Sonntag, 28. November 2010

Chemie im Alltag

„Ihh, es riecht nach Chemie“, „Da wurde bestimmt mit Chemie geputzt“ … So viele abfällige Bemerkungen werden über Chemie und vor allem Chemikalien gemacht…
Hast du schon einmal darüber nachgedacht, wie viel Chemie uns umgibt, die wir gar nicht als solche wahrnehmen? Natürlich sind Luft, Wasser und alles andere was uns umgibt auch „Chemikalien“ oder zumindest Gemische dieser, auf diese eher Versteckten komme ich jedoch ein anderes Mal zu sprechen. Jetzt soll es erst einmal um die vielleicht etwas Offensichtlicheren gehen:

Methanol/Ethanol

Du würdest ihn vermutlich ganz allgemein als „Alkohol“ bezeichnen – Ethanol. Ethanol ist jedoch eine einzige Verbindung einer riesigen Stoffklasse, die man als Alkohole bezeichnet. Alle haben eines gemeinsam – eine OH-Gruppe (auch Hydroxyl- oder Alkoholgruppe genannt) an einer Kohlenwasserstoffkette. Methanol ist der erste in der Reihe der Alkohole mit nur einem C-Atom in der Kette.


Er ist sozusagen der kleine Bruder des Ethanols. Man sollte jedoch nicht auf sein „niedliches“ Aussehen hereinfallen, denn beim Verschlucken schädigt Methanol die Niere, Leber, das Herz und vorrangig die Sehnerven. Letzteres ist der Grund dafür, dass das Trinken schlecht (bzw. selbst-) gebrannter oder gestreckter Schnäpse zur Erblindung führen kann, da sie häufig einen großen Teil an Methanol enthalten können. Heutzutage ist Methanol vor allem für die Brennstoffzellentechnik interessant, da man immer noch nach DER Speichermethode schlechthin für Wasserstoff sucht. Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen und es ist derzeit noch fragwürdig ob sie diesen noch entwachsen wird.
Kommen wir nun aber zum bekannteren Ethanol. Seine Kohlenstoffkette ist um ein Kohlenstoffatom länger.


Schon früh in der Geschichte entdeckte man, dass sowohl stärke- als auch zuckerhaltige Produkte Ethanol bilden während sie verfaulen. Die erste bekannte Erwähnung fand die Bierbrauerei bereits vor 8000 Jahren von den Sumerern.
Ethanol selbst ist ein starkes Gift, welches das Eiweiß im Körper angreift. Bei geringem Genuss hat es eine anregende, bei stärkerem Genuss eine berauschende Wirkung. Hinzu kommt ein Wärmegefühl (in Wirklichkeit kühlt der Körper jedoch aus) und wie dir vielleicht irgendwann schon einmal aufgefallen ist, eine Enthemmung, Selbstüberschätzung und Sprachstörungen. Wem das noch nicht reicht, dem werden schnell Balance- und Einschätzungsprobleme zuteil, die schon so manchen Unfall verursacht haben.
Nach einer recht fröhlichen Nacht brummt dir dann der Schädel – der „Kater“ lässt grüßen. Auch dieser, man mag es kaum glauben und die Chemie wohl mal wieder verteufeln, hat einen chemischen Ursprung. Die Vergiftungserscheinungen sind in diesem Moment eher selten das Problem, viel mehr benötigt die Verarbeitung des Alkohols Nährstoffe und Salze. Diese werden dem Körper entzogen und fehlen nun natürlich im „normalen“ Kreislauf. Du hast bestimmt schon einmal Empfehlungen für das „Katerfrühstück“ gehört. Dieses ist nämlich oft sehr salzig oder scharf, um den Mangel wieder auszugleichen.
Übrigens beträgt die weltweite Produktion alkoholischer Getränke mehr als 5 Tonnen pro Jahr.
Weitere Verwendung findet Ethanol übrigens als Lösungsmittel, Desinfektionsmittel, Brennspiritus und in der Synthese zahlreicher organischer Moleküle.

Aceton
Ob du nun selbst dir die Nägel lackierst oder nicht, irgendwie möchte man das Zeug ja auch wieder loswerden… dazu gibt es speziellen Nagellackentferner. Auch Abbeiz- und andere Reinigungsmittel bauen auf die hervorragenden Lösungseigenschaften von Aceton zurück. Aceton ist der Trivialname (Chemikerdeutsch für „Spitzname“) für 2-Propanon.

Seine Lösungsmittel- bzw. Reinigungsmitteleigenschaften gehen auf die Struktur zurück, Polaritäten zu erklären führt aber nun zu weit. Prinzipiell geht es darum, dass es in beliebiger Menge mit Wasser, Alkoholen, aber auch Fetten mischbar ist.
Unter anderem ist Aceton auch ein Abfallprodukt deines Stoffwechsels. Es wird mit dem Harn ausgeschieden. Bei Diabetikern ist die Menge erhöht und kann darin nachgewiesen werden.
Im Alltag eher selten, im Labor vielleicht etwas häufiger auftretend, hat die längere Exposition mit Acetondämpfen Übelkeit, Kopfschmerzen bis hin zu einer Ohnmacht zur Folge.

Schwefelsäure
Von vielen gefürchtet – Schwefelsäure. Auch wenn du es nicht glauben willst, diese Säure ist eine der technisch wichtigsten Chemikalien und ist eines der am meisten produzierten chemischen Grundstoffe. Verwendung findet sie als Säure (bzw. wässrige Lösung dieser) selbst, in der Düngemittelproduktion und für dich selber vielleicht interessanter und lebensnaher, in der Automobilindustrie. Schwefelsäure ist ein großer Bestandteil einer Autobatterie (die übrigens ein Akku und keine Batterie ist, aber das nur nebenbei).
Schwefelsäure reagiert, wie schon der Name sagt, sauer. Jedoch ist es nicht allein der Säuregrad, der sie zu einer recht „gefährlichen“ Substanz macht. Vor allem ihre stark oxidative Wirkung hat starke Verätzungen und Verkohlung zur Folge.

Auch in der Natur gibt es ein Phänomen, das mit Schwefelsäure im Zusammenhang steht. Nach Vulkanausbrüchen ist der Regen besonders sauer, da die beim Ausbruch freigewordenen Gase Schwefelverbindungen enthalten und diese im Regenwasser zu schwefelhaltigen Säure reagieren.

Ethylenglykol
Vielleicht hast du schonmal beobachtet, dass im Winter Autoscheiben zugefroren sind und der Autobesitzer sie mit einem Spray oder gar der Scheibenwaschanlage wieder frei bekommt. Das liegt am Frostschutzmittel, dass dieser zugesetzt wurde. Ohne dieses würde die komplette Flüssigkeit (meist Wasser mit Reinigungsmitteln) einfach einfrieren.
Man benötigt also einen Zusatz, der den Gefrierpunkt des Wassers absenkt, das Innere des Gefährts nicht angreift und auch bei der Fahrt stabil ist. Das Kühlwasser erhitzt sich nämlich während dieser auf 90°C. Da wäre es unpraktisch, wenn der Zusatz bei dieser Temperatur bereits brennen würde. Glykole sind die Lösung des Problems, meist wird 1,2-Ethandiol (Ethylenglykol) benutzt.

Das Gemisch mit Wasser friert somit erst bei -40°C. Diese Temperatur erreichen wir ja in unseren Breitengraden gottseidank eher selten^^.
Ethylenglykol ist eine farblose süß schmeckende Flüssigkeit. Aus diesem Grund kam es zum Glykolwein-Skandal. Bei diesem hatte ein österreicherischer Winzer Diethylenglykol seinem Wein untergemischt um diesen süßer und aromatischer erscheinen zu lassen. Diethylenglykol ist zwar viel weniger toxisch als das Kühlmittel-Monoglykol, dennoch wurde es zu einem viel diskutierten Thema.
Ethylenglykol reizt die Atemwege stark und schädigt beim Verschlucken Herz und Niere. Darum sollten Frostschutzmittel von Kindern ferngehalten werden.

Isooctan
Eine weitere chemische Verbindung aus der Automobilindustrie – Isooctan (oder auch viel erschreckender 2,2,4-Trimethylpentan genannt)

Es wird vor allem als Flugzeugkraftstoff verwendet. Die Octanzahl ist heute noch ein wichtiger Begriff an der Tankstelle für Ottomotorenkraftstoffe. Sie bezeichnet die Klopffestigkeit (Klopfen = unregelmäßige, schlecht zu kontrollierende Verbrennung im Motor, die Schäden hervorruft).