Ich mach Chemie

Bemerkenswert

Chemie… wie Sand am Meer

Ich möchte im Urlaub mal runterkommen. Dem Alltag mit Arbeit, Chemie-Edutainment und gewohntem Haushalt entfliehen. Den Kopf frei kriegen. Und frage mich dabei: Kann ich der Chemie wirklich entfliehen?

Für viele von euch sind die Schulferien schon vorbei. So auch für mich und meine Kinder. Dieses Jahr ging es erneut ans Meer. Wie viele andere, die die Möglichkeit dazu haben, in den Sommerferien wegzufahren. Dabei folge ich der Mehrheit. Laut einer Statistik von Statista und TNS Emid aus dem Jahr 2015 fahren 70% der Deutschen lieber ans Meer, 23% in die Berge und 7% wissen es nicht oder machen keine Angaben. Aber warum Urlaub? Das ist sicher sehr individuell.

Am Strand stecke ich meine Füße in warmen Sand und schaue auf das blaue, Gischt geschäumte Wasser. Sand… SiO₂… Glas… Kristallstruktur… Da sind die Gedanken wieder und ich lasse sie treiben wie den Drachen an der Schnur. Kommt doch mit auf meine kleine chemische Reise durch meinen Urlaub am Meer…

Am ersten Tag geht es schon an den Strand. Es ist so ein schönes Gefühl, die Füße in den warmen, weichen Sand zu stecken. Kleine Muscheln und Steinchen zu spüren, das Rieseln kitzelt. Und Gedanken kommen. Sand ist eine Mischung, er besteht aus unterschiedlichen Mineralien. Er besteht aus Quarz SiO₂, Calciumcarbonat CaCO₃, Olivin und Basalt – das sind Silikate X(SiO₄), Magnetit – eine Eisenverbindung Fe₃O₄, und Gips Ca(SiO₄)x2H₂O. Je nachdem, an welchem Strand ihr eure Füße in den Sand steckt. Ganz schön chemisch.

Zurück am kleinen Bungalow in der Ferienanlage im Süden Frankreichs muss ich erst einmal etwas trinken. Es ist heiß und ich fühle mich von Sonne, Sand und Meer ausgetrocknet. Schnell ein Glas Wasser, oder besser zwei. Moment… Glas? Viele wissen, dass Glas aus Sand hergestellt wird. Die Glasherstellung ist eine Technologie, die sehr stark mit der Entwicklung der Menschheit und der Gesellschaft einher geht. Glas wird seit vielen Tausend Jahren hergestellt. Das älteste, datierbare Glasgefäß, das heute noch erhalten ist, stammt aus Altägypten aus dem Jahr 1450 v. Chr. Ist also 3.475 Jahre alt. Der Kelch steht jetzt in einem Museum. Heutzutage stellt man Glas nicht einfach aus Sand her. Denn Sand ist eine Mischung unterschiedlichster Mineralien. Glas wird aus reinem Quarz SiO₂, einer Verbindung aus Silizium und Sauerstoff hergestellt. Um Farbe und Eigenschaften des Glases zu ändern, werden noch bestimmte Stoffe beigemischt.

Jetzt bin ich erst mal wieder gut hydriert und ich kann auch etwas klarer denken. Auf der Liege grübel ich weiter über Glas. Wie sieht es da drin eigentlich aus? Was könnte entdeckt werden, wenn mit einem riesig großen, starken Mikroskop immer näher in das Glas hineingezoomt werden könnte? In dem chemischen Stoff SiO₂ kommen auf ein Siliziumatom genau zwei Sauerstoffatome. Das ist immer so. Man spricht auch von dem Gesetz der konstanten Proportionen, dieses gilt nicht nur für SiO₂ sondern ist ein Grundprinzip der Chemie: Eine bestimmte chemische Verbindung setzt sich immer aus den gleichen Atomen in gleicher Verknüpfung und Anzahl zusammen. Würde sich das ändern, wäre es ein anderer chemischer Stoff. Hineingezoomt in Glas würde man also immer abwechselnd und regelmäßig Atome entdecken: Bei Quarz SiO₂ sind die Atome in einem regelmäßigen Kristallgitter zusammengesetzt, man spricht auch von einer Salz-Verbindung. Jede Atomsorte hat einen festen Platz, und dieser wiederholt sich regelmäßig, bis das Ende des Kristalls erreicht ist. Und das dauert. Denn es sind richtig viele Atome in einem Kristall enthalten. In einem Kilo Sand stecken 10.000.000.000.000.000.000.000.000 Einheiten SiO₂ – das sind 10 Quadrillionen. Ganz schön viel Chemie im Sand. Wie viel das wohl am gesamten Strand wäre?

Das war viel. Und ich muss erstmal den Kopf wieder klar kriegen. Ich lege den Kopf nach hinten und schaue hoch. Sehe den blauen Himmel, höre die Zikaden rufen. Weiße Wolken ziehen, die Kronen der Kiefern bewegen sich langsam. Herrlich zu entspannen. Als ich so nach oben in die Wipfel der Kiefernbäume schaue und den aromatischen, harzigen Duft einatme, denke ich an Zellulose in den Kiefernnadeln und an komplexe Mischungen aus Terpenoiden, Harzsäuren, Polymere und ätherischen Öle. Ich denke an den Kunststoff Polyvinylchlorid PVC, aus dem der Wasserball meiner Tochter besteht und den Weichmacher Di-isononylphthalate, der da drin steckt und den Wasserball so elastisch macht. Langsam werde ich müde. Es wird warm, ich mache die Augen zu und schlafe langsam ein. Es war ein langer Tag.

Ein Gewitter weckt mich. Unbemerkt hat sich der Himmel verdunkelt und die Schwüle entlädt sich mit Blitzen und Donnern. Schlagartig wird mir bewusst, wie wichtig Elektronen für die Chemie ist: Bei der Bildung von SiO₂ (Quarz / Sand) gehen zwei Elektronen vom Silizium auf den Sauerstoff über. Es entsteht eine Ionenbindung, aus Salz-Verbindung genannt. Und was hat das mit dem Gewitter zu tun? Blitze sind Ausgleich von elektrischer Ladung durch Elektronen. Blitze können so heiß werden, dass beim Einschlag aus Sand durch Schmelzprozesse auch Glas entstehen kann. Und Blitze spielen laut der Abiogenese Theorie eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Lebens aus unbelebter Chemie. Chemische Evolution wird das genannt. Chemie und Physik haben schöpferische Kräfte. Und mit dem Gedanken schlafe ich wieder ein.

Am nächsten Tag gehe ich erneut ans Meer. Der Anblick des Meeres ist so überwältigend und beruhigend für mich. Damit fühle ich mich sicher nicht allein. In meinem Kopf geht es jedoch noch etwas chemischer zu: Neben den Ionenbindungen im Sand und im Salz gibt es kovalente Bindungen, auch Molekülbindungen genannt. Ein klassisches Beispiel dafür ist Wasser H₂O.

In einem Wassermolekül, das aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen besteht, teilen sich je ein Wasserstoffatom und ein Sauerstoffatom einige Elektronen und erzeugen dadurch eine Bindung. Ich schmunzel ein bisschen und muss bei dem Wort Bindung auch an Zwischenmenschliches Denken. Wer weiß, gibt es da Parallelen? Manchmal entsteht Bindung durch Anziehung von Gegensätzlichem, manchmal durch Gemeinsamkeiten. Auf alle Fälle spielt Energie eine große Rolle dabei.

Eine dritte Bindungsart ist übrigens die Metallbindung. Das geht mir beim nachmittäglichen Boule-Spiel durch den Kopf. Boule ist in meiner Empfindung ein Nationalsport in Frankreich, insbesondere in der Variante Pétanque, welches in der Gegend Südwest Frankreich mit Metallkugeln gespielt wird. Und bei Metall denke ich an Chemie und an Elektronen. In einem Metall schwirren Elektronen losgelöst als Elektronengas um positiv geladene Atomrümpfe. Jetzt direkt mal richtig laut Metal-Musik anmachen und ordentlich den Kopf schütteln. Das passt richtig gut zu meiner Vorstellung, was in einem Metall bindungsmäßig abgeht. Ganz schön viel. An welche Musik denkt ihr bei Metall?

Ich habe übrigens richtig Spaß an dem Spiel und traue mich sogar, an einem kleinen Turnier teilzunehmen. Vor vielen Jahren habe ich als Jugendlicher auch schon mit Franzosen Boule gespielt. Und damals kein einziges Spiel gewonnen. Es gab immerhin als Trostpreis eine Flasche Rosé für mich. In diesem Urlaub sitze ich nach dem Ausscheiden im Achtelfinale mit einer Flasche alkoholfreiem Bier am Platz und schaue den Franzosen beim weiteren Tournier zu. Was ist eigentlich Alkohol? Alkohol ist eine typische organische Verbindung. Organische Verbindungen enthalten im Gegensatz zu anorganischen Verbindungen (Salz oder Sand) immer Kohlenstoff und Wasserstoff. Alkohol, auch Ethanol genannt hat die Strukturformel CH₃CH₂OH. Neben den tollen und wichtigen Eigenschaften als Lösemittel und Desinfektionsmittel ist Alkohol lebertoxisch und krebserregend. Interessanterweise gibt es aus toxikologischer Sicht keinen greifbaren Grenzwert, ab welcher Konzentration eine krebserregende Substanz Krebs auslösen kann. Naja, auch als ich noch Alkohol getrunken habe, habe ich mir immer die Frage gestellt, wie das wäre, wenn Alkohol in der Gesellschaft so betrachtet werden würde wie andere, ähnlich schädliche Chemikalien. Der durchschnittliche Alkoholkonsum in Deutschland beträgt etwa 10,6 Liter pro Kopf, knapp 15% der Erwachsenen Menschen in Deutschland trinken so viel Alkohol, dass es gesundheitlich riskant ist.

Oder andersrum: Wie sollte über unbedenklichere Chemikalien nachgedacht werden, wenn gleichzeitig so viel Ethanol konsumiert wird? In der öffentlichen Wahrnehmung kommen Chemikalien sehr schlecht weg. Und es gibt Probleme mit Chemikalien. Das geht mir wieder an einem der letzten Tage am Strand durch denk Kopf: Mikroplastik. An jedem Strand der Welt befindet sich neben dem Sand auch Mikroplastik – winzige Kunststoffpartikel unter 5 Millimeter Größe. Die meisten Kunststoffe, und dazu gehören auch die Ausgangsstoffe für viele unserer alltäglichen Produkte wie PET-Flaschen, Dämmmaterial aus Polyurethan oder Wasserrohre aus PVC, sind chemisch sehr stabil und halten Jahre bis Jahrhunderte. Tolle und wichtige Eigenschaften, denn wenn ein PVC-Fenster lange hält und stabil gegen Witterung ist, muss es nicht mit anderen Chemikalien geschützt oder schnell ersetzt werden. Falsch verwendet und nicht richtig entsorgt gelangen Kunststoffe jedoch in die Umwelt. In den Sand, ins Meer, in die Nahrungskette und somit wieder zurück zu uns Menschen. Seit dem Jahr 2022 verhandeln aus diesem Grund die Vereinten Nationen ein Global Plastic Treaty, das Regeln zur weltweiten Kunststoffproduktion und Entsorgung schaffen soll.

Und hier schließt meine kleine Urlaubsgeschichte von Meer, von Sand, von Wasser und von der Chemie. Schreibt mir gerne, wo ihr Chemie in eurem Urlaub entdeckt habt.

Mit sandigen Grüßen

Hendrik Fischer

Ein Konzertabend – mit Chemie

Wieviel Chemie steckt in einem ausschweifenden Konzertabend? Darüber machte ich mir während des Konzertes und auch jetzt am Schreibtisch meine Gedanken.

Es wurde mal wieder Zeit. Zeit raus zu gehen, unter Leute zu kommen, Live-Musik zu erleben. Ich glaube, grade jetzt im beginnenden Frühjahr geht es vielen Menschen so. Und die Lust auf ein Live-Konzert hatten neben mir auch einige hundert andere, mit denen ich mich dann in der Halle des E-Werks befand. Musik macht etwas mit einem. Und das auch wissenschaftlich bestätigt. Nach einer Studie von Prof. Koelsch der Freien Universität Berlin ruft Musik Emotionen hervor und ändert die Stimmung. Wer Lust auf die Studie hat, findet diese unter: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24552785/ Mir ging an diesem Konzertabend jedoch nicht nur die Musik durch den Kopf, sondern auch einige Gedanken an Chemie.

Mit Musik stimmt die Chemie

Musik berührt. Das kennt ihr bestimmt. Doch was passiert da eigentlich in uns?

Eigenes Photo: *Andächtig umringt von anderen Menschen der Musik lauschen und die Hormone durch den Körper rasen spüren.*

Je nach Musik werden unterschiedliche Hormone im Körper des Menschen ausgeschüttet. Hormone sind körpereigene, chemische Botenstoffe. Es sind Moleküle, die vom eigenen Körper hergestellt werden und wichtige Aufgaben im Körper erfüllen. Das Hormon Adrenalin wird verstärkt bei schneller und aggressiver Musik ausgeschüttet, Noradrenalin bei sanfter und ruhiger Musik.

*Das Molekül Noradrenalin, Quelle: Von NEUROtiker – Eigenes Werk, Gemeinfrei*

Diese chemischen Moleküle entstehen im Körper und wirken sowohl auf den körperlichen Zustand und das emotionale Empfinden des Menschen. Ich empfand die Situation auf dem Konzert, umringt von anderen Menschen, die den gleichen Klängen lauschten, als unheimlich verbindend und schön. Ich fühlte mich etwas glücklicher. Die Menschen um mich herum, die Situation mit dem Klavierspieler in der Mitte war die Ursache dafür, dass mein Körper begann, kleine chemische Stoffe (Hormone und Neurotransmitter) auszuschütten. Ich bin ganz froh über diese Art von Chemie.

Chemie macht Konzerte möglich

Was darf eigentlich auf einem modernen Konzert nicht fehlen? Ganz viel Elektronik für E-Gitarre, Verstärker, Boxen, Mikrophone, Lichtanlage. Vielleicht noch etwas Pyrotechnik? Natürlich starke Schminke wie bei Kiss und coole Klamotten. Nicht zu vergessen der Merch aus Aufklebern, bedruckten T-Shirts, Vinyl-Platten, CDs und bunten Pins. Und überall steckt Chemie drin.

Die Vinyl-Platten aus PVC (Polyvinylchlorid). Das Kupfer aus den Mikrophon-Kabeln. Die Druckfarbe auf den Band-Shirts. Polycarbonat in den CDs. Klebstoffe, Farbstoffe für Plakate, Flyer, Aufkleber. Ein bisschen Schwarzpulver, Magnesium, Aluminium und andere Metallsalze für die Pyrotechnik. Titandioxid oder andere Pigmente für die Schminke. Kunststoffe als Lack auf der Gitarre und als Gehäuse der Boxen. Glycerin aus der Nebelmaschine.

Jemand mag nun einwenden, dass nicht auf jedem Konzert Chemie nötig ist. Es gibt doch klassische Konzerte, A capella Bands und Chöre. Doch schaue ich dann genauer hin entdecke ich auch dort einiges chemisches: Den Lack auf der Violine, den Schmierstoff auf dem Posaunenzug, die bedruckten Notenpapiere und so vieles mehr.

Das mag erschreckend wirken. Doch dank einer intensiven Gesetzgebung im Bereich Chemikalien sind Produkte für die Allgemeinheit sehr sicher geworden. Ich habe jedenfalls keine Angst vor Chemikalien auf einem Konzert.

Mir wird wieder bewusst, wie unverzichtbar Chemie ist. Und wie viele schöne Momente ich mit Produkten im Alltag erleben kann, die auf Chemie basieren. Jetzt brauch ich nur noch eine Idee, wie ich Musik selbst in meine chemischen Experimente und Angebote integrieren kann. Hat jemand auch Lust darauf und gute Ideen?

Mit musikalischen Grüßen, Hendrik Fischer

Chemie – von Erkenntnis über Gesellschaft zur Politik

Chemie ist überall – in unserem Alltag, in der Wissenschaft und vielleicht sogar in der Politik? Chemie zeigt, wie Wissen wächst: durch Versuch, Irrtum und ständige Verbesserung. Doch während in der Wissenschaft genaues Hinschauen zählt, setzen viele in der Politik auf einfache Antworten. Warum wir davon lernen sollten…

Schon seit Längerem habe ich keinen Blogbeitrag veröffentlicht. Doch seit einiger Zeit reflektiere ich über die tiefere Bedeutung der Chemie für die gesellschaftliche Entwicklung. Die anstehenden Wahlen verleihen diesem Gedankengang eine besondere Dringlichkeit.

Denke ich an Chemie, so denke ich zwangsläufig an Erkenntnistheorie. In meinen Chemie-Edutainment-Kursen für Kinder und Jugendliche begegnet mir oft das Phänomen der „Lügen für Kinder“. Nennt man das so? Die Kinder erzählen mir mit Stolz, dass sie verstanden haben, was ein Atom ist: ein unteilbares, kugelförmiges Grundbausteinchen der Natur. Laut Stand der Forschung ist das so nicht korrekt. Aber ich lasse diese Vorstellung unberührt, denn sie markiert einen Fortschritt – weg von ursprünglichen Konzepten wie den vier klassischen Elementen Wasser, Feuer, Erde und Luft. Haben die Kinder sich von der Serie Avatar inspirieren lassen? Avatar – Der Herr der Elemente ist eine US-amerikanische Zeichentrickserie im Anime-Stil. Die Handlung ist geprägt von dem Ringen der Menschen miteinander durch das Bändigen der vier Elemente Wasser, Feuer, Erde und Luft. Es ist Fantasy. Storytelling.

Die vier Element aus der Serie Avatar

Eine Vier-Elemente-Lehre als Erkenntnistheorie ist jedoch keine reine Phantasie, sondern ein früher Versuch, die Natur zu ordnen – ein Meilenstein in der Geschichte des menschlichen Erkenntnisstrebens. Später folgten die Atomtheorie, das Bohrsche Atommodell, Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Elektronen, die gesamte Quantenmechanik. Und vielleicht kommt noch etwas anderes? Jede neue Theorie brachte eine Verfeinerung des Weltbildes mit sich, eine präzisere Annäherung an die Wirklichkeit. Hier sehe ich eine Parallele zur individuellen Entwicklung: Ein Kind begreift die Welt in einfachen Mustern, die mit zunehmendem Wissen immer differenzierter werden. Die Chemie spiegelt damit die Evolution menschlicher Erkenntnis.

Doch die Chemie ist nicht nur eine Wissenschaft der Substanzen und ihrer Umwandlungen, sondern auch ein Bestandteil der Gesellschaft: Zum einen prägt sie unseren Alltag in einer Weise, die wir oft nicht mehr bewusst wahrnehmen (wer diesen Beitrag am Smartphone oder PC liest, mag kurz innehalten und sich fragen, ob moderne Geräte ohne Chemie denkbar wären). Zum zweiten zeigt sie auch, wie Wissen entsteht – durch Irrtümer, Revisionen und stetige Verfeinerung. Gerade diese Dynamik verleiht der Chemie neben vielen anderen empirischen Wissenschaften eine politische Dimension:

Wissenschaftliches Denken in der Politik ist essenziell. Denn eine Gesellschaft ist ein komplexes Gefüge, das sich nicht durch simplistische Antworten erfassen lässt. Ein Themenbereich, der mir sofort in den Kopf kommt: Dekarbonisierung der Energie-Versorgung und Produktherstellung. Hier existiert viel Kontroverse in der Gesellschaft über die richtige Entscheidung. Entscheidungen sollten jedoch nicht denjenigen überlassen werden, die am lautesten schreien oder die vermeintlich einfachste Lösung präsentieren. In Wissenschaft und Gesellschaft zeigt sich: Einfachheit ist oft eine Illusion. Erst durch mühsame Differenzierung nähern wir uns der Wahrheit an. Vielleicht nie vollständig, aber doch stets ein wenig mehr.

Diese Haltung sollte meiner Meinung nach auch das politische Handeln bestimmen: ein ständiges Hinterfragen, Verfeinern und Verbessern. Eine Gesellschaft, die sich auf dieser Basis entwickelt, wird resilienter gegen falsche Heilsversprechen und populistische Vereinfachungen. Die Suche nach Erkenntnis ist mühsam, aber sie ist der einzige Weg nach vorn.

Daran denke ich, wenn ich mit Kinder chemische Experimente durchführe und es mir wie soziale Bildungsarbeit vorkommt. Und wenn ich am 23. Februar meine Wahl treffen werde.

Chemie für Erwachsene

Der Artikel thematisiert die oft negative Wahrnehmung von Chemie und bietet Informationen zu einem speziellen Kurs für Erwachsene, der die Bedeutung von Chemie im Alltag hervorhebt. Dr. Fischer leitet den Kurs, in dem einfache Experimente durchgeführt werden können, um ein besseres Verständnis von Chemie zu fördern und Vorurteile abzubauen.

Ist Deine Erfahrung mit Chemie, dass es in der Schule furchtbar langweilig war und Du es so schnell wie möglich abgewählt hast?

Bist Du von der vielen Information über Chemie im Essen, im Leben und im gesamten Alltag erschlagen und Du siehst ein großes Risiko?

Während meiner Ausbildung zum Chemiker und später im Berufsleben im Bereich der Produktsicherheit und der Risikobeurteilung von Produkten und Chemikalien konnte ich mir ein differenziertes Bild über Chemie im Alltag und in der Industrie erarbeiten. Und verstehe, dass viele Menschen einen großen Bogen um das Thema machen wollen.

Ich finde, das muss nicht sein und eine gute, praxisnahe Aufklärung über Chancen und Risiken der Chemie ist hilfreich. Nicht nur für mehr Erkenntnis über die Welt, in der wir leben, sondern auch für eine offene, aufgeklärte und gemeinsame Diskussion über Chemie. Neben meinen Engagement im Bereich der Kinder- und Jugendbildung möchte ich einen Schritt auf die Erwachsenen zu gehen und speziell für Euch diese Angebote machen:

Kneipen-Chemie

Kurse für Erwachsene an der Bergischen VHS

Chemie im Alltag am 04.Dezember 2024 von 18-21Uhr in Solingen

Der PVC-Boden, der Pfeifenreiniger und das eigene Mobiltelefon in der Hand. Chemie ist überall!

Dr. Fischer von IchMachChemie informiert seit einigen Jahren über Chemie im Alltag. Er erklärt, wo die Chemie im Alltag zu finden ist, wie wichtig sie für das moderne Leben ist und was die Grundlagen von chemischen Reaktionen sind. In diesem Kurs können die TeilnehmerInnen einfache chemische Experimente selbst durchführen und auch ein kleines Präparat mitnehmen. Natürlich findet alles in einer sicheren Umgebung statt. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.

Link zum Kurs und Anmeldung!

Schaut rein. Ich freue mich, wenn wir uns dort sehen.

Photos von Mondblende / Pia Leandra Rodermond

Das eigene Labor?

Als Kind und Jugendlicher habe ich mir häufig einen eigenen Chemie-Baukasten gewünscht. Erste schmerzhafte Berührungen mit einem Bunsenbrenner während des Chemie-Unterrichtes in meiner Schule haben nicht dazu geführt, dass ich die elterliche Erlaubnis bekam, eigene Experimente zu Hause durchzuführen. Es dauerte dann noch einige Jahre bis zum meinem Chemiestudium an der Universität zu Köln. Dann konnte ich selber chemische Experimente durchführen. In meiner Jugend hätte ich es toll gefunden, einen eigenen Platz zum Experimentieren zu haben. Was damals nicht ging, möchte ich heute anderen Kindern und Jugendlichen ermöglichen.

Wo können Kinder und Jugendliche selber experimentieren? Es gibt eine Vielzahl von unterschiedlichen, teils kostenfreien, teils kommerziellen Angeboten. Dazu gehören die Aktivitäten, die ich als IchMachChemie anbiete.

Aber natürlich gibt es viel mehr Angebote, die auch schon wesentlich länger dabei sind. Ganz weit oben sehe ich die vielen Schülerforschungszentren in Deutschland. Es gibt aktuell mehr als 100 dieser Zentren, entstanden aus einer Initiative der Joachim Hertz Stiftung und Jugend forscht. Mehr Infos erhaltet ihr direkt bei dem Netzwerk Schülerforschungszentren.

Übersicht der Schülerforschungszentren in Deutschland

Auch viele Universitäten bieten Angebote für Jugendliche an, so zum Beispiel die Universität zu Köln mit ihrem Programm Kölner JugendUni. Dort werden regelmäßig Kurse im MINT-Bereich angeboten, z.B. Biologie, Chemie, Physik und Verschlüsselung, aber auch Kurse im Bereich Recht und Finanzen. Anschaulich und an praktischen Fragestellungen orientiert. Sehr zu empfehlen. Schaut dazu mal in dieses Video der Uni Köln an:

Auch in Wuppertal und in vielen anderen Städten gibt es solche Junior-Unis.

Ein weiteres, großes Netzwerk für Angebote im MINT-Bereich ist die Inititive „Zukunft durch Innovation“ (zdi) in NRW. Dort könnt ihr „alle Informationen und Aktionsmöglichkeiten für Kinder und Jugendliche aus NRW, die Lust auf MINT, also Mathe, Informatik, Naturwissenschaften und Technik haben“, finden. Das Netzwerk bietet nicht nur Angebote zum Mitmachen für Kinder und Jugendliche, sondern möchte alle Akteure (Behörden, Schulen, Industrie, außerschulische Lernorte) miteinander verknüpfen. Meine Partnerschaft mit dem Leverkusener Ableger cLEVer ist Teil davon.

Nach Ostern wird das erste Chemie-Labor, das ich konzipiert habe, in Solingen eingeweiht: Check! Dieses ist Teil der Aktivitäten der Wirtschaftsförderung Solingen. Ab 26. April startet ein 10-stündiger Chemie-Kurs, jeweils Freitags nachmittags für Kinder der 3. bis 6. Klasse.

Mir geht es in diesem Kurs darum, dass die Kinder mit viel Spaß und Motivation eigene Experimente durchführen können, dabei die Grundzüge der Arbeit in einem Labor verinnerlichen und auch einiges über Chemie und den Nutzen für die Gesellschaft lernen. Und natürlich ist es auch für mich sehr spannend und lehrreich, so ein Projekt zu gestalten und durchzuführen. Und wer weiß. Vielleicht bringt mich das meinem eigenen Traum etwas näher: Mein eigenes Labor!

Wunderkerzen – Chemie, die Augen zum Glitzern bringt

Ihr kennt diesen Moment, oder? Wenn sich die erste Schicht des grauen Stabes an der Kerzenflamme rötlich auflöst, dann in ein weißhelles Britzeln übergeht um dann endlich aus eigener Kraft weiter zu brennen und Funken zu versprühen. Besonders das Knistern und der typische Geruch, lösen bei mir festliche Stimmung aus. Freude und auch ein Gedanke an die Chemie kommen in mir hoch.

Die Geschichte einer grauen Masse

Über den Ursprung der Wunderkerze ist wenig bekannt. Laut Wikipedia kann die Erfindung auf des Griechen Kallinikos von Heliopolis (ca. 670 n. Chr.) zurückgeführt werden. Dieser soll auch der Erfinder des griechischen Feuers sein, das als Kriegswaffe auf See eingesetzt wurde. Dass als Nebenprodukt der damaligen Rüstungsindustrie in Byzanz, dem heutigen Istanbul, auch kleine Wunderkerzen hergestellt wurden, erscheint mir zumindest plausibel, auch wenn ich keine Quellenangaben dazu finden konnte.

Griechisches Feuer im Einsatz (Darstellung aus dem 12. Jahrhundert), Quelle Wikipedia

Sicherlich haben die Wunderkerzen damals anders ausgesehen und auch aus anderen Materialien bestanden als heutzutage moderne Wunderkerzen. Und das liegt an den Zutaten selbst. Dazu benötigen wir jedoch einen Blick in die Chemie der Wunderkerze.

Die Chemie der Wunderkerze

Moderne Wunderkerzen bestehen aus vier unterschiedlichen Komponenten: Aluminiumpulver, Bariumnitrat, Eisenpulver, Stärke. Die Stärke war sicherlich schon im byzantinischen Reich bekannt, auch das Eisen steht schon seit ca. 4.000 – 5.000 Jahren in reiner Form zur Verfügung. Wenn euch die Herstellung von rohen Metallen aus Mineralien interessiert, schaut mal in meinen alten Blog-Beitrag über Minecraft:

https://ichmachchemie.com/2022/07/05/minecraft-und-chemie-teil-1/.

Die Geschichte des Bariumnitrates ist wesentlich jünger und begann sicher erst durch die Arbeiten des italienischen Schumachers und Alchemisten Vincenzo Casciarolo. Die Byzantiner hatte sicherlich noch keine Wunderkerzen mit Bariumnitrat, sondern wahrscheinlicher mit Salpeter. Unter Salpeter werden unterschiedliche Nitrate gefasst, die je nach Herstellung oder Abbauort aus Chilesalpeter (Natriumnitrat), Begalensalpeter/Kalisalpeter (Kaliumnitrat) oder Kalksalpeter/Mauersalpeter (Calciumnitrat) bestand. Salpeter wurde unter anderem aus Guano und anderen Exkrementen von Vögeln und Tieren hergestellt und hat eine lange Historie als Einsatz in Schwarzpulver und in Düngemitteln.

Auch das Aluminiumpulver, in dem Aluminium als gediegenes, reines Metall vorliegt, ist nicht sehr alt. Verbindungen des Aluminiums wie z.B. Alumen (eine Verbindung aus Aluminium und Schwefel) wurden schon von Plinius dem Älteren (23-79 n. Chr.) beschrieben. Die Herstellung des reinen Metalles aus den Salzen gelang erst Sir Humphry Davy im Jahr 1809, bzw. Hans Christian Oersted im Jahr 1925.

Wunderkerzenbasteln in der Lernpraxis Burscheid, Photo: Pia Rodermond/Mondblende

Historische Wunderkerzen wie die des Kallinikos von Heliopolis bestanden also teilweise aus anderen Bausteinen als moderne Wunderkerzen. Doch waren sie sicher ebenso schön, faszinierend und gefährlich für die Menschen, wie sie es heute für mich sind. Denn das chemische Grundprinzip ist das Gleiche: Das Nitrat liefert Sauerstoff zur Verbrennung des Aluminiums und des Eisens.

Das ist eine sogenannte Redox-Reaktion, bei der ein Stoff (Aluminium oder Eisen) oxidiert wird, d.h. Sauerstoff aufnimmt und der andere Stoff (das Nitrat) den Sauerstoff zur Reaktion liefert. Diese chemische Reaktion wird so heiß, dass nicht verbranntes Eisenpulver zu glühen beginnt und ein Funkenflug entsteht. Auch sorgt die entstehende Hitze dafür, dass die Reaktion solange von alleine abläuft, bis die Masse der Wunderkerze aufgebraucht ist.

Die Herstellung der Wunderkerzen und Gesetzliches

Wunderkerzen und andere Feuerwerkskörper wie z.B. Knallerbsen, Knallbonbons, Tischfeuerwerk oder Party Knaller fallen unter die Kategorie I / Klasse I der EG-Pyro-technik Richtlinie 2007/23/EG, bzw. Kategorie F1 nach dem deutschen Sprengstoff-Gesetz. Die Klasse 1 oder auch Kleinstfeuerwerk bzw. Jugendfeuerwerk (früher Kinderfeuerwerk) darf von jeder Person, die älter als 12 Jahre ist, erworben und das ganze Jahr über verwendet werden. Die Herstellung von Wunderkerzen kann mit etwas Geschick und unter Anleitung einer erwachsenen Person auch zu Hause erfolgen. Dies habe ich selbst schon mit meinen Kinder und in meinem Kurs in der Lernpraxis Burscheid vor einigen Tagen durchgeführt.

Dabei habe ich mich an die Anleitung von Peter Wich (https://experimentalchemie.de/versuch-029.htm) gehalten, der auf seiner Homepage viele tolle Experimente für Schule, Uni und zu Showzwecken zusammengestellt hat. Statt Bariumnitrat habe ich Kaliumnitrat aus dem Lebensmittelgroßhandel verwendet. Wichtig war ein langes Trocknen und ein nicht zu dickes Auftragen der Wunderkerzen-Masse.

Bedeutung der Wunderkerze und des Feuerwerks

Feuerwerk wird kontrovers diskutiert.

Es gibt viel Begeisterung für dieses von Menschen gemachte Himmelsspektakel, nicht nur bei denjenigen, die jährlich vor den Geschäften Schlange stehen, um noch die letzten Boxen und Pakete zu erhaschen. Auch dem Philosophen Theodor Adorno wird folgendes Zitat zugeschrieben: „Das Feuerwerk ist die perfekteste Form der Kunst, da sich das Bild im Moment seiner höchsten Vollendung dem Betrachter wieder entzieht.“ Letzteres ist nicht als Zitat gesichert, doch gibt es Verweise auf das Feuerwerk in seiner Schrift „Ästhetische Theorie“ (https://www.theomag.de/02/pb1.htm).

Es gibt viel Kritik an Feuerwerk. Insbesondere Tierbesitzer und Naturschützer kritisieren Feuerwerk als eine schädliche Lärm- und Feinstaubemission, die es durch Reduzierung, freiwilliges Nichtverwenden oder Verbote teilweise oder ganz zu vermeiden gilt. Auch erscheint es Menschen als zynisch, in Zeiten vieler bewaffneter Kriege weltweit auch noch freiwillig die Produkte zu verwenden und zu bewundern, die historisch als Nebenprodukt der Kriegsindustrie angefallen sind.

Wie bei vielen gesellschaftlichen Fragen halte ich es für sinnvoll, sich vielseitig zu informieren und sich erst mal Zahlen, Daten und Fakten anzueignen. Das Umweltbundesamt publiziert regelmäßig zum Thema Feinstaub und Feuerwerk (https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/2050-tonnen-feinstaub-durch-feuerwerk-pro-jahr), der Branchenverband VPI (Verband der pyrotechnischen Industrie) hat zwei Broschüren zu „Fakten statt Fiktion: Informationen zum Feuerwerk“ herausgegeben (https://www.feuerwerk-vpi.de/).

Mir war der chemische Blick auf das Feuerwerk und die Wunderkerzen besonders wichtig. In der Wunderkerze wird die Kraft einer chemischen Reaktion deutlich. Ich erkenne die Stoffumwandlung, mir wird die Umwandlung von Energien bewusst. Und mir wird wieder klar, wie sehr ein chemisches Produkt Ergebnis einer langen Entwicklung ist, sowohl im Hinblick auf die Historie der industriellen Entwicklung als auch die Entwicklung in der wissenschaftlichen Erkenntnistheorie. Heute wissen wir, wie und warum Dinge in der Natur und im Reaktionsglas passieren. Und das stimmt mich beim Britzeln einer Wunderkerze doch sehr optimistisch für das Neue Jahr.

Leuchtende Augen bei meinem Chemie-Edutainment, Photo: Pia Rodermond / Mondblende

In diesem Sinne wünsche ich euch allen einen guten Übergang und viel Freude an der Chemie im Jahr 2024.

Mit glitzernden Grüßen,

Hendrik Fischer

Chemie in Schule oder außerhalb?

Wo führe ich eigentlich mein Chemie-Edutainment durch? In der Schule oder auch außerhalb? Ein kleiner Exkurs in meine vergangenen und geplanten Aktivitäten…

Chemie in der Schule

Viele meiner Aktivitäten führe ich im Auftrag von Schulen durch. In den letzten zwei Jahren waren dies besonders häufig Projekttage in dem Offen Ganztag von Grundschulen in der Umgebung oder bei der MINT-Aktivierung in den Schulferien. Die Abkürzung MINT steht für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik. Da passt Chemie genau hinein.

Für die Schüler ist es ein besonderes Erlebnis, Experimente selber durchzuführen. Leider passiert das in den Schulen immer weniger, was zum einen an den immer vielfältigeren Aufgaben liegt, die eine Lehrperson neben dem eigentlichen Unterricht durchführen muss, und zum anderen wird mir von immer mehr Auflagen und Ängsten im Umgang mit Chemikalien selbst im Chemie-Unterricht berichtet, so dass dann eher ein Chemie-Film geschaut wird, anstatt die Experimente selbst durchzuführen.

MINTaktiv-Programm des Bildungsbüro Leverkusen. Photo Pia Rodermon

Im August habe ich sogar etwas Besonderes vor. Dann bin ich als Dozent des zdi Netzwerk cLEVer in Leverkusen tätig und unterstütze das Berufsorientierungsprojekt an der katholischen Hauptschule. Eine spannende Kooperation des Bildungsbüro Leverkusen und der Agentur für Arbeit in Leverkusen. Ziel ist, Begeisterung für das Fach Chemie zu wecken, einige Grundlagen zu vermitteln und auch etwas über die chemische Industrie und deren Ausbildungsmöglichkeiten zu erklären. Eine tolle Möglichkeit für mich, etwas für das Thema zu machen!

Chemie außerhalb der Schule

Nicht nur in der Schule entdecke ich immer wieder Möglichkeiten, andere Menschen an die Chemie heranzuführen:

Gerne erinnere ich mich an das Programm „Kunst und Chemie“, das ich zusammen mit der Witzheldener Künstlerin Lilo Krüger in 2022 durchgeführt habe.

Ein Highlight war auch meine Kooperation mit der Lernpraxis Burscheid von Antonia Quirl. An einem sehr warmen Sonntag-Nachmittag führte ich mit 14 Kindern von 6 bis 13 Jahren Experimente durch. Nach drei Stunden waren alle durchgeschwitzt und müde, aber auch happy. O-Ton einer acht-jährigen Teilnehmerin: “Das war toll, wir konnten ganz viel machen und ich habe auch etwas gelernt.“

„Explosion der Farben“ Eine Kooperation mit der Lernpraxis Burscheid. Photo Pia Rodermond

Und vergangene Woche war ich eingeladen, beim Ferienspass Solingen mitzuwirken. Die katholische Jugendagentur Wuppertal hat ein dickes Programmheft für Kinder und Jugendliche aus Solingen und Umgebung entwickelt. Neben Waldexkursion, Zoobesuch, Film- und Photoworkshops gab es an einem Tag zwei Chemie-Angebote. Die Resonanz war sehr gut, interessanterweise auch von der Betreuungsperson, die sicherlich jetzt einen anderen Blick auf die Chemie hat.

Fazit

Chemie-Edutainment kann also sowohl in der Schule, als auch außerhalb passieren. Die Neugierde und Begeisterung für das Selber-Experimentieren der Beteiligten war stets gleich hoch.

In den nächsten 1,5 Monaten werde ich nicht mehr so aktiv sein, denn mein Jahresurlaub steht auch an. Dort werde ich mich durch die Umgebung und ein paar Bücher inspirieren lassen. Und vielleicht kann ich danach das ein oder andere neue Konzept vorstellen. Ein besonderer Dank an dieser Stelle an Pia Rodermond, die schon seit einiger Zeit so tolle Photos für mich macht – unten gibt es einen Link für Interessierte.

Ich wünsche euch ebenso eine spannende und erholsame Ferienzeit, mit Chemie oder ohne – aber ganz ohne Chemie kann mensch ja gar nicht sein.

Erfrischend mit PVC und Chlor. Bild Pia Rodermond

Mit sonnigen Grüßen,

Hendrik Fischer

Link zur Photographin Pia Rodermond: http://www.mondblende.de

Gedanken aus dem Foodsaving

Mindesthaltbarkeit und Grenzwerte – nach einem Foodsaving-Erlebnis habe ich einige Gedanken dazu…

Vor einigen Tagen konnte ich wieder Lebensmittel retten. In dem kleinen Dorf, in dem ich lebe, organisiert eine engagierte Gruppe von Menschen die Verteilung von Lebensmitteln, die ansonsten vom Handel in den Abfall gebracht würden. Die Geschäfte sind Partner und stellen die Lebensmittel zur Verfügung. Ich finde das eine tolle Sache und freue mich, wenn ich dadurch zur Vermeidung vom Abfall beitrage und dazu noch gute und leckere Lebensmittel bekomme. Ok, bei einigen Lebensmitteln ist ab und zu das Mindesthaltbarkeitsdatum sehr nah oder auch schon überschritten. Aber damit kann ich umgehen. Es bringt mich sogar zu einer These, die ich in diesem Beitrag mit euch teile.

*Das Mindesthaltbarkeitsdatum auf einem Tetrapack Milch.*

Sind toxikologische Grenzwerte das gleiche wie Mindesthaltbarkeitsdaten auf Lebensmitteln? These: Es gibt eine Parallele, denn beide beschreiben eine Zeitpunkt oder eine Konzentration, also ein technischer Parameter, bis zu dessen Überschreitung kein oder nur ein sehr geringes Risiko besteht. Etwas genauer:

Das Mindesthaltbarkeitsdatum (MHD) ist nach der Verbraucherzentrale der „Zeitpunkt (…), bis zu dem der Hersteller garantiert, dass das ungeöffnete Lebensmittel bei durchgehend richtiger Lagerung seine spezifischen Eigenschaften, wie Geruch, Geschmack und Nährwert behält. (…) Hinzu kommt, dass manche Hersteller das MHD frühzeitig festlegen, um auf Nummer Sicher zu gehen.“ (1) In dem Kontext gibt es noch das Verbrauchsdatum, das den letzten Tag beschreibt, an dem das Lebensmittel noch verkauft und verzehrt werden darf.

Der (toxikologische) Grenzwert beschreibt eine Konzentration von Stoffen in Produkten, bis zu dieser kein Schadenseffekt beim Menschen beobachtet wird. Produkte können Lebensmittel oder andere Produkte des Alltages sein, wie zum Beispiel Waschmittel, Malkreide oder Plantschbecken. Diese Grenzwerte basieren auf zwei Dingen: 1. Toxikologischen Studien, die ermitteln, bis zur welcher Konzentration kein Effekt auftritt und ab welcher niedrigsten Dosis noch ein Effekt beobachtet wird und 2. Sicherheitsfaktoren von 100 oder 1000, um das Risiko für den Menschen noch mehr zu verringern.

*NOAEL = No Observed Adverse Effect Level / Dosis ohne beobachtete schädliche Wirkung,*
*LOAEL = Lowest Observed Adverse Effect Level / niedrigste Dosis mit beobachteter schädlicher Wirkung,*
*DNEL = derived no-effect level / abgeleitete Expositionshöhe, unterhalb derer der Stoff zu keiner Beeinträchtigung der menschlichen Gesundheit führt,*
*LD50 = Lethal Dose, Konzentration bei der 50% der Versuchstiere sterben.*
*Bildquelle: (2)*

Das Risiko ergibt sich aus der Gefährlichkeit eines Stoffes und der Möglichkeit, diesem Stoff ausgesetzt zu sein. Risiko = Gefahr x Exposition. Gute Info dazu bietet auch die Seite des Bundesamt für Risikobewertung BfR. (3)

Und warum sind diese beiden Regelungen vergleichbar?

Wegen dem Effekt auf die Gesellschaft.

Bei Lebensmittel, zum Beispiel Milch, schließt der Hersteller nicht aus, dass vor Überschreitung des Mindesthaltbarkeitsdatums irgendwelche Keime in der Milch drin sein können. Nach besten Wissensstand kann vor Erreichen des MHD trotzdem davon ausgegangen werden, dass es keine Beeinträchtigung des Lebensmittels oder der Gesundheit des Menschen gibt. Auch bei der Diskussion über Grenzwerte kann man sicherlich nicht ausschließen, dass gefährliche Stoffe enthalten sind. Aber es ist nicht von gefährlichen Effekte auszugehen, bevor man den Grenzwert erreicht hat.

Wie sieht es bei Überschreitung der Parameter aus? Nicht jede Überschreitung eines (toxikologischen) Grenzwertes führt dazu, dass sofort Effekte zu sehen sind. Man hat einen Puffer bei der Risikobewertung eingebaut und die Effekte betreffen nicht immer jeden Menschen, sondern die Wahrscheinlichkeit steigt nur, dass jemand betroffen sein kann. Trotzdem ist es natürlich Ziel jedes Menschen oder jeder Firma, der Umgang mit Chemikalien hat, eine Grenzwertüberschreitung zu verhindern. Und zu diesem Zweck gibt es sehr viele Regelungen und Überprüfungen in diesem Bereich.

Im Vergleich dazu ist es auch so, dass bei Überschreitung des MHDs nicht so ist, dass ein Lebensmittel direkt schlecht ist. In den allermeisten Fällen hat man überhaupt keinen Effekt, bzw. die Menge an Keimen ist nicht direkt so hoch, dass man krank davon werden würde.

Vergleichbar ist auch der Effekt den toxikologische Grenzwerte und das MHD in der öffentlichen Wahrnehmung spielen. So wirkt ein MHD psychologisch wie eine Grenze, die man nicht überschreiten sollte. Und auch toxikologische Grenzwerte wirken wie eine Grenze, die man auf keinen Fall überschreiten darf. Und viele Menschen haben ein ungutes Gefühl, in einer Umwelt zu leben, in der Grenzwerte überschritten werden oder auch Lebensmittel zu essen, deren MHD überschritten ist. Der psychologische Effekt, bzw der Effekt auf den Kunden oder Benutzer eines Produktes empfinde ich als sehr vergleichbar.

Was bedeutet das für mich?

Mir bedeutet das MHD etwas. Und mir bedeuten auch toxikologische Grenzwerte etwas. Da schaue ich genauer hin. Und überlege mir, wie ich damit umgehen kann. In manchen Fällen kann ich gut damit umgehen, weil ich das Wissen dazu habe. Ich habe Erfahrung im Verzehr von Milchprodukten und durch meine berufliche Tätigkeit habe ich auch Erfahrung mit toxikologischen Grenzwerten von bestimmten Substanzen, in meinem Fall sind es die Weichmacher. Wenn ich etwas nicht selbst bewerten kann, bin ich vorsichtig.

Ich bin entspannter geworden. An den abgelaufenen Lebensmitteln rieche ich, schaue sie mir an und probiere sie auch. Gehe also recht selbstbewusst und nicht ängstlich an die Sache. Bei Grenzwerten schaue ich immer häufiger darauf, was die Grenzwerte wirklich bedeuten, ob sie relevant für mich sind. Auch da hat sich meine Angst vor Chemie in Produkten stark abgebaut, weil ich mich mit den Regularien und Hintergründen beschäftigt habe und nicht immer nur die Überschriften lese.

*Chemie-Edutainment Ostern 2023 in einer Grundschule in Leverkusen. Bild: Pia Leandra Rodermond*

Was denkt ihr darüber?

Wie wirken sich MHD auf euren Konsum von Lebensmitteln aus und wie groß ist eure Sorge, wenn ihr erfahrt, dass in einem bestimmten Produkt eures Alltags gewisse Grenzwerte kurzzeitig überschritten werden? Schreibt mir eure Gedanken – ich bin gespannt.

Mit hoffentlich effektvollen Grüßen,

Hendrik Fischer

P.S. Die eigentliche Ursache meines Blogbeitrages soll nicht untergehen: Lebensmittelrettung! Wer Lust hat, sich mit unkonventioneller und nachhaltiger Lebensmittelrettung zu beschäftigen, kann gerne im Internet nach #Foodsharing oder #Foodsaving suchen. Es gibt einige lokale und auch überregionale Organisationen, die Informationen zur Verfügung stellen und das Retten von Lebensmitteln organisieren. Bestimmt auch in eurer Nähe.

(1)https://www.verbraucherzentrale.de/wissen/lebensmittel/auswaehlen-zubereiten-aufbewahren/mindesthaltbarkeitsdatum-mhd-ist-nicht-gleich-verbrauchsdatum-13452 (30.04.2023)

(2)https://www.chemsafetypro.com/Topics/CRA/How_to_Derive_Derived_No-Effect_Level_%28DNEL%29.html (30.04.2023)

(3)https://www.bfr.bund.de/de/toxikologische_studien_und_grenzwerte-53044.html (30.04.2023)

2023 – Dein Jahr für Chemie-Edutainment

Sie planen für Ihre Schule einen Projekttag oder ein besonderes Betreuungsangebot in der OGS während der Ferien? Chemie-Edutainement von IchMachChemie bietet sich an…

In 2022 hatte ich das Vergnügen, an vielen Schulen und im privaten Rahmen Chemie-Edutainment im Umkreis von Leichlingen durchzuführen. Das soll in diesem Jahr 2023 weiter und gerne noch häufiger stattfinden.

Begabtenförderung für den Rheinisch Bergischen Kreis in der Grundschule Witzhelden. Bild Pia Leandra Rodermond http://www.mondblende.de

Das Thema MINT-Förderung (MINT = Mathe, Informatik, Naturwissenschaft & Technik) ist ein sehr wichtiges Thema und gut verpackt haben Schüler*Innen und Schüler immer eine Menge Spaß und einen nachhaltigen Lerneffekt.

Ich komme gerne mit meinen Materialien, ausgewählten Chemikalien, einem Entsorgungskonzept und ganz viel Freude für einen Projekttag in eine Schulklasse oder in den Ferien in den Offenen Ganztag. Schon beim Aufbau schauen die Schüler*Innen und Schüler (und auch so manche Lehrer*Innen und Erzieher*Innen) ganz interessiert zu, lernen die Geräte kennen, lesen die Beschriftungen auf den Chemikalienbehältnissen. Nach der Frühstückspause geht es dann los. Experimente mit Säuren & Basen, Farbreaktionen und auch ein paar Explosionen und die Lavalampe werden begleitet durch Erzählungen über die Grundlagen der Chemie. In einfacher Sprache aber auch mit ausgewählten Fachbegriffen, um die Schüler*Innen und Schüler leicht in die Thematik einzuführen.

So könnte der Ablauf an eurer Schule aussehen. Bild Pia Leandra Rodermond, http://www.mondblende.de

Am Anfang bin ich immer etwas aufgeregt. Meine Frage, was denn Chemie sei, wird häufig mit Begriffen wie Gift, Gefährlich, Explosion beantwortet. An so einem Edutainment-Tag erfahren die Teilnehmer*Innen jedoch, wo überall Chemie drin ist, was Chemie eigentlich ist und wie sie kontrolliert werden kann. Nach so einer Experimente-Session mit vielen leuchtenden Kinder- und Erwachsenenaugen melden sich dann nicht wenige und wollen später Chemie studieren. Das geht dann natürlich runter wie Öl.

eine selbstgebaute, chemische Lavalampe. Bild: Pia Leandra Rodermond, http://www.mondblende.de

Sprechen Sie mich in den nächsten Wochen an, wenn Sie für ihre Schule einen Projekttag im MINT-Kontext planen. Es sind noch einige Tage in den Oster-, Sommer- und Herbstferien möglich.

Ihr Hendrik Fischer

GoKart – Gedanken zur Chemie des Verbrenners

Als ich gestern mit meinen Kindern auf einer GoKart – Bahn war, das Knattern des kleinen Motors hörte und die Beschleunigung hör- und spürbar wurde, kamen mir Gedanken über die Chemie, die ich gerade erfahre.

Aufstellung zum Go-Kart Rennen vor fast schon herbstlicher Eifel-Kulisse

Der Verbrennungsmotor ist fester Bestandteil unseres Alltag. Weil sehr viele ihn täglich im Auto nutzen, weil die Infrastrukturen stark auf das Auto und den Transport auf der Straße ausgerichtet sind, und weil die Transformation der Mobilität stark in gesellschaftlicher und politischer Diskussion ist. Kaum ein Tag vergeht, an dem nicht in Zeitungen und auf Social Media Positionen zum Verbrennungsmotor vertreten werden. Menschen haben eine Beziehung zum Auto, die einen eher eine positiv, die anderen eine negative. Ich gehe sogar soweit zu sagen, dass Menschen einen Beziehung zum Verbrenner haben, bringt es uns doch nah an ganz grundlegende Erfahrungen der Natur: Die Verbrennung und das Feuer.

Chemisch betrachtet passiert bei einem Lagerfeuer, einer Gasheizung und auch im Motor eines Autos sehr ähnliche Dinge: Kohlenstoffhaltige Verbindungen reagieren mit Sauerstoff unter starker Freisetzung von Energie und Kohlendioxid.

Bei einem Lagerfeuer, beim dort verwendeten Brennstoff Holz ist die Cellulose die kohlenstoffhaltige Verbindung. Cellulose ist ein natürlich vorkommendes Polymer aus zuckerartigen Bausteinen und wird aus diesem Grund aus Polysaccharid genannt. Cellulose ist Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden. Beim Pflanzenwachstum werden durch den Prozess der Photosynthese aus Kohlendioxid, Wasser und Sonnenenergie Zuckermoleküle und letztendlich auch Cellulose aufgebaut. Bei der Verbrennung wird dieser Prozess wieder umgekehrt, aus Zellulose entstehen Kohlendioxid und Wasser, Energie wird wieder freigesetzt in Form von Wärme und Licht.

Lagerfeuer in der Nacht zum 1. Mai 2022 auf Burg Satzvey

In einer Gasheizung wird üblicherweise Erdgas oder Biogas verbrannt. Chemisch ist das Methanmolekül des Erdgases und des Biogases identisch und besteht aus einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen.

Chemische Reaktionsgleichung der Verbrennung von Methan

Erdgas wird durch Förderung aus großen, internationalen Lagerstätten bereitgestellt, Biogas durch biochemische Prozesse, konkret wird Biomasse in der Regel lokal aus Abfällen oder auch aus nachwachsenden Rohstoffen vergoren. Technisch gleich ist der Unterschied der Gase also nur im Ursprung zu finden, es wird zwischen fossilen und nachwachsenden Rohstoffen unterschieden.

Im Verbrennungsmotor eines Autos, zum Beispiel eines VW Up mit Benzinmotor, wird zum Beispiel Super 95 verbrannt, eine bestimmte Kraftstoffqualität. So ein Kraftstoff ist ein komplexes Gemisch aus über 100 verschiedenen, überwiegend leichten Kohlenwasserstoff Verbindungen. Darüber hinaus werden diesem Gemisch zusätzlich Alkohole, wie Ethanol und Ether, wie MTBE hinzugefügt, um die Verbrennungsqualität zu verbessern und den Anteil von biobasierten Komponenten zu erhöhen. Letzteres ist gesetzlich gefordert, um die nationalen wie auch europäischen CO₂-Einsparungsziele zu erfüllen. Chemisch passiert wieder ähnliches: Kohlenstoffhaltige Verbindungen werden mit Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser sowie Freisetzung von Energie zur Reaktion gebracht. Im Fall des Verbrennungsmotors wird die chemische Energie in Wärme- und Bewegungsenergie umgewandelt.

Mein „Blitz“ bei der Abholung im VW Werk Wolfsburg im Jahr 2015

Die Freisetzung von Kohlendioxid aus fossilen Quellen führt in dem industriellen Maßstab, den wir seit vielen Jahrzehnten gewohnt sind, zu massiven ökologischen Schäden. Und durch den Einfluss des Klimawandels auf unser Leben auch zu ökonomischen Problemen, deren Ausmaß uns immer mehr am eigenen Leib spürbar wird.

Als Chemiker bin immer wieder begeistert, wie die Dinge des Alltages durch die Chemie miteinander verbunden sind. Die Kraft und das Licht des Lagerfeuers, die Wärme der Gasheizung, die Freiheit durch individuelle Mobilität im Auto. Und doch muss aus dieser Ästhetik nicht unbedingt ein Weiter – So sondern kann eine Änderung entstehen, wenn die etwas aus der Balance gerät.

Verbrennung im Labor, Bild von Pia Leandra Rodermond

Überwindung des Verbrenners oder Weiterentwicklung der Mobilität? Technisch sind Lösungen da, sowohl im Bereich der Elektromobilität in der privaten PKW Nutzung, durch biobasierte Rohstoffe in der Heizung oder den Einsatz von eFuels für den internationalen Verkehr und Warentransport durch Flugzeuge und Schiffe. Die nächsten Jahrzehnte werden davon geprägt sein, wie viel chemische Innovation und Begeisterung für Naturwissenschaften bei uns allen vorhanden ist, um die Mobilitätstransformation auch im individuellen Alltag zu gestalten. Ob aus der Ästhetik der Verbrennung vielleicht sogar eine Ästhetik der Elektrizität entstehen wird?

Mit blitzenden Grüße,

Hendrik Fischer