den Boden treffen. Das „berühmteste Unwetter Deutschland“ ist wohl die Hagelkatastrophe vom 12. Juli 1984 in München. Hagelkörner von bis zu 9,5 cm Durchmesser verursachten neben Ernteschäden und Sachschäden in Millionenhöhe auch beträchtliche Menschschäden21. 1947 wurde endeckt, dass Silberiodid eine dem Eis ähnliche kristalline Struktur besitzt22. Bringt man Silberiodid nun in die Wolke, liegen viele Kristallisationskeime vor, die verhindern, dass sich große Hagelkörper bilden. Ab Mitte des 20. Jahrhunderts wurde Silberiodid mit Hagelraketen in die Gewitterwolken geschossen. Heute wird diese Aufgabe von „Hagelpiloten“ übernommen, die eine Silberaceton-Lösung in den Wolken versprühen23. 20 http://de.wikipedia.org/wiki/Hagel Stand (5.12.2008) http://opherden.com/wetterchronik/unwerfhagel84.htm (Stand 6.12.2008) 22 http://www.landkreis-rosenheim.de/hagel1.htm (Stand 6.12.2008) 23 http://de.wikipedia.org/wiki/Hagel (Stand 6.12.2008) 21 - 33 - 7. Schulrelevanz Das Thema und die Versuche dieses Vortrages eignen sich gerade für die Schule besonders gut, da der Bezug zum Alltag voll gegeben ist. Schüler beklagen sich darüber, dass ihnen im Chemieunterricht der Bezug zu den vermittelten Inhalten fehlt und nur abstrakte Dinge einfach auswendig gelernt werden müssen. Oftmals beginnt das mit Theorien, wobei die Schüler nicht wissen, wo sie her kommen und wofür sie gut sind. Nahtlos schließen sich die Reaktionsgleichungen, die dann auswendig wieder gegeben werden ohne ein Vorstellung davon zu haben, was dort abläuft. Ziel des Vortrages war es, nicht nur zu schauen, wie die Halogene im Alltag vorkommen, sondern auch die Chemie in den Alltag zu holen. Die Schüler sollen entdecken, wo „Chemie überall drin steckt“. Das zum Beispiel Zahnpasta oder Chlorreiniger Produkte der Chemieindustrie sind und alltäglich gebraucht werden. Das erleichtert ihnen das Lernen, da sie eine Vorstellung haben, was dort passiert bzw. sie erkennen den Sinn dahinter. Bei der Auswahl der Versuche wurde darauf geachtet, dass Produkte aus dem Alltag verwendet werden. Jeder Schüler kennt das Problem, dass es Flecken gibt, die man durch Waschen nicht entfernen kann. Schaut man sich nun die Theorie zu dem Versuch an, so stellt man fest, dass es viele Einsatzbereiche für den Versuch gibt. Farbstoffe, die auf konjugierten πSystemen beruhen, können betrachtet werden und wie man die Farbigkeit zerstört. Dabei kann man Nucleophile und Elektrophile behandeln. Außerdem kann man über Oxidationsmittel und Oxidationszahlen sprechen. Mit einem anders strukturierten Lehrplan und den richtig ausgewählten Versuchen wäre es vielleicht sogar möglich, dass man anhand eines Alltag-Versuchs verschiedene Bereiche der Chemie abdeckt und der Alltagsbezug durchweg gegeben ist. Natürlich ist auch klar, dass man dies nicht für alle Bereiche der Chemie, besonders dort wo Theorien und Modelle aufgestellt werden, umsetzen kann. Aber dort wo es möglich wäre, sollte man es versuchen. Im Lehrplan werden die Halogene im zweiten Halbjahr der 8. Klasse das erste Mal angesprochen. Dabei soll - 34 - es um Eigenschaften und Verwendung der Halogene in Alltag und Technik gehen. Empfohlen wird der auch von mir vorgestellte Versuch (Versuch 4) „Chlor aus Chlorreiniger“. Außerdem werden Halogene in der Elektrolyse besprochen. In der 10. Klasse werden halogenorganische Verbindungen eingeführt und deren Eigenschaften diskutiert. Dazu werden die Gefahren von FCKWs besprochen. Daher atmosphärenschädigende wird Bezug Wirkung genommen mancher auf die halogenorganischen Verbindungen. Viele Versuche aus diesem Bereich eignen sich auch für die Redoxreaktionen die ebenfalls in der 10. Klasse behandelt werden. - 35 -
