2 CHEMIE IN LABOR UND BIOTECHNIK 2002 - clb.de · Deutschland E-Mail: [email protected] Herausgeber:...

CHEMIE IN LABOR UND BIOTECHNIK

D 2046 E

Resistente Pflanzen

Pflanzeninhaltsstoffe

LA-ICP-MS

Kalibration

Goldener Schnitt

Hochbegabtenförderung

22002

Liebe Leser,

hier sehen Sie einen Ausschnitt aus einem Foto, das in dieserAusgabe der CLB abgebildet ist. Wenn Sie uns die Seitenzahldes Ursprungsfotos nennen und zusätzlich sagen, welche Infor-mation aus dieser CLB Ihnen besonders wichtig war – sei es einFachartikel, ein Umschau-Artikel, eine Firmenpräsentationoder eine Produktvorstellung, dann nehmen Sie an der Verlo-sung von zwei Flaschen eines ausgesuchten Rotweins teil. Erstammt aus Südafrika, ist erdig-schwer, und zufällig trägt ereinen Namen, der dem unseres kleinen Verlags mit Ausnahmeeiner Schreibweisen-Differenz gleicht. Es ist ein Wein, denman auch auf Grund seines Preises nicht jeden Tag trinkt.

Auf

welcher Seite befindet sich das Foto, dem dieser Ausschnittentnommen worden ist?

Einsendungen mit der richtigen Antwort und einem Hinweisauf die interessanteste Information aus dieser CLB nehmen ander Verlosung des Rubicon-Weines (siehe untenstehendes Bild)teil, wenn sie bis zum Freitag, den 15. März 2002 die Redaktion erreichen (Brief, Fax oder e-Mail; siehe Impres-sum). Der Rechtsweg ist ausgeschlossen.

Die Lösung des Preisausschrei-bens aus der Januar-Ausgabe derCLB war: Seite 14. Die Gewinner sind:Gudrun Mertl, Glinde;Dr. Wilhelm Striepe, Rehau.Herzlichen Glückwunsch!

Besonders sachlich, informativund verständlich fanden die mei-sten Leser den Artikel über Gemäl-derestaurierung, aber auch die Ar-tikel über Gassensoren und überXeno-Östrogene. Als interessante-ste Artikel der Ausgabe Dezember2001 nannten die Leser „IonischeFlüssigkeiten“, „Entstehung derElemente in Sternen“ sowie „Wer-

PreisausschreibenAusschnitt aus??

um Zusammenhänge zu erkennen – beim Untersuchen von Problemen – gilt es,sich Übersichten zu verschaffen. In dieser Ausgabe der CLB können Sie lesen,wie Pflanzen einerseits für die Gesundheit Beiträge leisten können; Resistenzgegen Heuschreckenbefall gab erste Hinweise auf die interessanten Inhaltsstoffedes Niembaums (Seite 55). Andererseits bemühen sich die Biotechniker, Nutz-pflanzen wie Getreide besonders resistent gegen Pilze und Viren sowie wider-standsfähig etwa gegen Trockenheit oder Kälte zu machen (Seite 61). Die Mole-kularbiologie erweitert in beiden Fällen den Nutzen für die Menschen.

Wie sehr es für die Gesellschaft notwendig ist, Probleme im Zusammenhang zusehen, zeigt aber auch die Untersuchung der Position von Frauen in wissen-schaftlichen Berufen. Wir haben dieses Thema in der Ausgabe vom Dezember2001 behandelt, das EMBO gibt jetzt einen Anstoss zurVerbesserung (Seite 68). „Wissenschaftler sind sichselbst ausbeutende Kleinunternehmer“, beschrieb aufder zu diesem Anlass angesetzten PressekonferenzProf. Dr. Christiane Nüsslein-Volhard, Nobelpreisträge-rin von 1995, das Berufsfeld. Daraus entstünden Pro-bleme, mit denen sich Frauen in der Wissenschaft kon-frontiert sehen können. Ihre Begründung: Wissenschaft-ler lieben ihren Beruf, genießen die Darstellung eigenerGedanken, andererseits verbringen sie Nächte undSonntage im Labor, fern vom sprichwörtlichen Reich-tum. Die Rahmenbedingungen für einen derartigenBeruf seien für Frauen schwer einzuhalten. Ich freuemich, dass das vergleichbare Umfeld einer kleinen, aberfeinen Zeitschrift jetzt eine neue Mitarbeiterin hat, dieaus Interesse – die Liebe stellt sich hoffentlich noch ein– ihre Berufsausrichtung ändert: Frau Dr. Maren Bulmahn wird Redakteurin derCLB. Bereitschaft zum Wandel hat die „kühle Norddeutsche“ schon bewiesen.Zunächst wählte sie den Beruf einer chemisch-technischen Assistentin mit An-stellung in der Großchemie, kennt also eine wichtige Zielgruppe unserer Zeit-schrift aus eigener Erfahrung. Dann studierte sie Chemie, promovierte über„...Plausibilitätsprüfung bei Karl-Fischer-Titrationen ... mit neuronalen Netzen“ –einem fachübergreifenden Thema zwischen Analytik und künstlicher Intelligenz,und war zuletzt Leiterin der Analytik in einem mittelständischen Unternehmen. Indieser Ausgabe kann sie sich in einem Artikel über modernste Informatik-Ent-wicklungen bei wahrnehmungsorientierten Informationsmedien in der Anwendungals Chemie-Museumsführer (Seite 66) auf mehrere persönliche Erfahrungsberei-chen stützen. Ich hoffe, diese Ausgabe trägt wieder dazu bei, Ihnen Übersichtenin Analytik und Biotechnik zu liefern, auch mit „trockenen Themen“ wie der Kali-brierung (Seite 44), über deren komplexe Fragen Dr. Volkmar Neitzel weiter infor-miert.

Ihr

CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 53. Jahrgang, Heft 2/2002 41

EDITORIAL

Liebe CLB-Leserin,lieber CLB-Leser,

ImpressumCLBChemie in Labor und Biotechnik

Verlag:Agentur & Verlag Rubikonfür technische und wissenschaftliche FachinformationRolf KickuthAnschrift:CLB, Agentur & Verlag RubikonBammentaler Straße 6–8 69251 Gaiberg bei HeidelbergDeutschlandE-Mail: [email protected]:Dr. Dr. U. Fitzner, Düsseldorf · Prof. Dr. W. Fresenius, Taunusstein ·Prof. Dr. K.-H. Koch, Dortmund · Priv. Doz. Dr. H.-M. Kuß, Duisburg ·Prof. Dr. Georg Schwedt, Clausthal-Zellerfeld · Prof. Dr. G. Weich-brodt, Aalen · Prof. Dr. G. Werner, Leipzig.Redaktion:Rolf Kickuth (verantwortlich; E-Mail: [email protected]), Dr. Maren Bulmahn ([email protected])Telefon (0 62 23) 97 07 43, Fax (0 62 23) 97 07 41Redaktion CLB-Memory:Reinhold Ellmer, Am Kornfeld 49, 58239 SchwerteTelefon (0 23 04) 8 18 54, Fax (0 23 04) 8 32 71Ständige Mitarbeiter:Dr. Mechthild Kässer, Diekholzen; Prof. Dr. Erika Krakovská, Kosice;Hans Dietrich Martin, Köln; Dr. Ognian Serafimov, Konstanz; Dr. Hans-Heinrich Vogt, Alzenau; Jürgen Wagner, Weinheim; Hans-G. Winkler,Meyenfeld; Dr. Röbbe Wünschiers, Uppsala.

VBTA-Verbandsmitteilungen:Thomas Wittling, Raiffeisenstraße 41, 86420 Diedorf, Telefon (08 21) 3 27-23 30, Fax (08 33 8) 96 48 50

Anzeigenberatung: Lutz KrampitzAm Schützenhaus 8, 47055 DuisburgTelefon (02 03) 73 85-1 64, Fax (02 03) 73 85-1 65E-Mail: [email protected]

Abonnentenbetreuung: Natalia KhilianCLB, Agentur & Verlag RubikonBammentaler Straße 6–8 69251 Gaiberg bei HeidelbergTelefon (0 62 23) 97 07 43, Fax (0 62 23) 97 07 41E-Mail: [email protected]

Layout und Satz: Agentur & Verlag Rubikon

Druck: Printec Offset, Ochshäuser Straße 45, 34123 Kassel

CLB erscheint monatlich.Bezugspreise:CLB Chemie in Labor und Biotechnik mit der Beilage „CLB-MEMORY“.Einzelheft – außerhalb des Abonnements – 6,90 €, im Abonnement jähr-lich 70,50 € zuzüglich Versandkosten; ermäßigter Preis für Schüler,Studenten und Auszubildende (nur gegen Vorlage der Bescheinigung)jährlich 57,00 € zuzüglich Versandkosten, inkl. 7% MwSt. Ausland aufAnfrage. Bezug durch den Buchhandel und den Verlag. Das Abonne-ment verlängert sich jeweils um ein weiteres Jahr, falls nicht 8 Wochenvor Ende des Bezugsjahres Kündigung erfolgt. Erfüllungsort ist Heidelberg. Mitglieder des VDC sowie des VBTA er-halten CLB zu Sonderkonditionen.Anzeigenpreisliste:Nr. 42 vom 1.1.2002. Bei Nichterscheinen infolge Streiks oder Störungdurch höhere Gewalt besteht kein Anspruch auf Lieferung.

Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen einzelnen Beiträge und Abbil-dungen sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalbder engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmungdes Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Verviel-fältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeiche-rung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.Für die Rückgabe unverlangt eingesandter Buchbesprechungsexem-plare kann keinerlei Gewähr übernommen werden.

ISSN 0943-6677

42 CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 53. Jahrgang, Heft 2/2002

EDITORIAL

AUFSÄTZE

Der Goldene Schnitt (2)Maritime Harmonie

Prof. Dr. Wolfgang Hasenpusch, Hanau

Seit Jahrtausenden streben die Menschen in Architektur undKunst harmonische Verhältnisse in ihren Proportionen an. DerMathematiker Heron aus Alexandrien zeigte bereits ein Jahr-hundert vor Christi Geburt, daß diese harmonischen Verhältis-se, die im Goldenen Schnitt ihre Perfektion finden, auch einfa-chen mathematischen Formeln folgen.

Die Kalibration von Analysenverfahren (Teil 2)Nicht lineare Kalibrationsfunktionen

Dr. Volkmar NeitzelRuhrverband, Leiter Zentrale Aufgaben, Essen

Von fotometrischen Messverfahren ist bekannt, dass das Gesetzvon Lambert und Beer, d. h. die lineare Beziehung zwischen derExtinktion und Konzentration, nur in einem begrenzten Bereichgilt. Aufgrund von Sättigungseffekten nimmt die Steilheit derzunächst linearen Beziehung zwischen beiden Größen oberhalbeines bestimmten Gehalts ab. Im Extremfall bleibt die Extinkti-on auch bei steigendem Gehalt nahezu konstant. Für derartigeFälle ist die lineare Regression, die in Teil 1 [CLB 01/2002] be-handelt wurde, nur bedingt geeignet.

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Laserinduzierte Elementmuster zur Zertifi-zierung der Fundorte wertvoller SaphireFast zerstörungsfreie Analyse

Dr. Barbara BrauckmannDepartment Chemie der ETH Zürich

Saphire gehören zu den kostbaren Edelsteinen, die auf demMarkt je nach Grösse, Gewicht, Klarheit, Farbe, Schliff undEinschlüssen grosse Preisunterschiede erzielen. Ebenso mass-gebend für ihren Wert sind die Fundorte der Steine, die nicht nurAuskunft über die Qualität, sondern auch über ihre Seltenheitgeben. Da für Nachweise in diesem Zusammenhang Röntgen-fluoreszenzspektrometrie und Mikroskopie bisher keine zufrie-denstellenden Analysenergebnisse lieferten, wurde am Labora-torium für Anorganische Chemie der ETH Zürich nach aussa-gekräftigeren und trotzdem möglichst „zerstörungsfreien“ Me-thoden gesucht. Mit Hilfe der Laser Ablation-Inductively Cou-pled Plasma Mass-Spectrometry (LA ICP MS) gelang es, dieElementzusammensetzung von Edelsteinen aus fünf Schürfmi-nen eindeutig und materialschonend zu analysieren.

Seite48

Seite52


I N H A L T

RUBRIKEN

42 IMPRESSUM

69 LITERATUR

70 SOFTWARE

71 WIRTSCHAFT

74 FORSCHUNG UND TECHNIK

75 TERMINE

76 NEUE PRODUKTE

80 BEZUGSQUELLEN-VERZEICHNIS

UMSCHAU

61 Pflanzenbiotechnologie: Weniger Stress für Pflanzen

64 Studie über HPLC-Säulen: Qual der Wahl vermindert

66 Chemiemuseum mit interaktiver Führungstechnik: „Beacon“ bei Carl Bosch

68 EMBO ergreift Initiative für WissenschaftskarrierenErziehender: Stipendium für den Wiedereinstieg

Titelbild

Das Titelbild symbolisiert mit einem metallisierten Ficusbenjamini mit Tablettenfrüchten die Artikel „ResistentePflanzen“ (S. 61 ff.) sowie „Pflanzeninhaltsstoffe“ (S. 55 ff.)in dieser Ausgabe (Grafik: RK).

Die EN-Werte und ihre Historie, Teil 13 .....................M 9

Mikrobiologie: Kultur aerober Bakterien, Teil 2 ........ M 11

Beliebte Berufe ........................................................... M 13

Dreidimensionale Filtration und Extraktion ............... M 14

Labortipps (14)............................................................ M 15

Bio-Sektor programmiert geprüft.................................M 16

Der Niembaum in Pflanzenschutz und MedizinEin Baum hilft heilen

Dr. Röbbe Wünschiers, Köln

Ende der fünfziger Jahre wurde der Sudan von einer Heu-schreckenplage unvorstellbaren Ausmaßes heimgesucht. Wieein fliegender Teppich bedeckten die gefräßigen Wüstenheu-schrecken die Landschaft und fraßen dabei alles pflanzlicherestlos weg. Felder wurden zu Wüsten, aus grün wurde gelb.Nur ein Baum trotzte der Plage: Azadirachta indica, der Niem-baum. Professor Heinrich Schmutterer von der UniversitätGießen wurde seinerzeit Augenzeuge der Heuschreckenplageund erkannte sofort den Nutzen des Niembaums. Damit began-nen die wissenschaftlichen Untersuchungen zu den wirkendenInhaltsstoffen des Niembaums.

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Naturwissenschaftliche Bildung fördernKulturwissenschaft Chemie – ein Kurs fürhochbegabte Schüler

Prof. Dr. Volker Wiskamp, Fachhochschule Darmstadt

Die Darmstädter Hochschulen betreuen seit vier Jahren ein Stu-dienprojekt für besonders begabte Jugendliche. Dies sind so-wohl solche Kinder, die durch sehr gute schulische Leistungenauffallen und/oder Klassen übersprungen haben, als auch sog.Underachiever (Minderleister), die wegen einer (von einemPsychologen festgestellten) Hochbegabung in der Schule so-weit unterfordert sind, dass sie im Unterricht abschalten, des-halb Vieles verpassen, schlechte Arbeiten schreiben und oftauch ein negatives Sozialverhalten zeigen. An 9-10 Freitagenpro Semester, - vom regulären Schulunterricht befreit, aber mitder Auflage, den verpassten Stoff nachzuholen -, besuchen dieMädchen und Jungen spezielle Veranstaltungen in Chemie,Physik, Umwelttechnik, EDV, Mathematik, Volkswirtschaftleh-re, Philosophie, Literatur, Rhetorik, Spanisch oder Japanisch.

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Von fotometrischen Messverfahrenist bekannt, dass das Gesetz vonLambert und Beer, d. h. die lineareBeziehung zwischen der Extinktionund Konzentration, nur in einem be-grenzten Bereich gilt. Aufgrund vonSättigungseffekten nimmt die Steil-heit der zunächst linearen Bezie-hung zwischen beiden Größenoberhalb eines bestimmten Gehaltsab. Im Extremfall bleibt die Extinkti-on auch bei steigendem Gehalt na-hezu konstant. Für derartige Fälleist die lineare Regression, die in Teil1 [1] behandelt wurde, nur bedingtgeeignet.

Eine Reihe von Messverfah-ren zeigt einen grundsätzlichnicht linearen Zusammenhang

zwischen Messwerten und Analysener-gebnissen. Selbst dann, wenn der Ar-beitsbereich eingeengt wird, ist die li-neare Regression ungeeignet. Die DINISO 8466-2 [2] behandelt derartigeFälle durch Anpassung eines Polynoms2.Grades an die Kalibrationsdaten.

� Theorie nicht linearer KalibrationsfunktionenDie Kalibration für nicht lineare

Fälle setzt – wie auch die lineare Re-gression – gleiche Varianzen (Streuun-gen der Messwerte) am oberen und un-teren Ende des Arbeitsbereichs voraus.Die untere Arbeitsbereichsgrenze solltegrößer als die oder gleich der Bestim-mungsgrenze sein, wobei die DIN ISO8466-2 keine Angaben darüber macht,wie die Bestimmungsgrenze zu ermit-teln ist.

Wie schon für den linearen Fall an-gesprochen, wird die Varianzenhomo-genität mit Hilfe des F-Tests überprüft.Der vorgesehene Arbeitsbereich mussdann, wenn keine Varianzenhomoge-nität vorliegt, entsprechend verkleinertwerden. Für die Kalibration sind min-destens fünf, besser zehn Kalibrations-punkte, die gleichweit auseinander lie-

gen, zu vermessen und an sie ein Poly-nom 2. Grades nach der Methode derkleinsten Fehlerquadrate anzupassen.In der Norm sind die entsprechendenFormalismen zur Berechnung aufge-führt. Weiterhin gibt sie an, wie die• Reststandardabweichung,• Empfindlichkeit,• Verfahrensstandardabweichung und• relative Verfahrensstandardabwei-

chung zu bestimmen sind.

Bei gebogenen Funktionen ist esprinzipiell möglich, dass sie ein Mini-mum oder Maximum aufweisen. Ineinem solchen Fall ist die Kalibrations-

funktion nicht eindeutig (es gibt zweiAnalysenergebnisse zu einem Mess-wert) und darf demzufolge nicht ver-wendet werden (Abb. 1).

So, wie die lineare Kalibrations-funktion ein Prognoseintervall auf-weist, ist dies auch bei einem Polynom2.Grades der Fall. Die Funktionsglei-chung hat allerdings einen höherenKomplexitätsgrad, was aber beirechnergestützter Bearbeitung belang-los ist.

� Die Nachweis-, Erfassungs- und BestimmungsgrenzeIm Gegensatz zur linearen Kalibrati-

onsfunktion gibt es für den nicht linea-ren Fall keine Norm hinsichtlich derNachweis-, Erfassungs- und Bestim-mungsgrenze. Nachfolgend wird einepraktikable Vorgehensweise vorge-stellt, die an die DIN 32645 angelehntist, aber dem Anwender weniger Wahl-möglichkeiten lässt. Die Grundidee istin Abb. 2 dargestellt. Es handelt sichum eine Näherung, die aber nach Mei-nung des Autors für die Praxis aus-reicht.

Die Kalibration von Analysenverfahren (Teil 2)

Nicht lineare KalibrationsfunktionenDr. Volkmar Neitzel, Ruhrverband, Leiter Zentrale Aufgaben, Essen

Abb. 1: Kalibrationsfunktion mit Maximum und nichteindeutiger Zuordnung von Analysenergebnis-sen zu Messwerten

Abb. 2: Vorgehensweise zur näherungsweisen Berechnung der Nachweis-, Erfassungs- und Bestimmungsgrenze

AUFSÄTZE

Die Berechnung des Prognoseinter-valls erfolgt über eine Wurzelfunktion[3]. Die Intervallbreite hängt in kom-plexer Weise vom aktuellen Gehalt ab.Wenn beispielsweise die Nachweis-grenze berechnet werden soll, handeltes sich um den Gehalt, bei dem dielinke Seite des Prognoseintervalls beiNull endet. Eine derartige Lösung istnur näherungsweise mit entsprechen-dem Aufwand möglich. Die Alternati-ve besteht darin, an der Stelle X=0 diehalbe Breite des Prognoseintervalls zuberechnen. Sie ist geringfügig größer,als an der Stelle der Nachweisgrenze,für den praktischen Zweck werden sieals annähernd gleich angenommen.

Die Nachweisgrenze erhält manvom Gehalt X=0 ausgehend, indem diehalbe Breite des Prognoseintervalls(für X=0) hinzuaddiert wird. Der Ta-bellenwert der t-Verteilung gilt (wie imlinearen Fall) für die einseitige Fra-gestellung. In gleicher Weise wird zurBerechnung der Erfassungsgrenze vor-gegangen. Für den Gehalt der Nach-weisgrenze ist die halbe Breite des Pro-gnoseintervalls zu bestimmen und zurNachweisgrenze hinzuzuaddieren. Aufdiese Weise erhält man die Erfas-sungsgrenze, die ebenfalls auf der t-Verteilung für eine einseitige Fra-gestellung beruht.

Die Bestimmungsgrenze wird ausGründen der Praktikabilität in ähnli-cher Weise berechnet, wie die beidenoben angesprochenen Größen. In dieFormel zur Berechnung des Progno-seintervalls geht als Gehaltsgröße dieErfassungsgrenze ein, sowie der Wertder t-Verteilung, jetzt aber für die zwei-seitige Fragestellung. Er ist etwasgrößer als der für die einseitige Fra-gestellung. Insgesamt werden bei dervorgeschlagenen Vorgehensweise ge-ringfügig höhere Nachweis-, Erfas-sungs- und Bestimmungsgrenzen er-halten, als bei der exakteren Berech-nung. Für die Bestimmungsgrenze istnicht vorgesehen, diese über einen Fak-tor variabel zu gestalten, wie es dieDIN 32645 zulässt.

Wenn ein Programm oder eine Aus-werteroutine sowohl die Kalibrations-größen als auch die Nachweis-, Erfas-sungs- und Bestimmungsgrenze be-rechnet, gibt es die Werte mit einer inder Regel größeren Anzahl an Stellenaus, als es der Realität entspricht. Diese

sind für den praktischen Gebrauch zurunden. Die Rundung gleicht im gege-benen Fall die Unterschiede zwischender vorgeschlagenen und exakten Be-rechnung aus.

� Praxisbeispiel zur nicht linearen KalibrationIm aufgeführten Beispiel wurden

zehn Kalibrationspunkte eines atomab-sorptionsspektrometrischen Verfah-rens vermessen und jeweils zehn Wie-derholmessungen beim niedrigsten undhöchsten Kalibrationspunkt durchge-führt. Der F-Test ergab Varianzenho-mogenität am oberen und unteren Endedes vorläufigen Arbeitsbereichs, sodass eine Kalibration nach den NormenDIN 38402 Teil 51 und DIN ISO 8466-2 prinzipiell möglich ist.

Abb. 3 zeigt die Kalibrationspunktemit linearer Ausgleichsfunktion unddem Prognoseintervall. Dieses ist ver-hältnismäßig weit und man kann be-reits mit dem Auge erkennen, dass derZusammenhang zwischen Messwertenund Gehaltsgrößen nach rechts ge-krümmt verläuft. Eine genaue Rech-nung und der Test nach Mandel erge-ben den vermuteten nicht linearen Ver-lauf. Dieser ist in Abb. 4 dargestellt. Imrelevanten Arbeitsbereich liegt keinMaximum oder Minimum vor.

Es fällt auf, dass bei der nicht linea-ren Kalibrationsfunktion das Progno-

seintervall deutlich enger verläuft, alsbei der linearen. Der Grund hierfür istdie gute Anpassung an die Messwerte,d. h. die geringe Abweichung zwischenKalibrationspunkten und Ausgleichs-funktion. Man kann daher eine geringe-re Nachweis-, Erfassungs- und Bestim-mungsgrenze erwarten, als bei der li-nearen Funktion. Genau dies bestätigtdie Rechnung. Bei der linearen Regres-sion erhält man eine Bestimmungs-grenze von 1,4 mg/l, wohingegen dernicht lineare Fall einen Wert von 0,4mg/l ergibt. Letzterer Wert liegt unterdem niedrigsten Kalibrationspunkt, sodass die Kalibration zulässig ist. Abge-sehen von dem nicht linearen Zusam-menhang wäre eine lineare Kalibrationmit höheren Werten zu wiederholen, dadie Bestimmungsgrenze sogar denzweitniedrigsten Kalibrationspunktübersteigt. Die Rechengrößen der li-nearen und nicht linearen Kalibrationeinschließlich der Nachweis-, Erfas-sungs- und Bestimmungsgrenzen sindin Tab. 1 zusammengestellt.


Abb. 3: Lineare Kalibrationsfunktion mit Prognoseintervall für 99 % Signifikanz


Kalibration

Tab. 1: Roh- und Kennwerte zum Kalibrationsbeispiel

Die Ausgleichsfunktion gehorcht der Gleichung:Extinktion = 0,0074 + 0,1418 · Konzentration – 0,0066 · Konzentration2

Im Gegensatz zum linearen Fall ist die Erfassungsgrenze weniger als doppelt sogroß wie die Nachweisgrenze. Dies liegt an dem sich verschmälernden Prognoseinter-vall zu höheren Gehalten hin. Bei der Bestimmungsgrenze fällt dieser Effekt wenigerstark aus, da der in die Rechnung eingehende Wert der t-Verteilung für die zweiseiti-ge Fragestellung gilt und größer ist, als im Fall der Nachweis- und Erfassungsgrenze.

Abb. 4: Nicht lineare Kalibrationsfunktion mit Prognoseintervall für 99 % Signifikanz

Literatur[1] Neitzel, V.: Die Kalibration von Analysenverfah-

ren, Teil 1: Lineare Kalibrationsfunktionen. CLB 1/ 2002

[2] DIN ISO 8466-2: Kalibrierung und Auswertunganalytischer Verfahren und Beurteilung von Ver-fahrenskenndaten, September 2000

[3] Funk, W., Dammann, V. und Donnevert, G.: Qua-litätssicherung in der Analytischen Chemie. Wein-heim: VCH 1992

Kontakt:Dr. Volkmar NeitzelRuhrverbandKronprinzenstr. 37, 45128 EssenTel.: 0201/1782753E-Mail: [email protected]


Saphire gehören zu den kostbarenEdelsteinen, die auf dem Markt jenach Grösse, Gewicht, Klarheit,Farbe, Schliff und Einschlüssengrosse Preisunterschiede erzielen.Ebenso massgebend für ihren Wertsind die Fundorte der Steine, dienicht nur Auskunft über die Qua-lität, sondern auch über ihre Sel-tenheit geben. Da für Nachweise indiesem Zusammenhang Röntgen-fluoreszenzspektrometrie und Mi-kroskopie bisher keine zufrieden-stellenden Analysenergebnisse lie-ferten, wurde am Laboratorium fürAnorganische Chemie der ETHZürich nach aussagekräftigerenund trotzdem möglichst „zer-störungsfreien“ Methoden ge-sucht. Mit Hilfe der Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma Mass-Spectrometry (LA ICP MS) gelanges, die Elementzusammensetzungvon Edelsteinen aus fünf Schürfmi-nen eindeutig und materialscho-nend zu analysieren. Schon 100Nanogramm Material reichten aus,um sogenannte „Fingerprints“ fürdiese Saphirgruppen anzufertigen,die sich zum Eingrenzen verschie-dener Abbauregionen als „Indika-tormerkmale“ heranziehen lassen.

Auch heute noch gilt der Sa-phir als Stein der Herrscherund Könige. Die alten Grie-

chen und Römer sahen in ihm denStein der Weisheit und Erkenntnis.Hildegard von Bingen beschreibt ihnals Heilstein gegen Augen-erkrankungen, Gicht und Schmerzen.Und der Doge von Venedig trug bei-spielsweise stets einen Saphir als Zei-chen seiner Treue und Vermählungmit dem Meer bei sich.

Da das Ausgangsmaterial, derKorund (Aluminiumoxid Al2O3), far-blos ist, und erst zusätzliche Spuren-elemente eine Färbung bewirken, fin-den sich bei diesem Mineral Farbtö-

nungen von farblos über gelb, grün,violett, rosa bis zum klassischen Blau.Die Fachwelt hat sich darauf geeinigt,alle nicht rubinroten Korunde Saphir(saphirus: griech. = blau) zu nennen.

Steine von Spitzenqualität, die1880 nach einem Bergsturz in 5000Meter Höhe im Süden von Kaschmirgefunden und etwa acht Jahre intensivabgebaut wurden, wiesen ein lebhaf-tes, gesättigtes Kornblumenblau auf.Ein Stern-Saphir entsteht übrigensdurch Einlagerung feinster Rutilna-deln in 60 Grad-Winkeln.

In natürlichen Saphiren lassen sichneben dem Hauptbestandteil Alumini-umoxid in Spuren auch die ElementeBeryllium, Silizium, Titan, Gallium,Vanadium, Chrom, Eisen, Kupfer undZink nachweisen. Beispielsweise kom-men in den nahezu farblosen Saphirenaus Montana ausser Si, Ti, Cr, Fe undGa noch die Elemente Natrium, Ma-gnesium, Kalium, Kalzium vor.

Edelsteine wie die Saphire lassensich mit der Lupe, physikalischen Me-thoden und über die Härte näher cha-rakterisieren.

� Schönheit durch regelmäßige KristallgitterEdelsteine werden seit Urzeiten

von den Menschen wegen ihrerSchönheit geschätzt. Mit Ausnahme

der Steine aus organischen Verbin-dungen wie Korallen oder Perlen be-stehen sie meist aus in der Erdkrustegebildeten Mineralien. Sie setzen sichaus chemischen Stoffen zusammen,deren Atome in Kristallgittern ange-ordnet sind.

Wenn Minerale ungehindert wach-sen können, sind sie von ebenen Kri-stallflächen begrenzt. Die regelmässigeäussere Form eines Kristalls ist Aus-druck einer gesetzmässigen Anord-nung seiner Atome. Der Winkel zwi-schen zwei entsprechenden Flächenverschiedener Kristalle der gleichenSubstanz ist konstant, weil die Atome,die den Kristall aufbauen, in definierterWeise angeordnet sind. Seit Beginn des20. Jahrhunderts kann die innere Struk-tur eines Kristalls mit Hilfe der Rönt-genstrukturanalyse exakt bestimmtwerden.

Zwischen dem atomaren Bau einesMinerals und dessen physikalischenEigenschaften besteht in vielen Fällenein enger Zusammenhang. Daher kön-nen diese ebenfalls als Hilfsmittel zurErkennung dienen. Die Dichte alsMasse je Volumeneinheit hängt u. a.von der Art der Atome im Kristall undihrer Packungsdichte ab. Je schwererund dichter die Atome gepackt sind,desto höher ist die Dichte auch beiEdelsteinen.

Links: So wird ein roher Saphir in Schürfgebieten gefunden. Rechts: So sieht ein geschliffener Sa-phir aus, wie er als Schmuckstein verwendet wird. (Fotos: Beat Aeschlimann)

Laserinduzierte Elementmuster zur Zertifizierung der Fundorte wertvoller Saphire

Fast zerstörungsfreie AnalyseDr. Barbara Brauckmann, Department Chemie der ETH Zürich


AUFSÄTZE

Die Art, in der das Licht im Kristallreflektiert und gebrochen wird, be-dingt Farbe und Feuer eines Edelstei-nes. Dies bringen Schleifer und Polie-rer zum Vorschein, wenn sie die alsrauhe Rollsteine oder verunreinigteKristalle gefundenen Steine bearbei-ten.

Die optischen Eigenschaften desKristalls sind durch die Wechselwir-kung des Lichtes mit dem Kristallgit-ter bedingt. Der Glanz ist vor allemeine Eigenschaft der Oberfläche undunabhängig von der Farbe. Letztereentsteht durch die teilweise Absorpti-on des weissen Lichts.

Manche Minerale reagieren ma-gnetisch, elektrisch oder radioaktiv.Ausser der Härte sind Bruch undSpaltbarkeit weitere Eigenschaften.Imitationen von Edelsteinen aus Glaslassen sich meist an ihrem muscheli-gen Bruch erkennen.

Um aber die Zusammensetzungvon Edelsteinproben ohne Zerstörungdes Materials genauer zu ermitteln,wurde bis vor wenigen Jahren vorran-gig die Röntgenfluoreszenz einge-setzt. Aufgrund der beschränktenNachweisgrenze für die ohnehin meistnur in geringen Spuren auftretenden„leichten“ Elementen beispielsweiseLithium, Beryllium oder Bor lassensich die Ergebnisse dieser Methode

jedoch nur eingeschränkt verwenden.Daher wurde allmählich auch auf

„materialverbrauchende“ („zerstören-de“) Analysenmethoden zurückge-grifffen und schliesslich auf die LA-ICP-MS (Laser Ablation -InductivelyCoupled Plasma-Mass Spectrometry)ausgewichen. Diese wird mit wach-sendem Erfolg zur Bestimmung vonSpurenelement-Konzentrationen inFestkörpern wie Quarz, Gläsern, Me-tallen und anderen Materialien ver-wendet. Mittlerweile dient sie auchzur Untersuchung an Edelsteinen.

� Im Zentrum der Messun-gen steht der LaserstrahlLaser produzieren kontinuierliches

oder gepulstes monochromatischesund kohärentes Licht (Lichtbündelgleicher Wellenlänge und Schwin-gungsart). Die ausgesandte Wellen-länge ist dabei charakteristisch für dasverwendete Lasermedium, und reichtvom infraroten des elektromagneti-schen Spektrums durch den gesamtensichtbaren bis in den ultraviolettenBereich.

Als etwa 1960 über den Bau einesersten Rubinlasers berichtet wurde,fehlte es noch an spektakulären An-wendungsideen für die teure Appara-tur. Lange blieb es daher beim Schnei-den, Bohren und Schweissen. Das än-

derte sich 1965 mit der Demonstrationeiner „Farbenlöschung“, bei der derLaserstrahl Tinte von einem beschrie-benen Papier entfernte. In den späten80ziger Jahren kamen Laser-Ablati-onsmethoden in der Augenheilkunde,zur Entfernung von Muttermalen oderTattoos und in der Operation vonBlutgefässen zum Einsatz.

Nachdem erkannt wurde, dass dieaus der Oberfläche von Festkörpernangeregten Elemente zur Emissionführen, wurde 1978 ein erstes Laser-Massen-Spektrometer zur Element-analyse gebaut.

Durch die gute Fokussierbarkeitund die kurzen Pulse des Laserlichteswird eine hohe Energiedichte erreicht.Tritt der Strahl mit der Oberflächeeines Materials in Wechselwirkung,findet je nach Materialeigenschaft,Wellenlänge und Pulsgrösse eine Ma-terialentfernung statt, die sogenannteLaser-Ablation (ablatio, latein.: Ab-/wegtragen).

Mit diesem Laserablations-System wurden verschiedenartige Festkörper analysiert und die Bestimmung der Spurenelementkonzentrationen in Saphi-ren durchgeführt. (Bild: Marcel Guillong)


LA-ICP-MS von Edelsteinen

Wegen der Ablösung des Materialsblieben jedoch vielfach sichtbare Kra-ter mit einem Durchmesser von 50 bis300 Mikrometern und einer Tiefe vonmehreren Mikrometern in den Edel-steinen zurück.

Durch Einsatz von Gaslasern (Ex-cimer ArF, 193 nm) und der damitverbesserten Absorption des Lasersauf der Probenoberfläche sowie durchden Einbau verschiedener optischerHilfsmittel zur Homogenisierung derEnergieverteilung konnten am Labo-ratorium für Anorganische Chemieder ETH Zürich Strahlenqualität undWechselwirkung zwischen Laser-strahl und Proben derart optimiertwerden, dass von nun an ein „quasi“-zerstörungsfreier Probenabtrag mög-lich ist.

� Optimierung derLA-ICP-MS-MethodeDie LA-ICP-MS (Laser ablation -

inductively coupled plasma -massspectrometry) gehört zu den Tandem-techniken, bei denen die Laserablati-on als Probenahmeeinheit, das ICP alsAnregungsquelle und das Massen-spektrometer als Analysator fungiert.Das induktiv gekoppelte Plasma beim

ICP wird mittels Induktionsspule mitHochfrequenz versorgt, wobei eineelektrodenlose Entladung das Argon-gas ionisiert und ein Plasma erzeugt.Über das Trägergas im Zentrum wirddie Probe (meist in zerstäubter Form)dem Plasma zugeführt, atomisiert undionisiert. Die lonen werden nachMasse/Ladungsverhältnis im elektro-magnetische Schwingungen aussen-denden Quadrupol aufgetrennt undmit Hilfe eines Sekundärelektronen-vervielfachers nachgewiesen.

Der energiereiche Laserstrahl wirdauf der Oberfäche der in der Ablati-onskammer befindlichen Probe abge-bildet. Dabei wird das Probenmaterialverdampft und als Aerosol über einTrägergas wie Argon oder Helium indas ICP (induktiv gekoppeltes Plas-ma) transportiert. Dort wird die meistin Partikelform transportierte Probeangeregt, atomisiert und ionisiert. Dielonen werden in ein Vakuumsystemeingesaugt, mit einem lonenlinsensy-stem fokussiert und dann mittels einesQuadrupolmassenfilters aufgrund un-terschiedlicher Masse pro Ladung aufeinem Sekundärelektronenvervielfa-cher detektiert. Die wichtigen Para-meter wie Empfindlichkeit, Reprodu-

Korund selbst kommt recht häufig vor, seine Existenz alsStein mit Edelsteinqualität ist allerdings eher selten. Damitein solcher entsteht, reicht es jedoch nicht aus, dass Alumi-nium und Sauerstoff zusammentreffen. Weitere physikali-sche Faktoren wie Druck, Temperatur und die farbgebendenElemente am Entstehungsort spielen eine Rolle. Der amstärksten hemmende Faktor ist das in der Erdkruste überallanwesende Silizium, welches meist als Quarz oder Alumini-umsilikat vorliegt. Wo sowohl Aluminium als auch Siliziumzusammentreffen, wird sich kein reiner Korund bilden, son-dern eines von zahlreichen Al-Si-Mineralien wie beispiels-weise Schmirgel.Daher wurde schon immer versucht, möglichst gute Fäl-schungen in Umlauf zu bringen:Saphire sind oft nur teilweise farbig, ein Teil möglicherweiseblau, der andere farblos. Manche Edelsteinschleifer bearbei-ten Steine so, dass der transparente Teil oben, der blaueeher unten liegt. Auf diese Weise sieht es von oben aus, alssei der gesamte Stein blau gefärbt. Vielfach wird Korund mit Hilfe von Spinell, Granat und Glasgefälscht. Beispielsweise wird der Saphir durch eine Dublet-te aus einem blauen Glasunterteil mit Granatauflage nach-geahmt.

Zur Erzielung einer intensiveren Farbe und damit eines höhe-ren Preises werden Saphire auch durch Hitze oder Element-Eindiffusion behandelt.1902 gelang es erstmals, synthetische Steine im Labor zuproduzieren. Die Herstellungsverfahren wurden seitdemkontinuierlich verfeinert. Heute sind die meisten synthetischhergestellten Edelsteine künstliche Korunde (Rubine undSaphire). Dazu werden vereinfacht dargestellt, sehr reineTonerde-Pulver der gleichen chemischen Zusammenset-zung wie ihre natürlichen Vorbilder mit entsprechendenFarbzusätzen unter Sauerstoffzufuhr auf Temperaturen biszu 2000° C erhitzt. Das Pulver gleitet in einem hitzebestän-digen Ofen nach unten und schmilzt, sobald es dort bei einerElektrode ankommt. An dieser bildet es eine langsam wach-sende birnenförmige kristalline Masse, die nach Abkühlunggeschliffen werden kann.Die typischen Merkmale des synthetischen Korunds werdenunter dem Mikroskop sichtbar. Er unterscheidet sich vomnatürlichen beispielsweise dadurch, dass er gekrümmtestatt gerader Wachstumslinien sowie Einschlüsse kleinerBläschen hat.

Edle Steine laden zur Fälschung ein

zierbarkeit, Richtigkeit und die Nach-weisgrenzen sind massgeblich ver-knüpft mit der abgetragenen und insPlasma eingebrachten Probenmenge.

Bisher wurden Edelstein-Probendurch den Laser wesentlich zerstört.Das lag einerseits an den verwende-ten, zu unempfindlichen Detektions-systemen, andererseits an Probenver-lusten der Ablationskammer und ander schlechten Fokussierbarkeit dereingesetzten Laser. An der ETHZkonnte mit Helium als Trägergas die

Elektronenmikroskopische Aufnahme einesKraters im Saphir. Dieser entstand durch dreiLaserimpukse und weist einen Durchmesservon 60 µm und eine Tiefe von weniger als 0,2µm auf. (Bild: Eric Reusser)


AUFSÄTZE

Ausbeute an ablatiertem Material, dasins ICP-MS transportiert wird, umeinen Faktor 2-3 gesteigert werden.Durch Einsatz von UV-Lasern undder damit verbesserten Absorption desLasers auf der Probenoberfläche beiWellenlängen von 266 nm und 193nm sowie den Einbau verschiedeneroptischer Hilfsmittel (Spiegel, Pris-men, Linsen und Blenden) zur Homo-genisierung der Energieverteilungliessen sich innerhalb des Laserstrahl-profils Strahlenqualität und Wechsel-wirkung zwischen Laserstrahl undProben zu einem homogenen Proben-abtrag optimieren. Mit der LA ICPMS gelang auf diese Weise ein„quasi"-zerstörungsfreier Probenab-trag von etwa 60 nm/Laserpuls.

� „Fingerabdrücke“ weisen Echtheit nachDa sich Korunde relativ einfach

synthetisch herstellen lassen, spieltauch der eindeutige Nachweis derHerkunft eine grosse Rolle. (s. Ka-sten)

Die ältesten Saphir-Vorkommenwerden aus Sri-Lanka berichtet, woschon im Altertum nach Edelsteinengegraben wurde. Vor allem im Süd-westen im Gebiet um Ratnapura wirdnach wie vor Abbau betrieben. Saphirfindet sich zudem in Kambodscha,Myanmar und vor allem in Thailandals Ablagerung ehemaliger Flüsse undBäche. Ebenso zählt Australien zu denProduzenten, aber auch die afrikani-schen Länder Tansania und Malawi.

Mit Untersuchungen an 25 Saphi-ren, über deren unterschiedliche La-gerstätten hier nicht berichtet wird,konnte am Laboratorium für Anorga-nische Chemie der ETHZ gezeigtwerden, dass mit der LA-ICP-MS eineKlassifikation und eindeutige Zuord-nung der einzelnen Saphire in Her-kunftsgruppen möglich ist. Auf dieseWeise lässt sich nachweisen, welcheElemente in Saphiren als Verunreini-gungen oder Spurenelemente vor-kommen und welche massgeblich zurUnterscheidbarkeit der Saphir-Grup-pen beitragen. Ausserdem steht nunfest, welche Probemenge zur Analysevon Haupt-, Neben- und Spurenele-menten benötigt wird.

Als weitere Möglichkeit zur Cha-rakterisierung der Saphire dienen Ele-

mentkorrelationen, die als „Dreiecks-diagramme“ dargestellt werden kön-nen. Sie sind ein wichtiges Hilfsmittelzur Beschreibung mehrdimensionalerZusammenhänge der relativen pro-zentualen Anteile von drei Kompo-nenten (X,Y,Z). Dabei werden dieverschiedenen Elemente als Streuun-gen in einem Bereich wiedergegeben.Je kompakter dieser gefundene Be-reich ist, desto eindeutiger ist die Kor-relation der betrachteten Parameter.Weitere Analysen unbekannter Pro-ben können dann anhand ihrer Ele-mentmuster und ihrer Einordnung ineinem solchen Dreiecksdiagrammentsprechenden Fundorten zugeord-net werden.

Literatur: [1] Marcel Guillong: „Die Herkunftsbestimmung von

Saphiren durch Messung von Spurenelementkon-zentrationen mittels Laser Ablation-ICP-Massen-spektrometrie“, Diplomarbeit, ETH Zürich, 2000

[2] Marcel Guillong, Detlef Günther: „Quasi ´non-de-structive´laser ablation-iinductively coupled plas-ma-masss sprctrometry (LA-ICP-MS) fingerprin-ting of sapphires“, Spectrochimica Acta Part B, 56,2001, 1219-1231

[3] D. Günther, C.A. Heinrich: „Comparison of the ab-lation behavior of 266 nm Nd: YAG and 193 nmArF excimer lasers for LA-ICP-MS analysis“,Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 1999,Vol 14, S.1369-1374

[4] D. Günther, C.A. Heinrich: „Enhanced sensitivityin laser ablation-ICP mass spectrometry using heli-um-argon mixtures as aerosol carrier“, Journal ofAnalytical Atomic Spectrometry 1999, Vol 14,S.1363-1368

[5] D. Günther, R. Frischknecht, C.A. Heinrich, H.-J.Kahlert: „Capabilities of an ArF 193 nm excimerlaser for LAM-ICP-MS micro analysis of geologi-cal materials“, Journal of Analytical Atomic Spec-trometry 1997, Vol 12, S.939-944

[6] Alan R. Wooley, Clive A. Bishop, Roger W. Ha-milton: „Der Kosmos Steinführer“, Kosmos-Frankh´sche Verlagshandlung, Stuttgart

[7] Cally Hall: „Edelsteine“, Könemann Verlagsge-sellschaft mgH, Köln

Kontakt:Marcel Guillong und Prof. Detlef Günther Laboratorium für Anorganische Chemie Department Chemie ETH ZürichETH Hönggerberg, CH-8093 Zürich E-Mail: [email protected]

[email protected].: +41-1632/4687; Fax: +41-1632/1090

Beispiel eines Dreieckdiagramms mit den Komponenten Eisen, Gallium und Chrom. Jeder Punktentspricht einer einzelnen Gesteinsprobe, jede Farbe einem Abbaugebiet. (Abb.: Marcel Guillong)

schen a und b werden über ein Dreieckbeschrieben, das in ein Quadrat einge-paßt ist. Wird diesem Dreieck wieder-um ein Kreis mit dem Radius r einbe-schrieben, so teilt er die Dreieckshöhe,deren Länge mit der Quadratseite iden-tisch ist, in die Relation des GoldenenSchnitts (Abb. 2):

2r / (a + b) = 0,618Schließlich sei noch auf die Herzme-

thode hingewiesen, mit der das Golde-nen Verhältnis der allgemein anerkann-ten maximalen Harmonie zugängig ist.Bei der symmetrischen Konstruktionaus zwei Kreisen und zwei Tangenten

Seit Jahrtausenden streben dieMenschen in Architektur undKunst harmonische Verhältnisse inihren Proportionen an. Der Mathe-matiker Heron aus Alexandrienzeigte bereits ein Jahrhundert vorChristi Geburt, daß diese harmoni-schen Verhältisse, die im GoldenenSchnitt ihre Perfektion finden, aucheinfachen mathematischen For-meln folgen.

Die Natur, die seit Millionenvon Jahren in ihrer Evolutionden Weg der optimierenden

Anpassung verfolgt, hat auch die Har-monie der Formen optimiert. Und nir-gends öfters als in den Weltmeeren, dortwo der Auftrieb die Schwerkraft derErde kompensiert, sind die Proportio-nen des Goldenen Schnitts bei den Le-bewesen anzutreffen. Seesterne, See-igel, Muscheln und Nautilus (Perlboot)sind nur wenige Beispiele aus der un-endlichen Fülle der Unterwasserwelt.

� Der Goldene Schnitt Über die Konstruktion des Goldenen

Schnitts wurde bereits vor kurzem be-richtet [1].

Eine der gebräuchlichsten Kon-struktionen geht von dem einbeschrie-benen rechtwinkligen Dreieck in dieHälfte eines Quadrates aus: Nach Ab-trag der halben Quadratseite auf derDreieckshypotenuse und gezirkelterRückprojektion auf die Dreiecksbasis,erhalten wir eine Aufteilung nach demVerhältnis des Goldenen Schnitts(Abb.1):

a/b = 1,618 oder b/a = 0,618 oder (a+b)/a = 0,618Mathematisch ist der Goldenen

Schnitt mit der sehr einfachen Glei-chung a2 + a = 1 gegeben, wobei a =0,618 oder ganz exakt: a = 1/2 (�5 - 1)ist.

Weitere Konstruktionsmöglichkei-ten für das Goldene Verhältnis zwi-

Der Goldene Schnitt (2)

Maritime Harmonie

Prof. Dr. Wolfgang Hasenpusch, Hanau


entsteht die Form eines Herzens. DemAutor kam die Idee für diese konstruk-tive Herleitung des Goldenen Schnitts,als er beim Halt an der Ampel auf derHeckscheibe des vorderen Fahrzeugseinen Aufkleber „Ein Herz für Kinder“sah (Abb. 3):

Wird an die Gerade, die durch einenKreismittelpunkt verläuft, im Winkelvon 45 Grad eine Tangente an den Kreisgelegt, entspricht das Verhältnis ausdem so um x verlängerten Kreisdurch-messer d und dem doppelten Durchmes-ser der Relation des Goldenen Schnitts:

(d + x) / 2d = 0,618

Abb 3: Herzmethode zum Goldenen Schnitt

Abb 2: Ellipse im Durchmesser-Verhältnis des Golde-nen Schnitts nach Heron (100 v. Chr.)

Abb 1: Bekannteste Konstruktion des Goldenen Schnitts


AUFSÄTZE

In idealer Weise verkörpert sich derGoldene Schnitt im regulären Fünfeck:Die Diagonalen schneiden sich in die-sen harmonischen Verhältnissen.

Bereits Euklid beschäftigte sich 300v. Chr. sehr intensiv mit der Geometriedes Pentagramms [2]. Dieser fünfzähli-gen Symmetrie folgen beispielsweiseauch die Seesterne.

� Der Goldene Schnitt bei den SeesternenSeesterne zählen zur Klasse der Sta-

chelhäuter. Sie besitzen einen zentralenKörper mit meist fünf Armen. Nur we-nige Arten haben mehr. Die Länge derfünf Arme entspricht in vielen Fällender längeren Seite des GoldenenSchnitts bezogen auf den Radius desZentralkörpers (Abb. 4).

Beim Kissenseestern, analog demSanddollar, liegt eine reguläre fün-feckige Körperform vor. Dagegen be-finden sich beim Sonnenstern deutlichmehr als fünf Arme am Zentralkörper.An der Relation ändert sich in derRegel aber nichts: Auch bei den Son-nensternen verhalten sich die Ausmaßeder Zentralkörper im Verhältnis zu denArmlängen wie 0,618 : 1 bzw. 1 :1,618.

� Goldene Proportionen am SeeigelSeeigel sind als klassische Vertreter

der Stachelhäuter enge Verwandte derSeesterne. Besonders an der Kalkscha-le ihrer Körper und ihrer Färbung istdie fünfzählige Symmetrie erkennbar.Beim Anblick des lebenden Tieresbleibt sie uns verborgen. Der Kauappa-rat, die sogenannte „Laterne des Ari-stoteles“ ist ebenfalls in fünfzähligerSymmetrie aufgebaut. Am lebendenTier ist diese Symmetrie auf der Unter-seite an den Zähnen erkennbar.

Beim Vermessen der Kalkschalen-Körper von Seeigeln der verschieden-sten Art ist im Höhen-Seiten-Verhält-nis eine weitgehende Übereinstim-mung mit dem Goldenen Schnitt nochnicht erkennbar. Vielmehr stellt sichein Verhältnis von etwa 1 : 2 heraus.Beschreibt man jedoch drei Kreise,einen größeren und zwei kleinere, indas Profil einer Seeigelschale, so wei-sen die Radien in guter Übereinstim-mung die Relationen des GoldenenSchnitts auf (Abb. 5).

Auf der Unterseite von Seeigelscha-len bildet die Öffnung ein reguläresFünfeck. Wie beim Seestern verhältsich das Ausmaß, die Breite dieser Öff-nung zur Abmessung des Lochrandesbis zur Außenwand wieder passend zudem Verhältnis b : a des GoldenenSchnitts.

� Goldene Proportionen an MeeresschneckenSchnecken haben, ebenso wie die

Muscheln, die unterschiedlichsten For-men und Farben. Muscheln wachsenaber bis auf wenige Ausnahmen nichtfrei im Wasser, sondern auf nahezuallen festen Untergünden: auf Holz,Stahl, Granit, Kalk, ...

Schnecken, wie das Tritonshorn unddie Rosenmundschnecke zählen zu denBauchfüßlern, eine Klasse der Weich-tiere. Zur Fortbewegung dient einKriechfuß, der nur nachts die Sicherheitder festen Behausung verläßt. Ihr Einge-weidesack ist mit einem Mantel verse-hen, der das meist spiralförmige Kalk-gehäuse abschließt. In dieser Spiral-struktur sind, sicherlich auch aus Stabi-litätsgründen, wieder die Proportionendes Goldenen Schnitts zu entdecken.

Schnecken, wie die Porzellan-schnecken, die ihren Mantel um dasSchneckengehäuse ausbreiten, passensich annähernd in das Oval, das sichaus dem Verhältnis des GoldenenSchnitts bildet: 0,618 : 1. Beispiele

dafür sind die Kauri-Schnecken unddie Flamingozungen.

Besonders interessant ist das Auf-finden der Goldenen Proportion an dergewendelten Seite einer großen Ro-senmundschnecke. Sie hat etwa dieausgebauchte Dreiecksform einesKreiskolbens vom Wankelmotor. DieSchneckenform an der Oberseite desKalkkörpers verläuft äußerst regel-mäßig. An einer Graphik ist das Struk-tur-Prinzip besser zu verdeutlichen alsauf einer Fotografie (Abb. 6).

Abb 4: Seestern aus dem Pentagramm

Abb 5: Profil des Seeigels: A. Höhen-Breiten-Verhältnis von 1:2B. Anwendung der Goldenen-Schnitt-Kon-struktion nach HeronC. Kreise mit „Goldenem Radien-Verhältnis“

Abb 6: „Goldene Schnecken-Konstruktion“ an einerRosenmundschnecke


Goldener Schnitt

Die gleichseitigen, konvex gerunde-ten Dreiecke werden zum Zentrum hinmit Kantenlängen, die jeweils den Gol-denen-Schnitt-Proportionen entspre-chen, stetig kleiner. Die Strecken CDund CA stehen in dem harmonischenVerhältnis von 0,618 : 1 bzw. 1 : 1,618.Dabei schmiegt sich nächstkleinereDreieck immer im Uhrzeigersinn andie nächsfolgende Ecke: das erste Drei-eck in C, das zweite in B, das dritte inA, usw. Das Wachstum erfolgt natür-lich in umgekehrter Weise entgegendem Uhrzeigersinn. Das Zentum derSchnecke liegt auch nicht im Mittel-punkt der Dreiecksoberseite. DasSchneckenzentrum teilt die Dreiecks-höhe CE der gesamten Oberseite imVerhältnis 0,618 : 1.

� Der Goldene Schnitt und die NautilusDie Nautilus zählt mit Krake, Kala-

mar und Sepia zu den vier Weichtierar-ten der Kopffüßer. Sie ist ausschließlichim Bereich der mikronesischen Palau-Inseln beheimatet. Im Gegensatz zuihren Artgenossen schützt sich die Nau-tilus, auch Perlboot genannt, mit einemgewendelten Perlmutt-Gehäuse. DerKörper sitzt in der fordersten Kammer.Die folgenden Kammern sind von einemHautrohr-Diaphragma (Sipho) durchzo-gen, durch das Wasser in die Luftkam-mern zwecks Tarierung gelangt. DerNautilus ist der einzige noch lebendeVertreter einer vorzeitlichen Grupppeder Kopffüßer, der Ammoniten.

Die Nautilus-Gehäuseschnecke bautsich, wie man seit längerem weiß, nachdem Verhältnis des Goldenen Schnittsauf: Die Grundform stellt bei dem Nau-tilus das Rechteck dar. Es hat beispiels-weise, wie vermessen, das Seitenver-hältnis 0,778 : 1.

Teilt man jedoch die längere Recht-eckseite im Verhältnis des GoldenenSchnitts und zeichnet in diesem Punktdie Senkrechte, erhält man die Basis füreine erneute harmonische Teilung.Fortgesetzt führt das zu kleiner wer-denden, wendeltreppenartig angeord-neten harmonischen Rechtecken, in diesich die Nautilusschnecke einbeschrei-ben läßt (Abb. 7).

Betrachtet man auch noch die Dia-gonale des seitlichen Rechtecks, in dasder gesamte Nautilus-Schalenkörperpaßt, so teilt das „Auge“, das Zentrumder Schnecke, diese nach dem Golde-nen Schnitt.

� Weitere BeispieleDie Formenvielfalt im Meer läßt

nich immer direkt die Goldenen Rela-tionen an den Körpern der Tiere erken-nen. Allein die Seitenprofile der Fischelassen mannigfaltige Länge-Breite-Re-lationen erkennen. An einigen Meeres-bewohnern wird aber deutlich, daß dasGoldene Oval im Durchmesser-Ver-hältnis von 1 : 1,618 Pate gestandenhat. Dazu zählen auch Wimpelfische,Kaiserfische, einige Barscharten, Fal-ter- und Lippfische, Doktorfische undDrücker, Koffer- und Kugelfische u. a.

Aber auch die Panzer der Suppen-und Karett-Schildkröten passen sichgut in dieses Oval des GoldenenSchnitts, wie die gepanzerten Körperder Krebse, oder auch eine Vielzahlvon Muschelschalenkörpern.

� SchlussfolgerungDer Goldene Schnitt spielt bei der

Optimierung konstruktiver Merkmalein der Natur eine bedeutende Rolle. Inder unendlichen Vielfalt der Meeresle-bewesen ist eine Fülle passender Bei-spiele für das harmonische Verhältniszu finden. Nicht die Harmonie derForm aus ästhetischer Sicht allein kanndie dirigierende Kraft für die Wahl derGoldenen Proportion sein. Thermody-namische Grundsätze und das in derNaturwissenschaft allgemeingültigePrinzip des kleinsten Zwanges werdenauch hier aus der Vielzahl der gleich-zeitig einwirkenden Kraft- und -Stoff-variablen den optimal funktionalen Pa-rameter-Mix auswählen.

„Die Gestalt eines Lebewesens hatihren Ursprung im Wechselspiel vonGesetz und Zufall.“ Schreibt der Göt-tinger Nobelpreisträger Prof. ManfredEigen [3]. Für Molekularbiologen stel-len sich heute zielgerichtete Reproduk-tionen als ein größeres Wunder dar alsgelegentliche Fehler beim Ablesen desgenetischen Codes. Die „Göttliche Pro-portion“ im Körperbau vieler Lebewe-sen spricht für das Prinzip der Ordnungin der Natur und eine mehr oder weni-ger zielgerichtete Evolution.

Literatur:[1] Hasenpusch, W., „Der Goldene Schnitt – Bionikfor-

mel der Harmonie“, CLB 10 (2001) 369[2] Hagenmaier, O., „Der Goldene Schnitt“, Augustus,

Augsburg (1990)[3] Eigen, M. und R. Winkler, „Das Spiel – Naturgeset-

ze steuern den Zufall“, Piper, München (1975)

Abb 7: Konstruktion einer Nautilus-Schnecke nachdem Goldenen Schnitt

Abb 8: Weitere Beispiele „Goldener Ellipsen-Körper“: Fische, Wasserschildkröte, Krebs und Muschel


AUFSÄTZE

Ende der fünfziger Jahre wurde derSudan von einer Heuschreckenpla-ge unvorstellbaren Ausmaßesheimgesucht. Wie ein fliegenderTeppich bedeckten die gefräßigenWüstenheuschrecken die Land-schaft und fraßen dabei allespflanzliche restlos weg. Felder wur-den zu Wüsten, aus grün wurdegelb. Nur ein Baum trotzte derPlage: Azadirachta indica, derNiembaum. Professor HeinrichSchmutterer von der UniversitätGießen wurde seinerzeit Augenzeu-ge der Heuschreckenplage und er-kannte sofort den Nutzen desNiembaums. Damit begannen diewissenschaftlichen Untersuchun-gen zu den wirkenden Inhaltsstof-fen des Niembaums, die ihn vorHeuschrecken schützen. Den Ein-heimischen ist der Baum schonlange heilig und er wird in Indienbereits seit Jahrtausenden zurSchädlingsbekämpfung und alsMedizin eingesetzt.

Die ersten Hinweise auf dieVerwendung des Niembaums(Azadirachta indica) reichen

4.500 Jahre zurück [1]. Bei Ausgrabun-gen in Harappa und Mohenjo-Daro,zwei heiligen Orten im Nordwesten undWesten Indiens, fand man zahlreichemedizinische Utensilien. Darunter be-fanden sich auch Niemblätter, die inspeziellen Gefäßen aufbewahrt wurdenund offensichtlich bei verschiedenenHeilverfahren Verwendung fanden.

Die ältesten schriftlichen Überliefe-rungen wurden in den indischenBüchern Charaka-Samhita (etwa 500 v.Chr.) und Sursuta Samhita (etwa 300 n.Chr.) gefunden [1]. Diese Dokumentebilden die Wiege des indischen Natur-heilverfahrens, des Ayurveda. In über100 Einträgen wird die Verwendungvon Niem gegen eine Reihe von Er-krankungen beschrieben. Außerdemfinden sich hier die ersten Hinweise

darauf, dass zu Bohnen und anderenLebensmitteln beigemengte Niemblät-ter oder Niemöl deren Anfälligkeit ge-genüber Insektenbefall reduzieren. Aufseine medizinische Verwendung gehtauch der Name des Niembaums zurück.Im Sanskrit, dem Ursprung aller in-doeuropäischen Sprachen, bedeutet dasWort Niem übersetzt „der Heilspenderund Krankheitserleichterer“.

� Der NiembaumDer Ursprungsort des Niembaums

ist Indien und Burma [2]. Er ist ein tro-pischer immergrüner Baum, wird inwenigen Jahren bis zu 30 Meter hochund entwickelt eine bis zu 20 Meterausladende Krone (Abb. 1). Zudem istder Niembaum recht anspruchslos undwiderstandsfähig und kann ein Altervon bis zu 200 Jahren erreichen. Erübersteht ohne Probleme Temperaturenvon 50°C, wächst bis in einer Höhe von1000 Metern und gedeiht auch auf kar-gen, sandigen Böden. Mit seinen Pfahl-wurzeln dringt er tief in den Boden ein

und gelangt so bis zum Grundwasser.Die Früchte des Niembaums sind grün-lich-gelb und gleichen in ihrer Formund Größe Oliven (Abb. 2). Außerdurch seine Samen, die nur etwa 14Tage keimfähig sind, vermehrt sich derBaum durch Wurzelschösslinge.

Es gibt weltweit eine Reihe gene-tisch verschiedener Varietäten desNiembaums [3]. Äußerlich nicht von-einander zu unterscheiden, schlägt sichder genetische Unterschied dafür umsostärker in der Zusammensetzung der In-haltsstoffe nieder. Infolgedessen eignensich einige Varietäten besser für medi-zinische Anwendungen, andere hinge-gen sind aufgrund ihrer Wirkstoffzu-sammensetzung besser für den Pflan-zenschutz geeignet.

� Historischer RückblickBis Mitte des vorigen Jahrhunderts

wurden in Europa und Amerika fastausschließlich einheimische Pflanzenfür die Zubereitung von gebräuchlichenMedikamenten und Pflanzenschutzmit-teln verwendet [4]. Obwohl, besondersnach der Entdeckung des Seewegesnach Ostindien durch Vasco da Gamaim Jahre 1497, ein reger Handel mitdem indischen Kontinent herrschte,kam es zu dieser Zeit zu keinem nen-nenswerten „wissenschaftlichen“ Aus-

Der Niembaum in Pflanzenschutz und Medizin

Ein Baum hilft heilen

Dr. Röbbe Wünschiers

Abb. 1:Ein Niembaum (Azadirachta indica) in Indien

Abb. 2:Blätter, Blüten und junge Früchte des Niembaums



tausch. Mit den Fortschritten der organi-schen Chemie in der Mitte des 19. Jahr-hunderts rückte die Extraktion vonPflanzeninhaltsstoffen für medizinischeund agrarische Zwecke immer mehr inden Hintergrund. Dieser Trend ändertesich erst in der Mitte unseres Jahrhun-derts wieder [4]. Die Chemie war anihre Grenzen gelangt, viele Errungen-schaften gegen Krankheiten und Schäd-linge gerieten in Verruf, dem Menschenmehr zu schaden als zu helfen. Aus die-ser Stimmung heraus erwachte die Na-turstoffchemie zu neuem Leben. DieWissenschaft erkannte, dass in derNatur für viele Übel ein Kraut wächstund begann, die Wirkmechanismen auf-zuklären [5].

So gelangte auch das Wissen um denindischen Niembaum in den 20iger Jah-ren in den Westen und somit in ameri-kanische und europäische Labore.Zunächst war es die universitäre Grund-lagenforschung, die sich den verschie-denen Wirkungen des Niems annahm.Einen bedeutenden Aufschwung erlebtedie Niemforschung durch die Ent-deckung der Heuschreckenresistenz desNiembaums durch den Gießener Ento-mologen Heinrich Schmutterer im Jahre1959 [6]. Dies spiegelt sich auch in derAnzahl veröffentlichter wissenschaftli-cher Abhandlungen zum Thema Niemwieder (Abb. 3)

� Die Wirkstoffedes NiembaumsDie Inhaltsstoffe sind den für biologi-

sche Systeme typischen Schwankungenunterworfen. Über 100 verschiedeneVerbindungen konnten bisher aus ver-schiedenen Pflanzenteilen des Niem-

baums isoliert und charakterisiert wer-den [2]. Alle Substanzen, die für die ty-pischen Einsatzgebiete in Pflanzen-schutz und Medizin relevant sindgehören zu den Isoprenoiden, genauerzu den Limonoiden aus der Gruppe derMonoterpene und zu den Triterpenen [3,7]. Isoprenoide werden ausschließlichvon Pflanzen und einigen Mikroorganis-men synthetisiert und leiten sich aus derAneinanderkettung von C5-Körpern ab(Isoprene). Trotz dieser relativ einfachenGrundstruktur unter Beteiligung der Ele-mente Kohlenstoff, Wasserstoff undSauerstoff zeichnet sich diese Stoffgrup-pe durch eine außergewöhnliche Vielfaltaus. Je nach Anzahl der C5-Körper un-terscheidet man Monoterpene (C10), Se-squiterpene (C15), Diterpene (C20), Tri-terpene (C30), Tetraterpene (C40) undPolyterpene (C5n). Die bedeutsamstenbiologisch aktiven Substanzen sind dasAzadirachtin, benannt nach dem wissen-schaftlichen Namen des Niembaums(Azadirachta indica), sowie Nimbin,Nimbidiol, Nimbidin, Salannin und Me-liantropin (Abb. 4) [3, 8].

Obwohl diese Wirkstoffe in allenPflanzenteilen enthalten sind, erfolgtderen Extraktion zumeist aus denSamen. Ein ausgewachsener Niembaumproduziert durchschnittlich etwa 5 bis 10kg Samen pro Jahr; jeder Samen enthältetwa 45% Öl. Durch kaltes Pressen wirddieses Öl gewonnen, welches die Wirk-stoffe in hoher Dosis enthält. Das zuvorentfernte Fruchtfleisch kann in Fermen-tern zur Biogasgewinnung verwendetoder Tierfutter beigemengt werden.Nach dem Pressen bleibt der Niempres-skuchen übrig. Dieser ist ein wertvollerpflanzlicher Düngemittelzusatz.

� Die Verwendung von Niemin der AgrarwirtschaftDie Bekämpfung von Pflanzenschäd-

lingen wird heute überwiegend mit synthetischen Pflanzenschutzmittelndurchgeführt. Vor allem in Ländern derdritten Welt führt dies zu zahlreichenKomplikationen. Zunächst sind dieseLänder in vollem Umfang auf die Indu-strienationen angewiesen, da nur sie dastechnische Know-how und die finanzi-ellen Mittel besitzen, neue Pflanzen-schutzmittel zu produzieren Die Ent-wicklung eines neuen Insektizids kostetrund 200 Millionen Euro [9]. Aufgrundder zunehmenden Resistenz von Schad-insekten gegenüber diesen Wirkstoffen,ist die Entwicklung neuer wirkenderSubstanzen ein Kampf gegen die Zeit.Bereits heute weiß man von über 500Insektenarten, die resistent gegenüber

Abb 3:Anzahl der wissenschaftli-chen Publikationen zumStichwort "neem" in der Literaturdatenbank PubMedder US-amerikanischen Na-tional Institutes of Health(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed/)

Abb. 4:Chemische Struktur der Wirkstoffe im Niemex-trakt. Die biologisch aktivste Substanz ist dasAzadirachtin.


AUFSÄTZE

dem gegen sie produzierten Insektizidgeworden sind – und die Zahl wächstständig.

Ein anderes, nicht gering einzustu-fendes Problem liegt in der fachgerech-ten Anwendung der Pflanzenschutzmit-tel. Meist handelt es sich um hoch toxi-sche Substanzen, die bei falscher An-wendung auch für den Menschen ex-trem gefährlich sind. Die Weltgesund-heitsorganisation hat recherchiert, dassweltweit rund 1 Millionen MenschenVergiftungssymptome durch die un-sachgemäße Anwendung der Präparateerleiden, etwa 20.000 Fälle enden töd-lich [10].

� Die Wirkung vonNiem auf InsektenIm Niemöl befinden sich über 40 ver-

schiedene Stoffe, deren chemischeStrukturen mittlerweile weitgehend auf-geklärt sind [3, 8]. Die wichtigsten bio-logisch hoch aktiven Wirkstoffe sinddas Azadirachtin, Nimbin, Nimbidiol,Nimbidin, Salannin und das Meliantro-pin. Zusammen mit den anderen, weni-ger bedeutsamen Verbindungen imNiemöl kombinieren sich die Wirkstof-fe zu einem äußerst aktiven Gemischgegenüber Schadinsekten. Seit dem Be-ginn der Forschung in den 60iger Jahrenwurde das Niemöl bereits gegen rund500 Insektenarten erfolgreich angewen-det [6]. Außerdem beeinträchtigt dasWirkstoffgemisch einige Milben, Fa-denwürmer, Pilze, Bakterien und sogarViren. Die wirksamen Konzentrationensind äußerst gering. Oft reicht schon

eine 0,01%ige Verdünnung aus, um diePflanzenschädlinge erfolgreich zubekämpfen. Da die Wirkung sehr spezi-fisch auf die Insektenphysiologie be-schränkt ist, bleiben andere Tiere, wieauch Menschen und Pflanzen bei denverwendeten Konzentrationen unbeein-trächtigt.

Die Applikation des verdünntenNiemöls erfolgt durch das Bespritzender Pflanzen (Abb. 5). Die meistenSchadinsekten nehmen die Wirkstoffeauf den Blättern wahr und vermeidenden Kontakt mit der behandelten Pflan-ze. Sollten die Insekten jedoch mitNiemöl behandelte Pflanzenteile auf-nehmen, so kommen die Wirkstoffe vollzur Wirkung. Dabei greifen die Sub-stanzen vorwiegend in den Hormon-haushalt der Insekten ein, der die Ent-wicklung und Fortpflanzung der Insek-ten steuert. Mit dem Ausschlüpfen ausdem Ei beginnt die mit mehreren Häu-tungen verbundene Wachstums- undEntwicklungsphase der Insektenlarven,die unter anderem durch das Häutungs-hormon Ecdyson gesteuert wird. Die imNiem enthaltenden bioaktiven Substan-zen ähneln in ihrer Struktur stark demEcdyson, haben jedoch nicht seine Wir-kung [11]. Durch die Anreicherung desinaktiven „Niem-Ecdysons“ wird demInsekt vorgetäuscht, ausreichende Men-gen dieses Hormons produziert zuhaben, was die Produktion des echtenEcdysons und damit die Insektenent-wicklung gehemmt. Die Folge ist, dasssich die Larven nicht zum geschlechts-reifen Adult entwickeln können. DieSchadinsektenpopulation stirbt infolge-dessen aus. Im Gegensatz zu vielen an-deren Pflanzenschutzmitteln wirktNiem nicht sofort, sondern erst nach ei-

nigen Tagen, abhängig von der Zeit,welche die jeweiligen Insekten zur Ent-wicklung benötigen (Abb. 6). Im oberenTeil der Abbildung 6 wird deutlich dassdie Larven mit Niem nach 1 d keine Ge-wichtszunahme mehr haben, d.h. keinePflanzenschädigung da keine Blattauf-nahme stattfindet. Der untere Teil derAbbildung 6 zeigt, dass die Mortalitätnach 7 d bis 10 d eintritt.

� ResistenzbildungunwahrscheinlichEines der Kernprobleme beim Ein-

satz herkömmlicher Pflanzenschutzmit-tel ist die Ausbildung von Resistenzenbei den Zielorganismen [5, 9]. Oftmalsreichen schon wenige Jahre, bis die Or-ganismen gegenüber dem Pflanzen-schutzmittel unempfindlich sind. Diesberuht zumeist darauf, dass herkömmli-che Pflanzenschutzmittel nur eine wirk-same Substanz enthalten. Durch die ge-netische Variabilität besteht so für dieZielorganismen die Möglichkeit, meta-bolische Abwehrmechanismen gegenden Wirkstoff zu entwickeln. Ein klassi-sches Beispiel ist die Malaria übertra-gende Anopheles-Stechmücke, die bin-nen weniger Jahre resistent gegenüberdem Insektizid DTT wurde [9].

Die komplexe Mischung von mehre-ren wirksamen Substanzen im Niemwirkt an vielen Stellen auf den Stoff-

Abb.5:Applikation der Niemwirkstoffe durch Sprit-zen. Wegen der Ungefährlichkeit für den Men-schen ist kein Atemschutz notwendig.

Abb. 6:Die Wirkung von NeemAzal-T/S auf Blattwespenlarven.0 Tage entspricht dem Zeit-punkt der Behandlung.



wechsel der Insekten. Dies hält dieWahrscheinlichkeit der Resistenzbil-dung hinreichend gering. Laborversu-che ergaben z.B. bei der Kohlmotte,dass sie auch nach 35 Generationen ge-nauso empfindlich gegenüber Niem rea-gierte wie die erste Generation [6].

� Die Wirkungvon Niem auf NützlingeIm biologischen Pflanzenschutz wer-

den vielfach Organismen eingesetzt, fürdie die Schadinsekten eine Nahrungs-quelle darstellen. Herkömmliche Pflan-zenschutzmittel unterscheiden in derRegel nicht zwischen Schädling undNützling. Alle Insekten werden glei-chermaßen getötet. Anders beim Niem:Werden von räuberischen NützlingenSchädlinge aufgenommen die zuvor mitNiem behandelte Pflanzen gefressenhaben, so bleiben die Nützlinge meistunbeschadet. Dies liegt daran, dass dieKonzentrationen im Schädling so ge-ring sind, dass sie auf den Nützling ohneWirkung bleiben. Auf höher organisier-te Organismen wie Echsen und Vögelbleibt Niem ohnehin vollkommen ohneWirkung. Wie weiter unten noch darge-stellt wird, hat Niem für viele Tiere undden Menschen sogar vielfache positiveEigenschaften. Somit stellt Niem einÖkosystem schonendes Insektizid dar.

� Niempresskuchen alsDünger und ViehfutterWie bereits angesprochen, bleibt bei

der Herstellung von Niemöl aus Samender Niempresskuchen übrig. In ihm be-finden sich noch in geringerer Dosis diebioaktiven Wirkstoffe, vor allem aberNährstoffe und Mineralien, die sich her-vorragend für die Pflanzendüngung eig-nen. Durch die verbliebenen Wirkstoffehat der Niempresskuchen darüber hin-aus noch vielfältige positive Eigen-schaften. So werden an den Wurzelnfressende Fadenwürmer und Insekten-larven, aber auch Termiten abgehalten.Als Zusatz zu herkömmlichem Harn-stoffdünger steigert der Niempressku-chen die Stickstoffaufnahme der Pflan-zen [8]. Diese Wirkung ist wiederum inden verbliebenen Substanzen begrün-det. Im Boden lebende Bakterien stehenmit den Pflanzen in Konkurrenz. Sieverwandeln die einzige für die Pflanzezugängliche Stickstoffform des Dün-gers, das Nitrat (NO3

-) in Stickstoffgas

(N2), das die Pflanzen nicht verwertenkönnen. Dieser Stoffwechselprozess derBakterien wird als Denitrifikation be-zeichnet. Die Inhaltsstoffe des Niem-presskuchens hemmen die Aktivität die-ser denitrifizierenden Bakterien undsteigern so die Nutzung des Stickstoff-düngers durch die Pflanzen.

Auch als Beimengung zu Viehfutterlässt sich der Niempresskuchen verwen-den [8]. Trotz seines bitteren Ge-schmacks werden 0,1 bis 1%ige Beimi-schungen vom Vieh ohne weiteres ak-zeptiert. Interessanter Weise hat derNiempresskuchen auch bei dieser An-wendung überaus positive Eigenschaft.Es wurde nachgewiesen, dass die Wirk-stoffe bei der Darmpassage nichts vonihrer Wirkung einbüßen. Aus diesemGrunde verhindern sie die Entwicklungvon Insektenlarven im Tierkot und wir-ken so zahlreichen Krankheitsüberträ-gern entgegen.

� Die Verwendung von Niemin der MedizinErst seit wenigen Jahren findet Niem

auch im Westen als Medizin und Kos-metikum Anwendung. Das Hauptan-wendungsgebiet sind Hauterkrankun-gen. Beispielsweise werden am Evange-lischen Krankenhaus Bethanien in Iser-lohn seit 1994 Patienten mit Krätze (Be-fall mit Krätzmilben) erfolgreich miteiner Niemsalbe der deutschen FirmaTrifolio-M behandelt [12]. Die Applika-tion erfolgt auf die Haut in Form vonNiemöl oder aus den Niemblättern ge-wonnen Extrakten. Es sind in ersterLinie Bakterizide, Fungizide und ent-zündungshemmende Wirkstoffe desNiems, die hierbei ihre Wirkung entfal-ten. Es wird vermutet, dass das Azadi-rachtin der Hauptwirkstoff ist, jedoch istdie Wirkungsweise im Einzelnen nochnicht untersucht. Sicherlich ist es dieGesamtheit der in den Niemextraktenenthaltenen Verbindungen, die ihreWirkung entfalten und sich wechselsei-tig (wie bei der Anwendung als Insekti-zid) synergistisch beeinflussen.

Auch durch Viren ausgelöste Krank-heiten wie Pocken, Windpocken, War-zen und Herpes werden durch Behand-lung der Haut gemildert und sogar ge-heilt [8]. Darüber hinaus wird die stimu-lierende Wirkung von Niem auf die Im-munabwehr des Menschen von ver-schiedenen Wissenschaftlern diskutiert.

� Hessisches Unternehmenwidmet sich dem NiemGemeinsam mit seiner Frau Jenny

Kleeberg gründete Dr. Hubertus Klee-berg 1985 die Firma Trifolio-M GmbHin Lahnau in Mittelhessen. Im Vorder-grund stand von Anfang an die Extrakti-on von Pflanzeninhaltsstoffen, wie zumBeispiel dem Blattgrün Chlorophyll.Seit 1988 beschäftigt sich die Trifolio-M GmbH auch mit der Extraktion undCharakterisierung der Wirkstoffe desNiembaums. Mittlerweile sind zwei Ex-traktionsverfahren patentiert und es sindeine Reihe unterschiedlicher, auf Niembasierender Produkte entstanden.

Neben Niemsalbe, Niemshampoound reinen Nieminhaltsstoffen vertreibtdie Firma ein Pflanzenschutzmittel na-mens NeemAzal-T/S. Seit einigen Jah-ren arbeitet das Unternehmen mit einerindischen Firma zusammen. Die Isolie-rung der technischen Wirkstoffe und dieHerstellung der Produkte wird aussch-ließlich in Indien durchgeführt. Das hes-sische Unternehmen versorgt dagegenden europäischen Markt mit den Er-zeugnissen.

DanksagungFür die Überlassung der Photos und Daten für die Abbil-dung 6 dankt der Autor Dr. Hubertus Kleeberg von derTrifolio-M GmbH.

Literatur[1] Thompson, M. (1997) Whole Foods Magazine 8: 12-15[2] Franke, W. (1989) Nutzpflanzenkunde, 4. Auflage,Georg Thieme Verlag, Stuttgart[3] Simpson, B.B. & Ogorzaly, M.C. (1995) EconomicBotany, 2. Auflage, MacGraw-Hill Verlag, New York[4] Zebitz, C.P.W. (1998) In: Biologische Pflanzen-schutzverfahren im Erwerbsobstbau, Hrsg.: Kienzle, J.und Zebitz, C.P.W., Deutsche Bundesstiftung Umwelt[5] Wünschiers, R. (2001) Gentechnik im Pflanzen-schutz: Ist die Chemie am Ende? CLB 52: 48-56[6] Schmutterer, H. (Hrsg.) (1995) The neem tree, VCH-Verlag, Weinheim[7] Wünschiers, R. & Borzner, S. (1997) SekundärePflanzeninhaltsstoffe und ihre Bedeutung für Pflanze undMensch. CLB 48: 466-471[8] Norten, E. (1997) Wunderbaum Niem, Verlagsgesell-schaft, Köln[9] Heitfuß, R. (1987) Pflanzenschutz, 2. Auflage, GeorgThieme Verlag, Stuttgart[10] WHO/UNEP Report (1989)[11] Schlee, D. (1992) Ökologische Biochemie, 2. Aufla-ge, Gustav Fischer Verlag, Jena[12] Knust, F.J. (1998) In: Neem Ingredients and Phero-mones, Hrsg.: Kleeberg, H., Trifolio-M GmbH, Lahna

AUFSÄTZE


Die Darmstädter Hochschulen be-treuen seit vier Jahren ein Studien-projekt für besonders begabte Ju-gendliche. Dies sind sowohl solcheKinder, die durch sehr gute schuli-sche Leistungen auffallen und/oderKlassen übersprungen haben, alsauch sog. Underachiever (Minderlei-ster), die wegen einer (von einemPsychologen festgestellten) Hoch-begabung in der Schule soweit un-terfordert sind, dass sie im Unter-richt abschalten, deshalb Vieles ver-passen, schlechte Arbeiten schrei-ben und oft auch ein negatives So-zialverhalten zeigen. An 9-10 Freita-gen pro Semester, - vom regulärenSchulunterricht befreit, aber mit derAuflage, den verpassten Stoff nach-zuholen -, besuchen die Mädchenund Jungen spezielle Veranstaltun-gen in Chemie, Physik, Umwelttech-nik, EDV, Mathematik, Volkswirt-schaftlehre, Philosophie, Literatur,Rhetorik, Spanisch oder Japanisch.

Die Chemiekurse – über zweiwurde bereits berichtet [1, 2]– sprechen vor allem Schüler

der Klassen 5-8 an, die in der Schulenoch keinen Chemieunterricht habenbzw. gerade den Anfangsunterricht er-leben. Es wird deshalb kein Fachwis-sen vorausgesetzt. Die Kurse sollenmöglichst wenig schulischen Lern-stoff vorweg nehmen, um zu vermei-den, dass sich die Kinder später in derSchule noch mehr langweilen. Viel-mehr sollen Aspekte der Chemie, diein der Schule üblicherweise zu kurzkommen, beleuchtet und dadurch In-teresse für das Fach geweckt werden.Durch umfangreiche Hausaufgabensoll insbes. den Underachievern ver-mittelt werden, dass ihre Hochbega-bung nicht allein für eine Hochlei-stung im Leben ausreicht, sondern dasdazu auch harte Arbeit und Fleißgehören. Mindestens die Hälfte derKurszeit umfasst experimentelle Ar-

beiten, so dass psychomotorischeFähigkeiten der Jugendlichen geför-dert werden, was im Schulunterrichtnur selten der Fall ist. Großer Wertwird darauf gelegt, dass die Teilneh-mer den Verlauf und die Intention derKurse vor Freunden, Eltern und Leh-rern in einer Abschlusspräsentationsouverän vorstellen können.

Der Chemiekurs im Herbst 2001(5x180 Minuten) stand unter demMotto „Kulturwissenschaft Chemie“.Die zehn Teilnehmer sollten erfahren,wie die Chemie die Kulturgeschichteder Menschheit geprägt hat und immernoch prägt.

� ExperimenteJeder der im Stationsbetrieb durch-

geführten Versuche (s. Kasten) hat kul-turhistorische Bedeutung. Einige Bei-spiele: Der Umgang mit Gips und Kalkerlaubte es den Menschen, aus Holz-hütten in feste Häuser zu ziehen. Dierelativ leichte Herstellbarkeit von Kup-fer hat die Bronzezeit ermöglicht. MitHilfe der Tinte (Berliner Blau) konntendas Wissen und die Werke der Men-schen zu Papier gebracht und überlie-fert werden. Das Färben von Glas undPorzellan (mit Rinmanns Grün) ist imKunsthandwerk unverzichtbar. Düngerhaben erheblich zum Anstieg der Welt-bevölkerung beigetragen, und ohneDünger ist die Ernährung der gesamtenMenschheit unmöglich. Aspirin istmehr als ein Synonym für wenigerSchmerz; die Herstellung von Arznei-mitteln ist eine der großen ethischenVerpflichtungen der Chemiker zumWohle der Menschheit. Dies wurde impraktikumbegleitenden Seminar erläu-tert und diskutiert.

� Referate und AufsätzeJeder Schüler hielt ein Kurzreferat,

das auf Texten aus der chemiehistori-schen Literatur [3-7] bzw. alternativenLehrbüchern (Auweia Chemie! [8], ImReich der Elemente [9]) basierte.

Der erste Vortrag befasste sich mitden Intentionen, Denk- und Arbeits-weisen der Alchemisten. Besondersfaszinierend war es für die Schüler,wie die Alchemisten versuchten, diePhänomene des Makrokosmos im Mi-krokosmos, – in der Retorte –, wieder-zufinden und z.B. die aufsteigendenDämpfe bei einer Destillation mit denBewegungen der Himmelskörper ver-glichen und wie und warum die Alche-misten – wie Goethes Faust – wissenwollten, was die Welt im Innersten zu-sammen hält [3].

Im zweiten Referat wurde dasLeben und Werk des Paracelsus vor-gestellt, der es nicht für wichtig hielt,Gold und Silber herzustellen, sondernvielmehr Arzneimittel gewinnen woll-te, um sie gegen die Krankheiten derMenschen zu richten, der also dieBrücke zwischen Alchemie und Medi-zin baute [4].

Es folgte eine Ausführung über dieAnfänge und Prinzipien der Chemo-therapie, wobei die Pionierarbeitenvon Pasteur, Ehrlich, Fleming, Kochund Domagk im Zentrum standen [5].

In den Referaten über Sprengstoffeund Dünger [6] wurde die Janusköp-figkeit der Chemie besonders deutlich.Sprengstoffe - die Chemie befasst sichdefinitionsgemäß mit Stoffen – sindzur Arbeitserleichterung in der Bauin-dustrie nicht mehr wegzudenken, siekönnen aber auch missbraucht werdenund todbringend sein. Zum ThemaDünger gehörten u.a. auch die Arbei-ten von Haber [7]. Dessen wissen-schaftliche Leistung zur Fixierung vonStickstoff aus der Luft wurde von denSchülern in höchsten Tönen gelobt,sein persönliches Verhalten bei derVerwendung seiner Erfindung fürKriegszwecke stieß auf Unverständnisund zu Recht auf Missbilligung.

Die Vorträge über Kunst- [8] undFarbstoffe [6] wurden durch Aufsätze„Kunststoffe in meinem Leben“ bzw.„Farben in meinem Leben“ ergänzt, die

Naturwissenschaftliche Bildung fördern

Kulturwissenschaft Chemie –ein Kurs für hochbegabte Schüler

Prof. Dr. Volker Wiskamp, Fachhochschule Darmstadt


die Schüler zuhause schreiben und indenen sie ihren persönlichen Bezug zuden Praktikumversuchen herstellen soll-ten. Ein Schüler schilderte, wo ihm übe-rall Kunststoffe begegnet und schlossseinen Text: „Überall bin ich vonKunststoffen umgeben. Wie war eigent-lich das Leben, bevor es diese Materia-lien gab?“ Deutlicher kann es wohlkaum ausgedrückt werden, wie Kunst-stoffe das menschliche Leben bestim-men. Ein anderer Schüler beendete sei-nen Aufsatz über Farben ganz einfach:„Ich mag Farben.“ Zuvor hatte er sehremotional geschildert, welche Farbenwelche Gefühle bei ihm hervor rufen.Sich über die sinnliche Stofferfahrungdem Fach Chemie zu nähern, passt indas oben erläuterte Konzept des Kurses,der die Chemie anders vermitteln willals in der Schule (vgl. [10]).

Zwei weitere Aufsätze hatten dieÜberschriften „Bin ich ein Umwelt-schützer oder Umweltsünder?“ und

„Wie erhalte ich meine Gesundheit?“.Der erste Aufsatz knüpfte an die Expe-rimente zur Wasser- und Luftreinhal-tung an. Sein Fazit: Sicherlich hat dieChemie viele Umweltprobleme ge-schaffen. Aber genauso wahr ist es,dass Umweltschutz ohne Chemienicht möglich ist, denn alle Verfahrenzur Reinhaltung von Wasser, Luft undBoden basieren auf chemischen Prin-zipien. Interessant war es für die Ju-gendlichen, Analogien zwischen Um-weltschutz und Schulmedizin zu er-kennen. So wie ein starkes Oxidati-onsmittel im Wasser reduktiv entgiftetwird, wird eine Entzündung immenschlichen Körper mit einem Ent-zündungshemmer bekämpft. Allge-mein: Gegen eine Krankheit – der Um-welt oder des Menschen – wird ein ge-eignetes Gegenmittel eingesetzt. InHinblick auf ihren Gesundheitsschutzhaben die Schüler in ihren Texten aberklar betont, dass medizinische Hilfe

dazu nicht ausreicht, sondern dass ge-sunde Ernährung, ausreichende Bewe-gung und stressfreies Leben ebenfallswichtig sind.

Das letzte Einzelthema war der Ent-stehung des Universums [9, 11] ge-widmet. Die Jugendlichen wurdendavon überzeugt, dass die Chemieauch zur Klärung der uralten Frage derMenschen „Was war am Anfang?“ ei-niges beitragen kann.

� EvaluationSchriftlich befragt, äußerten sich die

Teilnehmer mit den Inhalten und demAblauf des Kurses sehr zufrieden. Dieexperimentelle Arbeit und das Spre-chen über die Bedeutung der Chemiefanden sie besonders gut. Alle Schülerfühlten sich angemessen gefordert.

BegleitmaterialEin 16seitiges Begleitmaterial (Organisatorisches, de-taillierte Versuchsvorschriften mit weiterführenden Fra-gen, kurze Sicherheitsbelehrung, einige von den Ju-gendlichen verfasste Texte, Fragebogen zur Evaluationdes Kurses) kann beim Autor angefordert werden.

Literatur[1] V. Wiskamp, Gründung einer virtuellen Chemiefir-

ma - ein Projekt hochbegabter Jugendlicher, Chemie& Schule 16 (2001), Heft 2, S. 11-14.

[2] V. Wiskamp, Industrielle Chemie - Wissenschaft,Anwendung und Kommunikation; eine Arbeitsge-meinschaft hochbegabter Schüler, CLB 52 (2001),Heft 8, S. 304.

[3] R. Sachtleben, A. Hermann, Diese Vollendung heis-set Alchimia. In: Große Chemiker, Battenberg Ver-lag, Stuttgart 1960, S. 10-13.

[4] F. Strunz, Theophrastus Paracelsus. In: G. Bugge(Hrsg.), Das Buch der großen Chemiker, Band I,VCH, Weinheim 1979, S. 85-98.

[5] R. Sachtleben, A. Hermann, Chemotherapie. In:Große Chemiker. Battenberg Verlag, Stuttgart 1960,S. 144-147.

[6] W. Strube, Explosivstoffe - Düngemittel - Farbstoff-synthesen. In: Der historische Weg der Chemie,Band II, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindu-strie, 2. Aufl., Leipzig 1986, S. 146-161.

[7] D. Stoltzenberg, Fritz Haber, VCH, Weinheim 1994.[8] E. Unger, Die hohe Kunst der Kunststoffe. In: Au-

weia Chemie!, Wiley-VCH, Weinheim 1998, S.119-130.

[9] P. W. Atkins, Die Entstehung der Regionen. In: ImReich der Elemente, Spektrum Verlag, Heidelbergund Berlin 2000, S. 79-92.

[10] J. Soentgen, Die sinnliche Stofferfahrung und ihreBedeutung für den Chemieunterricht, Staatsex-amenarbeit, Universität Frankfurt am Main 1993.

[11] R. E. Dickerson, I. Geis, Die Entstehung des Uni-versums. In: Chemie - eine lebendige und anschau-liche Einführung, VCH, Weinheim 1990, S. 160-166.

KontaktProf. Dr. Volker Wiskamp, Fachhochschule Darmstadt,Fachbereich Chemie- und Biotechnologie,Hochschulstraße 2, D-64289 DarmstadtE-Mail: [email protected]

1 Bau- und Werkstoffe1.1 Gips1.2 „Kalkbrennen“ und „Kalklöschen“1.3 Gefärbtes Boratglas1.4 Nylon1.5 Polyurethan-Schaum1.6 Kupfer-Zementation

2 Farben2.1 Rinmanns Grün2.2 Berliner Blau 2.3 Küpenfärbung mit Indigo2.4 Beizenfärbung mit Alizarin sowie

Aluminium- und Eisensalzen

3 Energie und Umwelt3.1 Bestimmung der Kennzahl von

Otto-Kraftstoff

3.2 Abwasserreinigung3.2.1 Neutralisation3.2.2 Entgiftung eines starken Oxi-

dationsmittels durch Reduktion3.2.3 Entfernung von Schwermetallen3.2.4 Entfernung von Farbstoffen3.3 Luftreinhaltung durch

Gasadsorption

4 Ernährung, Hygiene und Gesundheit

4.1 Dünger4.1.1 Diammoniumhydrogenphosphat4.1.2 Calciumdihydrogenphosphat4.1.3 Calciumnitrat4.2 Waschmittel-Zeolith A 4.3 Aspirin

Versuche in dem Praktikum

RubikonAgentur & Verlagfür Wissenschaftund Technik

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CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 53. Jahrgang, Heft 2/2002 M9

Die CLB-Beilage für Ausbildung in Chemie, Labortechnik,Chemietechnik, Biologie und Biotechnik

Redaktion: R. Ellmer, Am Kornfeld 49, 58239 Schwerte

Februar 2002

Teil 13: Besondere Geschenke vonPauling für Lehrer und Schüler: Pro-bleme für den hinterfragenden Che-mieunterricht

Fragt man Chemiebeflissene (gleich-gültig auf welchem Niveau sie mit Che-mie befasst sind) nach Paulings EN-Skala, so wird von den meisten Lernen-den und Lehrenden u. a. geantwortet:„Auf Paulings EN-Skala hat das Fluor-atom den Wert 4. Das wurde von Paulingwillkürlich so festgelegt.“ Dieses Wissenzählt heutzutage zur „Allgemeinbil-dung“; es wird in den allermeisten Lehr-büchern der Chemie unter der Rubrik„Chemische Bindung“ an der Stelle ver-mittelt, wo der Text von der Atombin-dung zur Ionenbeziehung überleitet. Ge-naue und insgesamt schlüssige Informa-tionen, warum Pauling dem Fluoratomgerade den EN-Wert 4 zuordnete, findetman in keinem Lehrbuch, aber auch inkeiner Fachzeitschrift, obwohl PaulingsEN-Skala von sehr vielen Autoren be-schrieben und diskutiert wurde.

Das muß verwundern, da doch heuteeine solide Kenntnis naturwissenschaftli-cher Zusammenhänge bei vielen Berufenvorausgesetzt wird. So kann man bei-spielsweise im Vorwort eines Chemie-Lehrbuches für Studierende der Human-medizin lesen: „Ärztliches Handelnerfordert neben einer fundierten Ausbil-dung in den medizinischen Teildiszipli-nen auch eine solide Kenntnis natur-wissenschaftlicher Zusammenhänge.“(Michael Rasig: Chemie, ISBN 3-7945-1883-7). Dieses Buch „versucht durcheine bewußte Auswahl medizinisch rele-vanter Sachzusammenhänge das Interes-se für Chemie beim Studenten zu

Die EN-Werte und ihre Historie wecken. Es orientiert sich dabei am der-zeitig gültigen Gegenstandskatalog fürdie medizinische Ausbildung in Deutsch-land, der die Lehrinhalte verbindlich vor-schreibt.“ Wie zu erwarten, findet man indiesem Buch auch Informationen überden Begriff „Elektronegativität“ undPaulings EN-Skala. Auf Seite 17 kannman beispielsweise lesen:

„Der Begriff Elektronegativität (EN)wurde eingeführt, um das Maß für dieElektronenanziehung eines Atoms ineiner Bindung quantifizieren zu können.Es handelt sich dabei um eine relativeGröße mit Werten zwischen 0 und 4,00.Die höchste Elektronegativität erhält dasElement Fluor, willkürlich mit dem Wert4,0. Das bedeutet, daß das Fluoratomunter allen Elementen des Periodensy-stems die höchste Tendenz hat, Elektro-nen anzuziehen. [...].

Die Elektronegativität wurde von Pau-ling aus den Bindungsdissoziationsener-gien berechnet:

1EN = (DAA+ DBB)

2

Zwischen Elementen mit stark unter-schiedlicher Elektronegativität bildensich bevorzugt Ionenbindungen aus.“

Kann es sein, daß jemand bei ernsthaf-ten Bemühungen, solide Kenntnisse übernaturwissenschaftliche Zusammenhängezu erwerben, das Dargebotene nichthinterfragt und die gegebene Formel hin-nimmt?

Paulings EN-Konzept (wie es bisherin der Literatur dargelegt wurde) ist dieHerausforderung, den genialen Gedan-kensprüngen seines Urhebers und den oftweniger genialen Gedankensprüngenderer, die es in Lehrbüchern und Fach-

aufsätzen kommentierten, mit kleinenSchritten bedächtig nachzugehen.

Paulings 100. Geburtstag war für michder Anlaß, Lernende und Lehrende derChemie einzuladen, sich etwas genauermit dem EN-Konzept zu befassen. DieCLB-Beilage für Ausbildung in Chemieerscheint mir geeignet, den gewünschtenLeserkreis zu erreichen. Ich danke HerrnReinhold Ellmer, dem Redakteur desCLB-Memorys, daß er mir bei der Reali-sierung meines Vorhabens mitFreundlichkeit und großer Erfahrung be-hilflich war.

Wer sich ernsthaft mit den EN-Wertenund ihrer Historie befaßt, muß einsehen,daß die EN-Werte nicht als wohlgeordne-ter Lehrgegenstand verfügbar sind. Auchden Lehrern der Chemie gibt PaulingsTun und Entdecken Rätsel auf. Jedenfallssollte jeder, der sich ersthaft mit dem EN-Konzept befaßt, neben den Tatsachenauch die ungelösten Probleme sehen.

Besonders die Lehrbücher, die durcheine bewußte Auswahl relevanterSachzusammenhänge das Interesse fürChemie beim Studenten wecken wollen,sollten wenigstens auf die Probleme desEN-Konzeptes hinweisen. Besser ist esfreilich, wenn Lehrende und Lernendedie Chance nutzen, durch gründlicheBearbeitung des EN-Konzeptes mitein-ander zu erleben, wie aus Beobachtungen(der Ionizität chemischer Moleküle) nachund nach eine physikalische Größe wird(oder, wie es bei der Elektronegativität jawirklich ist: erst noch werden soll!).

Das EN-Konzept ist ein zentralesThema der Chemie, auf das in keiner Ni-veauebene des Chemieunterrichts ver-zichtet werden kann. Es eignet sichbesonders für Lehrer höherer Lehranstal-

M10 CLB Chemie in Labor und Biotechnik, 53. Jahrgang, Heft 2/2002

ten, das exemplarische Lehren nach Mar-tin Wagenschein bzw. das forschend-ent-wickelnde Unterrichtsverfahren nachHeinz Schmidkunz gemeinsam mit denSchülern zu genießen. Für den Hoch-schulbereich ist das EN-Konzept eineHerausforderung, tätig zu sein: hält esdoch viele Aufgaben für Seminar- undDiplomarbeiten bereit.

(Hochschul)-Lehrer, die sich für dasEN-Konzept interessieren (und es genü-gend kennen), sollten die ungelösten Pro-bleme als Denkanstöße verwenden und(gemeinsam mit den Lernenden) alsmögliche Tätigkeitsfelder definieren. ImIdealfall sollten diese Tätigkeitsfelderbearbeitet werden: „Anstatt in Eile alleEinzelheiten eines viel zu ausgedehnten

Pensums durchzunehmen, sollte sich derLehrer auf ein paar Aufgaben von wirk-lich wesentlicher Bedeutung konzentrie-ren und diese mit Muße und Gründlich-keit behandeln. Die Schüler sollten alleAspekte der Aufgabe, die ihnen auf ihrerStufe zugänglich sind, untersuchen; siesollten die Lösung selbst entdecken, siesollten, unter Führung des Lehrers, Kon-sequenzen der Lösung voraussehen. Aufdiese Art kann eine Aufgabe zu einer re-präsentativen Aufgabe werden, zu einerAufgabe, die für ein ganzes Kapitel derWissenschaft exemplarisch ist. [...]. Ichbetone noch einmal, daß die passendeBehandlung einer einzigen Aufgabe derZugang zu, oder das exemplarische Bei-spiel für einen ganzen Zweig der Wissen-

Tätigkeitsfelder, deren erfolgreiche Bearbeitung einige Probleme des EN-Konzeptes lösen würde

1. Es ist zu untersuchen, welche Wahrheit hinter der Tatsache steht, daß zwei gleichwertige Definitionsgleichungen für Paulings EN-Werte existieren. Mit anderen Worten: Man leite Konsequenzen aus beiden Definitionsgleichungen ab.

2. Es ist darzulegen, daß Mullikens Berechnungsvorschläge zu Werten führen, die nur grob mit Paulings EN-Werten korrelie-ren, wenn alle Hauptgruppenelemente in die Regressionsanalysen einbezogen werden.

3. Die Plausibilität des von Pauling festgelegten Fixpunktes XH = 2,05 ist unter Berücksichtigung der in Tätigkeitsfeld 2 erar-beiteten Ergebnisse kritisch zu diskutieren.

4. Ein im physikalischen Sinne besonders plausibler Fixpunkt für Paulings EN-Skala ist zu suchen. Mit anderen Worten: Paulings Intervallskala sollte endlich in eine sinnvolle Verhältnisskala umgewandelt werden.

5. Die Relevanz der in Tätigkeitsfeld 4 erarbeiteten Verhältnisskala muß kritisch diskutiert werden (beispielsweise unter Einbeziehung der von Gordy gegebenen Formel zur Berechnung der Kraftkonstanten chemischer Bindungen).

6. Es ist zu klären, ob eine der „modernen“ „EN-Skalen“ ursächlich mit Paulings EN-Skala zusammenhängt. Mit anderen Worten: Man sollte versuchen, ob eine der neuen EN-Skalen demonstrativ (d. h. algebraisch!) mit Paulings EN-Skala ver-knüpft werden kann. Wenn es gelänge, diese Arbeit erfolgreich durchzuführen, dann wäre das Ursprüngliche so in das Neueeingebettet, daß man weiterhin von der EN-Skala sprechen könnte.

7. Eine vergleichende Wertschätzung der verschiedenen EN-Skalen ist unerläßlich. Es muß untersucht werden, ob Paulings Wort noch gilt: Despite the many variations on a theme, it is fairly clear that the original electronegativity scale, or one that differs only slightly from it, should be used in the discussion of the properties of substances and thenature of chemical reactions. – Die Spreu muß vom Weizen getrennt werden, denn: „Es ist nicht alles Gold, was glänzt.“

Die Bearbeitung der aufgezeigten Tätigkeitsfelder verspricht besonderen Lohn, denn[...] es ist ein groß Ergetzen,

sich in den Geist der Zeiten zu versetzen;zu schauen, wie vor uns ein weiser Mann gedacht,

und wie wirs dann zuletzt so herrlich weit gebracht.(Goethe)

Wer sich mit den o. g. Aufgaben befaßt, ist eingeladen, seine Lösungsvorschläge mit denen des Autors zu vergleichen.Der Autor freut sich auf Diskussionen über Lösungen zu den gestellten Aufgaben.

Anschrift des Autors: Harald Richter, Caronstraße 4, 42389 WuppertalE-Mail-Adresse: [email protected]

schaft werden kann. Im Hinblick aufdiese und ähnliche Erwägungen habe ichmir erlaubt, in § 14.2 zu sagen, daß sichDenken, wenigstens in erster Annähe-rung mit dem Lösen von Aufgabenidentifizieren läßt.“ (Georg Pólya: VomLösen mathematischer Aufgaben [Ein-sicht und Entdeckung, Lernen und Leh-ren] Basel 1967, Band 2, Seite 186).

Wann könnte das exemplarische Leh-ren nach Martin Wagenschein bzw. dasforschend-entwickelnde Unterrichtsver-fahren nach Heinz Schmidkunz bessergelingen, als wenn die Lehrer gemeinsammit den Schülern nach unbekannten Lö-sungen suchen? – Lehrer und Schülerverdanken Pauling ganz besondere Ge-schenke.


Mikrobiologie: Kultur aerober Bakterien, Teil 2

Friedhelm Keller, Remscheid

8. Die Arbeitsschritte für die Isolie-rungEs werden hier behandelt:– Gramfärbung von der Ausgangs-

kultur.– Kolonien durch fraktionierten Aus-

strich gewinnen.– Anlegen von Schrägröhrchen zur

Stammhaltung.– Kolonien durch Gramfärbung auf

Reinheit prüfen.

8.1 Gramfärbung von der Ausgangs-kultur

Ziel: Es soll festgestellt werden, ob inder Ausgangskultur Mikroorganismen zufinden sind und ob sich diese gegebenen-falls zellmorphologisch und im Gramver-halten unterscheiden. Nach ihrem Färbe-verhalten kann man Bakterien in zweiGruppen einteilen, die Gram-positiven(Gpos) und die Gram-negativen (Gneg).

Die von dem dänischen Pathologen H.C. Gram 1884 entwickelte Färbung hatdiagnostische Bedeutung, da mit der Zu-gehörigkeit zu einer der beiden Gruppenauch medizinisch relevante Eigenschaf-ten wie Sensibilität gegenüber Antibioti-ka verbunden sind. Der Unterschied imFärbeverhalten beruht auf der unter-schiedlichen Struktur der Zellwand bei-der Gruppen. Nach der Färbung mit demblaufärbenden Karbolgentianaviolettlässt man eine Iodlösung auf die Zelleneinwirken; hierdurch entsteht in den Zel-len ein blauer Farblack.

Bei der anschließenden Einwirkungvon Ethanol/Aceton wird bei den Gneg-Bakterien (2 nm dicke Mureinschicht inder Zellwand) der Lack aus der Zelle her-ausgewaschen, während bei den Gpos-Zellen (15 nm dicke Mureinschicht) derLack die Wand nicht passieren kann undin der Zelle bleibt. Das Murein ist einPeptidoglykan, welches maßgeblich ander Zellwandstruktur beteiligt ist. ZurSichtbarmachung der durch das Ethan-ol/Aceton entfärbten Gneg-Zellen wirdmit Karbolfuchsin (rot) als Kontrastmit-tel nachgefärbt.

Die Gpos-Zellen erscheinen im mi-kroskopischen Bild blau und die Gneg-Zellen rosa. Meist deutet eine makrosko-pische Betrachtung des Ausstrichs dasschon an. Da ein eindeutiges Färbeergeb-

nis oft vom Alter der Kultur abhängt,sollte man, wenn möglich, junge und alteKulturen vergleichend prüfen. Viele spo-renbildenden Bakterien reagieren gram-labil. Die Färbung wird meist mit Färbe-sets durchgeführt, die der Handel anbie-tet. Wir wollen hier ein klassisches Ver-fahren mit selber hergestellten Lösungenbeschreiben. Gebraucht werden:

Stammlösung von Gentianaviolett 10 g Gentianaviolett werden mit 100

ml Ethanol (σ = 0,96) gemischt. ZumLichtschutz Braunglasflasche verwen-den. Man lässt 2 bis 3 Tage unter gele-gentlichem Umschütteln stehen und fil-triert dann. Das Filtrat ist die Stammlö-sung.

Karbol-Gentianaviolett-Färbelösung10 ml Gentianaviolett-Stammlösung +

1 g Phenol werden ad 100 ml mit aquademin. gelöst. Das zur Färbung benötigteVolumen ist direkt vor der Färbung in einBlockschälchen zu filtrieren.

Lugolsche Lösung2 g Kaliumiodid in einigen ml aqua

demin. lösen und in dieser konzentriertenLösung 1 g Iod lösen. Danach ad 300 mlmit aqua demin. auffüllen.

Fuchsinstammlösung nach Ziehl10 g standardisiertes Fuchsin werden

mit 100 ml Ethanol (σ = 0,96) gemischt.Man lässt lichtgeschützt 2 bis 3 Tageunter gelegentlichem Umschütteln stehenund filtriert dann. Das Filtrat ist dieStammlösung.

Karbolfuchsin-Färbelösung10 ml Fuchsinstammlösung nach

Ziehl + 90 ml aqua demin. Das zur Fär-bung benötigte Volumen ist direkt vorder Färbung in ein Blockschälchen zu fil-trieren.

Ethanol-Aceton-GemischGleiche Volumenteile Ethanol, (σ =

0,96) und Aceton, rein.

Bei der Handhabung und Entsorgungder Chemikalien sind die entsprechendenSicherheitsbestimmungen zu beachten.

Von der Ausgangskultur sind zwei Aus-striche anzufertigen.

BeschriftenDer Objektträger muss vor dem Aus-

streichen eindeutig beschriftet werden.Gut eignet sich ein Diamantschreiberoder, wenn der Objektträger eine mattesBeschriftungsfeld hat, ein Bleistift. Nichtgeeignet sind Filzschreiber, das Materiallöst sich bei der Färbung.

AusstreichenDie Materialentnahme muss unter

aseptischen Bedingungen geschehen,damit die Ausgangskultur nicht mit un-kontrollierten Keimen kontaminiert wird.Eine Öse Ausgangskultur wird in derMitte eines unsterilen fettfreien Objekt-trägers auf einer Fläche von 2 bis 3 cm2

mit der Öse verteilt (ausgestrichen).

TrocknenDer Ausstrich wird an der Luft staub-

frei und fliegensicher ca. 30 min getrock-net.

FixierenZur Fixation der Bakterien auf dem

Glas wird der trockene Ausstrich mit derSchicht nach oben 3-mal kurz durch dierauschende Flamme gezogen, wobei manihn mit einer Reagenzglasklammer hält.Vorsicht! Nicht so stark erwärmen, dassdas Glas springt. Durch diese Hitzebe-handlung werden die Bakterien abgetötetund auf das Glas koaguliert.

Färben (2 bis 3 min)Den abgekühlten Ausstrich auf einer

Färbewanne über eine Pipette mit einigenTropfen filtrierter Karbol-Gentianavio-lett-Färbelösung für 2 bis 3 min be-decken. Objektträger schräg halten unddie Lösung abgießen, nicht mit Wasserabspülen.

Beizen (2 min)Zwei mal in Schräglage mit Lugol-

scher Lösung (Pipette) abspülen. Objekt-träger waagerecht legen und für 2 minmit Lugolscher Lösung überdecken. Lu-golsche Lösung abgießen, nicht mit Was-ser nachspülen.

Differenzieren (wenige Sekunden)Schräg liegenden Objektträger mit

Ethanol/Aceton-Gemisch aus Spritzfla-sche wenige Sekunden abspülen, bis


keine Farbwolken mehr abgehen. Ge-misch gut ablaufen lassen, dann überSpitzflasche mit aqua demin. abspülen.Gegebenenfalls Kante auf Fließpapiertupfen. Unterseite des Objektträgers mitFließpapier reinigen. Unterlässt man das,so wird die Interpretation des Färbeer-gebnisses durch anhaftenden Farbstoffschwieriger.

Kontrastfärben (10 bis 15 s)Objektträger waagerecht legen und 10

bis 15 s mit Karbolfuchsin-Färbelösungbedecken. Dann die Lösung abgießen.Erst danach mit aqua demin. abspritzen.Unterseite abwischen.

TrocknenAusstrich an der Luft in einem

Trockengestell mit Schicht nach untentrocknen lassen. Mikroskopische Unter-suchung. Siehe hierzu Artikelserie Mi-kroskopie.

Neben dieser Färbevorschrift sindviele Varianten in der Literatur beschrie-ben.

Ergebnis:Gram-positive Bakterien : blauGram-negative Bakterien : rosa

In unserem Fall sollte die mikroskopi-sche Untersuchung (10 . 100, Ölimmersi-onsobjektiv) folgendes Bild ergeben. 1.Gneg-Stäbchen von ca. 1,3 µm . 3 µm,Gpos-Stäbchen von ca. 0,8 µm . 2,5 µmund Gpos-Kokken von ca. 1,4 µm Durch-messer. Die Gpos-Stäbchen liegen hinund wieder in Ketten aneinandergereiht,die Kokken finden wir häufig als Tetra-den (4 Zellen im Quadrat) oder in größe-ren Clustern (vgl. Tabelle 1). Nach derfolgenden Isolierung sollten diese For-men in den Reinkulturen zu finden sein.

Um welche Bakterien es sich bei dendrei Stämmen handelt, kann man aus demFärbeergebnis nicht ablesen. Bei der In-terpretation der Ergebnisse weiterer bio-chemischer Differenzierungen ist dieKenntnis des Gramverhaltens und derZellform aber hilfreich. Hier sollte die

Tabelle 1Stamm Färbeverhalten Zell-Form Zell-Größe (ca.) Zellaggregate

1. Gneg Stäbchen 1,3 . 3,0 µm keine oder paarweise2. Gpos Stäbchen 0,8 . 2,5 µm manchmal Ketten3. Gpos Kugel 1,4 µm Tetraden und Cluster

Färbung lediglich zeigen, das in der Kul-tur verschiedene Mikroorganismen vor-lagen.

8.2 Kolonien durch fraktioniertenAusstrich gewinnen

Das Ziel ist, von den in der Ausgangs-kultur vorkommenden Stämmen Koloni-en zu erhalten. Dazu muss ein kleinesBouillonvolumen so auf der Agarober-fläche verteilt werden, dass einzelne Bak-terienzellen ohne Kontakt zu anderen freiliegen. Aus jeder so vereinzelten Zellewächst in wenigen Tagen eine sogenann-te Kolonie von mehreren mm Durchmes-ser heran, die dicht gepackt mehrere Mil-lionen Zellen enthält. Im Idealfall gehteine Kolonie wirklich auf eine Zellezurück. Die in der Bouillon wachsendenBakterien bleiben nach Teilungen aberoft mehr oder weniger lang aneinanderhängen, weswegen man bei dem, was derAusgang für eine Kolonie ist, auch voneiner „Kolonie-Bildenden-Einheit“(KBE) oder „colony forming unit“ (cfu)spricht. Das können durchaus mehrereZellen sein, die aber meist einem Stammangehören. Eine Kolonie, die auf eineoder mehrere Zellen des gleichen Stam-mes zurückgeht, sieht meist homogen in

Struktur und Farbe aus. Eine solche, dieaus zwei direkt nebeneinanderliegendenZellen verschiedener Stämme entstand,erscheint heterogen. Zur genaueren Be-trachtung der Kolonien ist eine Lupesinnvoll. Nur von homogenen Kolonienkann man Material für die Isolierung desStammes entnehmen. Um einzeln liegen-de Kolonien zu erhalten, fertigt maneinen sogenannten fraktionierten Aus-strich = „Drei-Ösen-Ausstrich“ an. DasPrinzip des Ausstreichens besteht darin,Material der Ausgangskultur durch mehr-maliges hin-und-her-Fahren mit einerkontaminierten Öse so auf einer Agar-platte auszustreichen, dass die an der Ösehängenden Bakterien auf den Agar über-tragen werden (1 in Abb. 11A). Mit einersterilen Öse wiederholt man die Prozedurund kontaminiert sie dabei, indem mandurch den letzen Strich von Teil 1 fährt.Siehe Pfeil bei Abb. 11A. Die nun an derÖsen hängenden Bakterien – es sind we-niger als vorher – verteilt man nach demgleichen Prinzip auf einem Drittel derPlatte. Das entspricht Teil 2 in der Abb.11A. In entsprechender Weise streichtman nun Teil 3 aus. Ziel ist es, wenig-stens in Teil 3 die Bakterien so vereinzeltzu haben, dass nach dem Inkubieren ein-zeln liegende Kolonien vorliegen. Wiedie Abb. 11B und 11C zeigen, kann mandie Art des Ausstreichens variieren. Esmüssen nicht drei Fraktionen sein. Wieman den Ausstrich anlegt, das hängt auchdavon ab, wie dicht die Ausgangskulturbewachsen ist. Ziel ist immer, einzeln lie-


Tabelle 2Stamm Form Durchm. Oberfläche Farbe

1 kreisrund; flach 1 - 3 mm feucht, glatt graubis konvex erhaben

2 rund bis gelappt bis 6 mm trüb bis opak cremenach einigen Tagen Falten

3 kreisrund; konvex 1 - 3 mm glänzend herllgelb

gende Kolonien zu erhalten. Nach demAusstreichen werden die Platten ver-schlossen und mit dem Deckel nachunten im Brutschrank bei 36 ºC 1 bis 3Tage inkubiert. Die Platten werden aufder Unterseite des Teils, der den Agarenthält, gekennzeichnet.

8.3 Anlegen von Schrägröhrchen zurStammhaltung

Nach einigen Tagen sind auf demfraktionierten Ausstrich Kolonien ge-wachsen. In den Fraktionen 1 und 2 wer-den die Zellen so dicht beieinander gele-gen haben, dass die Kolonien ineinander-gewachsen sind. Meist findet man aber inder dritten oder – je nach Technik – einerspäteren Fraktion Einzelkolonien. Ist dasnicht der Fall, so muss gegebenenfallsvor einem neuen Ausstrich die Aus-gangskultur mit steriler Natriumchlorid-lösung [β(NaCl) = 9 g/l] oder sterilerBouillon verdünnt werden. Manche Bak-terienstämme bilden keine einzelnen Ko-lonien sondern wachsen „schwärmend“über die ganze Platte. Makroskopisch er-kennbare Eigenschaften der Kolonienwie Farbe, Oberflächenstruktur, Größeund Form, gegebenenfalls aber auch derGeruch, können beim Versuch einer sy-stematischen Zuordnung der Bakterienhilfreich sein. Die Abb. 12 zeigt einigetypische Kolonieformen in Aufsicht undim Querschnitt.

Auf unserer Platte werden wir drei di-stinkte Koloniearten erkennen, vgl. Ta-belle 2.

Von jeder distinkten Kolonie ist mitder Nadel eine Spur zu entnehmen undaseptisch in Schlangenlinien auf Schräg-agar zu übertragen. Die Kolonie ist durchMarkierung auf dem Boden der Schaleeindeutig zu kennzeichnen. Das mit Zell-stoffstopfen (ermöglicht die O2-Versor-gung der Kultur) verschlossene Röhrchenwird bei 36 ºC 1 bis 2 Tage inkubiert. So-bald Kolonien gewachsen sind, kann dasRöhrchen für Wochen bis Monate imKühlschrank bei 4 bis 8 ºC aufgehoben

werden. Zur Verzögerung des mit derZeit fortschreitenden Trockenprozesseskönnen wir z. B. eines der folgenden Ver-fahren anwenden.

1. Man taucht das Röhrchen, nachdemdie Kolonien gut gewachsen sind, mitdem Zellstoffstopfen so tief kurz inheißes verflüssigtes Paraffin, dass Stop-fen und ca. 1 cm Glasrand mit Paraffinüberzogen sind. Das Röhrchen ist damitluftdicht verschlossen.

2. Man tauscht unter aseptischen Be-dingungen den Zellstoffstopfen gegeneinen sterilisierten Schraubverschlussaus, der das Röhrchen luftdicht ver-schließt. Will man dies tun, dann mussman allerdings schon bei der Herstellungder Schrägröhrchen die entsprechendenSchraubverschlussröhrchen verwenden.

8.4. Kolonien durch Gramfärbung aufReinheit prüfen

Von jeder Kolonie, von der einSchrägröhrchen angelegt wurde, wird einAusstrich hergestellt. Es muss beachtetwerden, dass wirklich von der KolonieMaterial genommen wird, von der auchdas Schrägröhrchen angesetzt wurde.Eine ebenso aussehende Kolonie wärenicht die optimale Lösung, da Verwech-selungen bei ähnlich aussehenden Kolo-nien nicht auszuschließen sind. Würdeman das Koloniematerial direkt auf denObjektträger schmieren, dann lägen dieBakterien so dicht beieinander, dass mansie mikroskopisch nur schlecht untersu-chen könnte. Man geht daher wie folgtvor.

In die Mitte eines unsterilen, fettfreien(gekennzeichneten) Objektträgers wer-den nebeneinander zwei Tropfen Natri-umchloridlösung [β(NaCl) = 9 g/l] gege-ben.

Von einer Kolonie wird mit sterilerNadel eine Spur Material an den Randeines der Tropfen gebracht und mit die-sem zunächst am Tropfenrand und dannim gesamten Tropfen vorsichtig zu einerhomogenen Suspension verrieben. Da-nach vermischt man diese mit dem zwei-ten Tropfen und verteilt das Ganze auf 2bis 3 cm2.

Die folgende Trocknung, Fixation undFärbung wird wie beschrieben durchge-führt.

Wir sollten bei der mikroskopischenUntersuchung in den Reinkulturen die –und nur die – Zellen finden, die nach demAusstrich der Ausgangskultur zu erwar-ten waren. Gleichförmigkeit der Zellenund gleiches Gramverhalten zeigen Rein-heit der Kultur an.

Für Seite M161 c; 2 c; 3 a, c; 4 b; 5 e; 6 d; 7 a, d; 8 b; 9c; 10 b.

Beliebte Berufe

Unter allen Ausbildungsberufen inDeutschland stand im Jahre 1999 derKraftfahrzeugmechaniker mit 79490Auszubildenden an der Spitze, gefolgtvom Kaufmann im Einzelhandel (78032)und dem Bürokaufmann (74035). In derChemie steht der Chemikant/in mit 6013Auszubildenden auf Platz Eins der Liste,gefolgt vom Chemielaboranten/in mit5403 Auszubildenden. Beim Biologiela-boranten/in gab es 1233 Ausbildungsver-hältnisse. (Quelle: Der Ausbilder in derchemischen Industrie, 26. Jahrgang, 6.12. 2001.)


1. EinführungIn vielen Fällen der täglichen Labor-

praxis müssen Trennungen durch Filtrati-on oder Extraktion vorgenommen wer-den, z. B. zur Probenvorbereitung fürChromatographie oder Spektroskopie,zur quantitativen Analyse oder aus ande-ren Gründen.

Die sich daraus ergebenden Schwie-rigkeiten sind jedem Praktiker bekannt.So sind folgende Nachteile zu nennen beider Verwendung von

a) Filterpapier und Trichter– geringe Filtrationsgeschwindigkeit,– Auswaschen des Niederschlags

zeitraubend und nicht quantitativ möglich,

– kein Ausschluß von Luftfeuchtigkeitund Sauerstoff,

oder beim

b) AbsaugenVerdunsten von Lösemittel im Vakuumund Ausfallen mit Filter-Verstopfung

schließlich die Unzulänglichkeit der

c) SpritzenfilterWegen kleiner Filterfläche sehr schnellesVerstopfen durch unlösliche Partikel wieRuß oder andere Füllstoffe oder auchGele aus angequollenen Polymeren.

Die vorgenannten Verfahren sindhauptsächlich dadurch problematisch,daß die Filtration auf einer mehr oder we-niger zweidimensionalen Fläche erfolgt.

Der Übergang zu einer Filtration mit-tels des weiter unten beschriebenen drei-dimensionalen Filtervolumens bringt fol-gende Vorteile:– Immobilisierung der festen Parti-kel verhindert Sedimentieren und damitVerstopfen,– Abschluß von atmosphärischenEinflüssen, d. h. Sauerstoff und Luft-feuchtigkeit, durch geschlossenes Sy-stem,– Beschleunigen der Durchflußratedurch Anwendung von Druck.

Die dreidimensionale Filtration läßtsich bequem weiter nutzen als dreidimen-

Dreidimensionale Filtration und Extraktion

Dr. Werner Hennrichs, Henkel Teroson GmbH Heidelberg, Heidelberg

sionale quantitative mehrstufige kontinu-ierliche Extraktion mit wechselnden Lö-semitteln, wobei jedoch spezielle Metho-den zur Probenvorbereitung bei flüssi-gen, pastösen und festen Stoffen zur An-wendung kommen.

2. Versuchserfahrungen2.1 Apparatives

Für eine dreidimensionale Filtrationbzw. Extraktion ist ein Filterbett auseinem geeigneten Material in einemdruckfest abschließbaren Behälter nötig,der von Lösemittel durchströmt werdenkann.

Als Filtermaterial hat sich Quarzmehlmit folgender Korngrößenverteilung sehrbewährt:

20 % 1,2 - 11 µm50 % 12 - 21 µm20 % 22 - 63 µm10 % 64 - 200 µm

Das daraus herstellbare Filterbett immo-bilisiert einerseits ganz ausgezeichnetauch sehr feine Feststoffpartikel, läßt an-dererseits aber Lösemittel ohne großenWiderstand passieren.

Als druckfeste Behälter werden leereHPLC-Säulen verwendet, die im Handelin verschiedenen Abmessungen, abernicht ganz billig, erhältlich sind.

Sehr brauchbar sind ausgesondertealte GPC- oder HPLC- Säulen, die leichtzu entleeren und zu reinigen sind und dieden Vorzug haben, daß sie nichts kosten.

Zur Erzeugung des Lösemittelstromsdienen gewöhnliche HPLC-Pumpen.

Am Säulenende können zur Beobach-tung der Konzentration der ablaufendenLösung RI- oder UV-Detektoren aus derFlüssigchromatographie eingesetzt wer-den.

Die Anlage kann somit für erste Ver-suche aus meist bereits vorhandenenGeräten aufgebaut werden.

2.2 Erfahrungen mit FiltrationenSollen Lösungen, z. B. zur Vorberei-

tung für GPC (Trägerflüssigkeit z. B.Te-trahydrofuran), die feine Rußpartikeloder andere, durch Spritzenfilter schwerzu entfernende Füllstoffe enthalten, fil-triert werden, so gelingt dies leicht durchSäulenfiltration.

Dabei wird so vorgegangen: In derunten mit einer Verschraubung undeinem Stopfen verschlossenen Säule miteiner Länge von ca. 30 cm und einem In-nendurchmesser von ca. 7 mm werden 2bis 3 ml Quarzmehl vorgelegt und leichtmit einem 6-mm-Metallstab festge-stampft. Nun wird die anfangs senkrechtstehende Säule schräg gestellt (ca.30º).

Eine 10-ml-Kunststoff-Einmalspritzewird mit einem passenden Stopfen (koni-scher Metallstift) verschlossen und daszu lösende pastöse oder feste Materialoder eine konzentrierte Lösung eingewo-gen. Die Substanzmenge kann bis zu 0,5g betragen.

Nun werden ca. 6 ml Quarzmehl dazu-gegeben, mit Tetrahydrofuran auf ca. 8bis 9 ml aufgefüllt, der Spritzenkolbenbis zum Einrasten eingeschoben und daszu lösende Material durch gutes Schüt-teln aufgelöst und mit dem Quarzmehlhomogenisiert.

Dieses so vorbereitete Gemisch wirdunverzüglich langsam in die schräg ste-hende Säule injiziert.

Die Säule wird senkrecht gestellt undmehrfach leicht auf den Labortisch auf-gestoßen. In die Spritze werden zur quan-titativen Entleerung zweimal je 1 ml Te-trahydrofuran aufgezogen, leicht ge-schüttelt und auf die Säule gegeben.

Schließlich wird die Säule mit Quarz-mehl unter leichtem Aufstoßen aufge-füllt, der obere Rand gut gesäubert unddie Verschraubung dicht aufgeschraubt.

Nun wird die Säule an das Lösemittel-fördersystem angeschlossen und mit demLösemittel, in diesem Falle Tetrahydro-furan, die löslichen Anteile des Materialsausgespült.

Es ist dabei je nach Einwaage mitDrucksteigerungen zu rechnen. Außeror-dentlich wichtig für niedrigen Druck istvollständiges Dispergieren des Materials,da nicht dispergierte Klumpen sehr leichtden geringen Säulenquerschnitt verstop-fen.

Die ablaufende Lösung ist vollkom-men klar, und z. B. Ruß wird vollständigimmobilisiert und bereits lange vor derunteren Quarzmehlschicht zurückgehal-ten.

Die Filtration ist nach einem Durch-fluß von ca. 10 bis 15 ml, entsprechend10 bis 15 Minuten, beendet; zum besse-ren Erkennen des Endpunktes kann derRI-Detektor benutzt werden. Die erhalte-ne Lösung kann leicht durch Abdampfen


des Lösemittels konzentriert werden, wasbei mit Sauerstoff oder Luftfeuchtigkeitreagierenden Lösungen im getrocknetenStickstoffstrom erfolgen muß.

2.3 Erfahrungen mit ExtraktionenIn Säulen mit einem Innendurchmes-

ser von ca. 7 mm und mit einer Länge vonca. 30 cm lassen sich leicht Einwaagenvon 1 bis 1,5 Gramm extrahieren. DasMaterial muß im zur Extraktion vorgese-henen Lösemittel gut dispergierbar sein.

Es wird vorgegangen wie oben bei derFiltration beschrieben. Zum Dispergierendes Materials wird mit dem ersten zurExtraktion vorgesehenen Lösemittel, z.B. Heptan, auf ca. 8 bis 9 ml aufgefülltund das Gemisch durch gutes Schüttelnhomogenisiert.

Das Lösemittelfördersystem ein-schließlich Detektorreferenzzelle wirdmit Heptan gespült und nach Einregelndes Schreibernullpunktes die vorbereiteteSäule eingesetzt.

Bei einem von oben nach unten ge-richteten Heptanstrom von 1 ml/minkann der in Heptan lösliche Anteil inner-halb 15 bis 20 Minuten vollständig extra-hiert werden. Das Lösemittelvolumen be-trägt dabei nur 15 bis 20 ml! Der Verlaufder Extraktion kann mit Hilfe des RI-De-tektorsignals verfolgt werden.

Nach Beendigung der ersten Extrakti-on wird der Lösemittelvorratsbehälter ge-wechselt (jetzt z. B. Methanol), das För-dersystem einschließlich Detektorrefe-renzzelle gespült, der Schreibernullpunktetwa in die Mitte eingeregelt und nun mitMethanol weiterextrahiert.

Die Extraktion ist wieder nach weni-gen Minuten beendet.

Nun kann, wie oben beschrieben, er-neut das Lösemittel gewechselt werdenusw.

Auch feste Stoffe können mit der wei-ter oben genannten Methode gut extra-hiert werden.

Voraussetzung dazu ist eine möglichstfeine Verteilung; so können z. B. aus-gehärtete Polymerformulierungen mitdem Stahlmörser unter Zugabe von flüs-sigem Stickstoff in kleine Stücke zer-schlagen oder bei Raumtemperatur miteinem Messer in etwa erbsengroßeStücke zerschnitten werden.

Die so erhaltenen Stückchen werdennach erneutem Abkühlen mit flüssigemStickstoff in einer geeigneten Mühle zufeinem Pulver zermahlen. Dabei ist zubeachten, daß während des Mahlvor-gangs die Stückchen einzeln und langsamzugegeben und am besten unter flüssi-gem Stickstoff bereit gehalten werden.

Zu beachten ist hierbei, daß manche Po-lymere unter der Scherbelastung durchdie Mühle zum Abbauen neigen und Ar-tefacte ergeben!

Das so erhaltene feine Pulver wird inMengen von bis zu 1 g in ein Reagenz-glas eingewogen, ca. 6 ml Quarzmehl da-zugegeben, das Glas mit einem Gummi-stopfen verschlossen und durch heftigesSchütteln ein homogenes trockenes Ge-misch hergestellt.

Dieses Gemisch wird in eine 7-mm-Säule, in die zuvor 3ml Quarzmehl einge-stampft wurden, durch einen Trichter ein-gefüllt und durch mehrmaliges Auf-stoßen auf dem Labortisch leicht verdich-tet. Schließlich wird die Säule mit Quarz-mehl unter leichtem Aufstoßen aufge-füllt, der obere Rand gut gesäubert unddie Verschraubung dicht aufgeschraubt.Die Extraktion geschieht wie bei einernaß gefüllten Säule.

Die beschriebene Methode läßt sichnach einiger Übung sehr bequem undrasch handhaben, der Zeitgewinn im Ver-gleich zu anderen Methoden ist erheblichund die Qualität der Ergebnisse sehr gut.

Es ist dem eigenen Erfindungsgeistjedes einzelnen überlassen, diese Metho-de auf andere Säulendimensionen undandere Filtrations- bzw. Extraktionspro-bleme zu übertragen.

Labortipps (14)

ReagenzglasklammerDie üblichen hölzernen Reagenzglas-

klammern passen für „normale“ Rea-genzgläser, kleinere werden nicht richtigfestgehalten oder fallen durch. Das Pro-blem läßt sich manchmal lösen, indemman das kleine Reagenzglas in ein StückGummischlauch mit geeignetem Durch-messer steckt. Eine andere Möglichkeitkleine Reagenzgläser „dicker“ zu ma-chen besteht in dem Umwickeln miteinem evtl. gefalteten Papierstreifen.Eine Reagenzglasklammer soll keineTiegelzange aus Metall ersetzen, mit derPorzellan- und Nickeltiegel bei der Her-stellung von Schmelzen bewegt werden.

KolbenständerUm Rund- oder Spitzkolben auf den

Labortisch stellen zu können gibt es Kor-kringe in passenden Größen. Ein leererJohurtbecher oder abgeschnittene Kunst-stoffflaschen sowie Eierkartons können

auch als Kolbenständer eingesetztweden.

SiedepunktBei der Siedetemperatur ist der

Dampfdruck der flüssigen Substanzgleich dem Luftdruck. Der Siedepunktwird abgekürzt als Sdp., Kp. von Koch-punkt oder b.p. von engl. boiling point.Ursprünglich wurde er in Analogie zumkochenden Wasser als Kochpunkt be-zeichnet. Aus der Definition geht hervor,dass der Siedepunkt vom Druck abhängigist.

Es gibt spezielle Geräte zur Bestim-mung des Siedepunkts, die aber nur sel-ten eingesetzt werden. In der Regel ver-wendet man ein Gerät zur Destillation(eine Brücke); der Siedepunkt wird beider Destillation mitbestimmt, er dient zurÜberwachung des Fortgangs der Destilla-tion. Diese ist eine Methode zur Tren-nung von Substanzgemischen, die aufdem Unterschied der Siedepunkte derKomponenten beruht. Bei der Destillati-

on wird die Flüssigkeit, d. h. die Substanzbzw. das Gemisch, in einem Kolben zumSieden erhitzt; in einem absteigendenKühler wird der Dampf wieder zur Flüs-sigkeit kondensiert. Auf dem Weg in denKühler umspült der Dampf ein Thermo-meter, das für eine genaue Temperatur-messung ganz in den strömenden Dampfeintauchen muß. Die Stömung wird her-vorgerufen und aufrechterhalten durchdie Kondensation im Kühler. Das Kühl-wasser muß die größte Kühlwirkung indem dem Siedekolben entferntesten Teilhaben, um das Kondensat zu kühlen, dasin einem Auffangkolben gesammeltwird. Zur Bestimmung des Siedepunktessind größere Substanzmengen als für dieBestimmung des Schmelzpunktes erfor-derlich.

Bei der Destillation geringer Mengenverwendet man bevorzugt Spitzkolben,um die geringen Mengen besser zusam-menzuhalten zu können als dies in einemRundkolben möglich ist.

Dr. Wolfgang Werner


Bio-Sektor programmiert geprüft

Es kann mehr als eine Antwort richtigsein.

1. Die Skizze zeigt schematisch einNephron. An welcher Stelle wirkenSchleifendiuretika?

a an der Stelle Ab an der Stelle Bc an der Stelle Cd an der Stelle De an der Stelle E

2. Welche Zellen werden auch Stamm-zellen genannt?

a Basale Zellen des Plattenepithelsder Haut

b Leydigsche Zellen der Hoden-kanälchen.

c Spermatogoniend Pluripotente Zellen der roten

Pulpa der Milze Adulte Epithelzellen, aus denen

man für Klonierungsversuche DNA-Material zur Übertragung auf Vectoren entnehmen kann.

3. Welche Angaben zur biotechnologi-schen Herstellung von Citronensäuresind richtig?

a Das Produktionsverfahren kann sowohl submers wie emers be-trieben werden.

b Sie wird aus gentechnisch verän-derten Zitronen gewonnen.

c Sie wird von dem Pilz Aspergil-lus produziert.

d Sie wird von dem Bakterium Citrobacter produziert.

e Bei dem heute üblichen Verfah-ren wird der Pilz Citromyces ver-wendet.

4. Welche Aussage über Myofibrillen istrichtig?

a Sie ermöglichen als extrazelluläreStrukturen die Gleitbewegung be-nachbarter Bindegewebezellen.

b Sie ermöglichen als Strukturen der quergestreiften Muskulatur deren Kontraktion.

c Es sind Bewegungsorganellen sessiler Protozoen.

d Es sind Bewegungsorganellen von Ciliaten.

e Es sind die Strukturen, die bei carnivoren Pflanzen schnelle Fangbewegungen ermöglichen.

5. Was sind Megakaryozyten?a Zerfallsprodukte von Thrombo-

zytenb Neutrophile Leukozyten mit un-

physiologisch großem Kernc Lymphozyten mit pathologisch

verändertem Kernd Großkernige Milzzellene Knochenmarksriesenzellen

6. Welches Produkt ist ein übliches Mit-tel zum Aufkleben von Paraffinschnittenauf Objektträger?

a Polyethylenglycolb Tylosec Agard Glycerin-Gelatinee Kanadabalsam

7. Wozu wendet man das Verfahren derAutoradiographie an?

a Zu pharmakokinetischen Unter-suchungen

b Zur Prüfung der teratogenen

Potenz einer Substanzc Zur Prüfung der cancerogenen Potenz der Substanzd Zur Untersuchung der Verteilung

der Substanz im Körper nach derApplikation

e Zur Untersuchung der Licht-empfindlichkeit der Substanz

8. Manche Kletterpflanzen umschlingenmit ihren Ranken Wachstumsstützen.Was ist die Grundlage dieser Reaktion?

a Phototropismusb Thigmotropismusc Geotaxisd Seismotropismuse Phototaxis

9. Die Weender Analyse ist ein etablier-tes Verfahren zur Bestimmung der Zu-sammensetzung von Versuchstierfutter.Welche Futterkomponente wird dabeidurch das Kjeldahl-Verfahren bestimmt?

a Rohascheb Rohfaserc Rohproteind Rohfette Stichstofffreie Extraktstoffe

10. Einem Versuchstier von 43 kg solleine Substanz in der Dosis 75 µmol/kgKörpermasse appliziert werden. M(Sub-stanz) = 402 g/mol. Der Wirkstoff liegtals suspendierbare Formulierung mitw(Wirkstoff) = 0,35 vor. Das Applikati-onsvolumen beträgt 2,5 ml für 10 kg Tier.Berechnen Sie c(Wirkstoff) und β(For-mulierung) für die Applikationslösung.

c(Substanz) β(Formulierung)

a 700 µmol/100 ml 802 mg/100 mlb 30 mmol/100 ml 34,5 g/100 ml

Zu den MC-Fragen

Die programmierten Fragen auf fastimmer der letzten Seite von CLB-Me-mory wurden in den letzten Jahren vonFriedhelm Keller (Biologie und Randge-biete) sowie Reinhold Ellmer (Chemieund Randgebiete) erstellt. Beide warenAusbildungsleiter und haben große Er-fahrung im Verfassen von Multiple-Choice-Fragen. Da sie aber nicht mehrmit Auszubildenden arbeiten, konnten siedie Fragen nicht testen. Es handelt sichalso durchweg um nicht erprobte Fragen.Wie Äußerungen aus der CLB-Leser-schaft erkennen lassen, sind die Fragenfür einen schnellen „Check“ aber trotz-

dem gut geeignet, zumal auch Fragen mitmehreren anzukreuzenden Antwortenvorkommen, bei denen aus der Fragestel-lung dieser Sachverhalt hervorgeht.

Es ist geplant, eine Sammlung vonMC-Fragen in elektronischer Form her-auszubringen. Es steht schon fest, dassdie Reihenfolge der Antworten wechselt;die richtige Antwort steht bei Mehrfach-verwendung also nicht immer hinterdemselben Buchstaben, zum Beispiel c.

Wenn Sie an der Erstellung derSammlung mitarbeiten wollen oder überden Fortgang der Arbeiten bzw. über denErscheinungstermin informiert werdenmöchten, dann schicken Sie bitte eineNachricht an [email protected]


U M S C H A U

In der CLB vom Janur 2002 wurdeüber die Erforschung der Gen-Funktionen bei Pflanzen berichtet.Ein weiteres Projekt der Pflanzen-biotechnologie bei der BASF isteine „Effizientere Landwirtschaft“.„Wir wollen Ernteausfälle verrin-gern und Erträge weltweit stei-gern“, sagt Dr. Hans Kast, Ge-schäftsführer der BASF PlantScience GmbH. „Dazu arbeiten wiran Pflanzen, die wir mit Hilfe derPflanzenbiotechnologie resistentmachen wollen gegen Schädlingeund Krankheiten wie Pilze oderViren. Außerdem wollen wir die Wi-derstandsfähigkeit von Nutzpflan-zen gegen widrige Umweltbedin-gungen erhöhen, etwa gegenTrockenheit, Kälte oder Salzgehaltder Böden.“

Mit der klassischen Züchtung ist esnicht zu schaffen, die steigende

Nachfrage nach landwirtschaftlichenGrundprodukten zu decken. Der Gen-pool der Kulturpflanzen ist in weitenTeilen ausgeschöpft, so dass Experteneinen Rückgang der durchschnittli-chen jährlichen Ertragssteigerungenerwarten – von 1,7 Prozent pro Jahr inden letzten 25 Jahren auf nur noch 0,9Prozent pro Jahr über die kommenden25 Jahre. Nur eine Landwirtschaft, dieauf geeigneten Standorten ertragrei-chere, ressourcenschonende und um-weltverträgliche Anbautechnologiennutzt, kann die Ernährung der Weltbe-völkerung im Hinblick auf Ertrag,Qualität und Preis langfristig sicher-stellen. „Einen Weg zur Verbesserungder Produktivität von Kulturpflanzensehen wir in der Steigerung ihrer Tole-ranz gegenüber Trockenheit, versalz-ten Böden oder Kälte“, erklärt Dr. Jür-gen Schweden, Geschäftsführer BASFPlant Science North Carolina. „Moder-ne biotechnologische Methoden kön-nen helfen, Pflanzen mit solchen Ei-genschaften bereitzustellen.“

Den Weg weist die Natur selbst. ImLaufe der Evolution sind unterschied-lichste Mechanismen zur Bewältigungvon Stressfaktoren entstanden: Mee-resalgen können mit enorm hohenSalzkonzentrationen umgehen, vieleMoose sind an extrem wechselndeUmweltbedingungen angepasst, undnicht nur Kakteen sind in der Lage, insehr heißen und trockenen Klimaten zuüberleben. Was liegt also näher, alssolche natürlichen Vorbilder zu neh-men, die Mechanismen dieser Pflan-zen zu verstehen und sie dann auf un-sere Hochleistungskulturpflanzen zuübertragen.

� Strategien fürdie StresstoleranzBei höheren Pflanzen spielen drei

Strategien eine wichtige Rolle für dieStresstoleranz:1. Die Wurzeln sind das entscheidende

Organ für die Wasseraufnahme.Tiefere Wurzeln oder mehr Wurzel-masse können der Pflanze helfen,

auch bei geringen Niederschlägenimmer noch ausreichend Wasser fürdie Erhaltung der Stoffwechselpro-zesse aufzunehmen.

2. Die Blätter hingegen sind der Ortdes primären Wasserverlusts. Durchdie Spaltöffnungen auf der Unter-seite der Blätter verlieren Pflanzenmehr als 85 Prozent des aufgenom-menen Wassers. Blätter, bei denendieser Wasserverlust reduziert ist,entlasten die Pflanze bei Trocken-heit.

3.Veränderungen im Stoffwechseleiner gestressten Pflanze führenletztlich zum Absterben der Pflanze.Die Pflanzen, deren Stoffwechselauch unter Stressbedingungen eini-germaßen stabil bleibt, können eineTrockenperiode besser überstehenund sich anschließend schneller er-holen.

„Ziel unserer biotechnologischen For-schung ist es,“ so Schweden, " „solcheMechanismen besser zu verstehen, diebeteiligten Proteine und Gene zu iden-

Pflanzenbiotechnologie

Weniger Stress für Pflanzen

Trockenheit, Kälte und versalzte Böden führen weltweit zu Ernteausfällen. Moderne biotechnolo-gische Methoden können helfen, Kulturpflanzen widerstandsfähig gegen diese Stressfaktoren zumachen. Dazu identifizieren die Forscher der BASF Plant Science North Carolina die Gene von be-sonders robusten Pflanzen und bauen diese in Mais, Soja, Raps oder Weizen ein. Auf dem Fotountersucht eine Mitarbeiterin der BASF Plant Science, ob sich die transgenen Pflanzen, die ineiner Klimakammer angezogen werden, normal entwickeln (Fotos: BASF).


von der Modellpflanze auf Kultur-pflanzen übertragbar ist, werden dem-nächst Tests im Gewächshaus zeigen.

� Pflanzen mitvergrößerten WurzelnWurzeln als primäre Orte der Was-

seraufnahme unterscheiden sich inihrer Funktion und daher auch in ihrerMorphologie wesentlich von den ande-ren Organen der Pflanze. Während deroberirdische Teil der Pflanze Licht,Kohlendioxid und Sauerstoff in ausrei-chender Menge erhält und Energie pro-duziert, ist die Wurzel auf die Versor-gung durch den Rest der Pflanze ange-wiesen: Sie verbraucht Energie, undder Sauerstoff zur Aufrechterhaltungder Stoffwechselprozesse ist knapp.Unter Bedingungen von Energie- undSauerstoffmangel kann die Wurzel aufein anaerobes Notprogramm umschal-ten, bei dem – ähnlich wie bei der Ver-gärung von Zucker – ohne SauerstoffEnergie erzeugt werden kann.

Werden die Enzyme dieses Stoff-wechselweges verstärkt gebildet, müs-ste das, so meinten die BASF-Forscher,die Vitalität der Wurzel verbessern.„Bestätigung lieferte uns die Analyseunserer Genomic Datenbank, die Ge-naktivitätsprofile für Reis und Rapsenthält“, berichtet Schweden. „Wirsahen, dass das Enzym Alkoholdehy-drogenase – das Schlüsselenzym desanaeroben Stoffwechsels – in einerWurzel unter Trockenstress mehr als30-fach aktiver ist als im Rest derPflanze.“

Damit waren ausreichend Hinweisegesammelt, um das Gen in der Modell-

tifizieren und anschließend die lei-stungsfähigsten Mechanismen in Kul-turpflanzen wie Mais, Soja, Raps oderWeizen einzubauen.“ Einige Beispielesollen das verdeutlichen.

� Pflanzen mitverbesserter SalztoleranzAus physiologischen Untersuchun-

gen ist schon länger bekannt, dass Or-ganismen sich vor zu hohen Salzkon-zentrationen schützen, indem sie durchgeeignete Ionenpumpen die Natriu-mionen wieder aus der Zelle entfernen.Wird die Salzkonzentration in derZelle trotzdem zu hoch, wird das Salzin einem abgegrenzten Hohlraum –einer Vakuole – eingelagert und so un-schädlich gemacht.

In Zusammenarbeit mit der Univer-sität Freiburg wurden alle Gene dessalztoleranten Mooses Physcomitrellapatens isoliert, die Sequenz dieserGene aufgeklärt und dann Sequenzver-gleiche mit einem Hefe-Gen für die Io-nenpumpe angestellt. So konnte einFragment des Ionentransporter-Gensidentifiziert werden. Um die fehlendenStücke des Gens zu finden, durchsuch-ten die Wissenschaftler die Sequenzin-formationen des Moos-Genoms nachFragmenten, die mit dem bereits iden-tifizierten Stück überlappten. Mehrma-liges Anwenden dieser Strategie liefer-te schließlich alle Teile des gesuchten

Gens. Es wurde anschließend mit Hilfegentechnischer Methoden richtig zu-sammengesetzt.

Doch wie sieht es mit der Wirksam-keit des Gens im Zusammenhang mitSalztoleranz aus? Dazu wurde das Genin größerer Anzahl (überexprimiert) indie Modellpflanze Arabidopsis thalia-na eingebracht. Während sich die Kon-trollpflanzen bei erhöhter Salzkon-zentration im Kultursubstrat deutlichschlechter entwickelten, zeigten die ge-netisch veränderten Pflanzen keinerleiWachstumsreduktion. Offenbar hilftihnen die Ionenpumpe des Mooses, dasSalz im Substrat zu tolerieren. Ob dasPrinzip zur Steigerung der Salztoleranz

Eine Mitarbeiterin des BASF-Jointventures metanomics umhüllt Blütenstände einer Arabidopsis-pflanze (Ackerschmalwand). Die Plexiglasröhren verhindern, dass sich die Samen der gentech-nisch veränderten Pflanzen untereinander vermischen. Metanomics hat eine Kollektion von über100 000 verschiedenen genetischen Typen von Arabidopsis produziert.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat Anfang Februar 2002 Finanz-mittel im Umfang von mehr als 2,5 Millionen Euro für die zweite Phase der For-schergruppe „Resistenzaktivierung im Getreide“ (FOR 343) der Justus-Liebig-Uni-versität Giessen für weitere drei Jahre bewilligt. Zugleich hat die DFG damit einerErhöhung des Gesamtetats zugestimmt. Neun statt bislang sechs Einzelprojektekönnen jetzt gefördert werden. Innerhalb des Verbundes wird eine DFG-Nach-wuchsgruppe durch das Exzellenzprogramm zur Förderung des wissenschaftli-chen Nachwuchses unterstützt. Ziel der Arbeiten ist die Aufklärung von natürlicherResistenz von Getreidepflanzen gegenüber Pflanzenkrankheiten, die in Mitteleuro-pa hauptsächlich durch Viren und pilzliche Mikroorganismen hervorgerufen wer-den. In den Einzelprojekten untersucht man die molekularen Ursachen der Resi-stenz von Gerste und Weizen gegenüber wichtigen Erkrankungen wie dem Getrei-demehltau und der Gelbverzwergungsvirose mit biochemischen und molekular-biologischen Methoden. Die Forscher erhoffen, so schon mittelfristig zur Redukti-on von Pestizideinsätzen beitragen zu können.

DFG gibt 2,5 Mio. € für Resistenzaktivierung von Getreide


pflanze Arabidopsis zu testen. Oberirdisch unterscheiden sichKontroll- und veränderte Testpflanzen nicht. Sie entwickelnsich gleich und bilden zum gleichen Zeitpunkt Blüten. Erstwenn man die Pflanzen ausgräbt, sieht man deutliche Unter-schiede. Die Wurzeln der transgenen Pflanzen sind rund 30 Pro-zent länger und weisen insgesamt mehr Masse auf. Beides kanndie Wasseraufnahme, aber auch die Nährstoffaufnahme unddamit das Wachstum allgemein verbessern. Welche Vorteilesich nun tatsächlich durch die Vergrößerung der Wurzel erzie-len lassen, werden Arbeiten an Soja, Mais, Weizen und Rapszeigen.

� Zellschäden durchWassermangel verhindernDer pflanzliche Stoffwechsel wird bei Stress – wie zum Bei-

spiel Wassermangel – erheblich in Mitleidenschaft gezogen: Io-nengleichgewichte verschieben sich, Membranstrukturen in derZelle werden angegriffen, lebenswichtige Proteine beginnen zudenaturieren. Derartige Zellschäden akkumulieren sich undkönnen zum Absterben der Zelle führen. Es gibt aber auchnatürliche Gegenreaktionen. Zum Beispiel werden durch ver-schiedene Hauptschalter ganze Batterien von Genen an- bezie-hungsweise abgeschaltet, um den Stoffwechsel anzupassen unddie Schäden auf ein Minimum zu begrenzen.

Pflanzenmolekularbiologen gelang es 1997, einen solchenHauptschalter zu isolieren, der für die Induktion von Genen beiKältestress verantwortlich ist. Die mögliche Bedeutung diesesAktivators wurde dann von einem amerikanischen Biotech-Start-up-Unternehmen weiter untersucht. Inzwischen arbeitendie Wissenschaftler der BASF mit diesen Pionieren im Arbeits-feld Stresstoleranz zusammen. Dabei ist jetzt ein erster Durch-bruch gelungen: Gemeinsam konnten sie zeigen, dass der Ein-bau dieses Gen-Aktivators in der Modellpflanze Arabidopsisnicht nur zu einer Verbesserung der Toleranz gegenüber Käl-testress, sondern auch gegenüber Trockenstress führt.

„Mit den Fortschritten in den Bereichen Salztoleranz,Trockentoleranz, Kältetoleranz und den Möglichkeiten, dieWurzelmorphologie zu verändern, haben wir“, so Schweden,„wichtige Basiselemente für die erste Generation von Produk-ten im Bereich Stresstoleranz erarbeitet.“ Durch Kombinationdes Traits Stresstoleranz mit anderen Traits wie Pathogentole-ranz, Herbizidtoleranz oder auch verbesserter Nährstoffzusam-mensetzung ergeben sich viele weitere Möglichkeiten, zu-kunftsfähige Problemlösungen für die Landwirtschaft zu ent-wickeln.

Bettina Furchheim

(Abb.: Wiley-VCH)


Eine unabhängige Studie der NoviaGmbH, Frankfurt/Main, verglichjetzt 64 kommerzielle HPLC-RPSäulen (49 C18, 15 Spezialsäulen)miteinander. Mit Hilfe von mehre-ren, zum Teil speziell für diesenZweck neu entwickelten Tests teil-ten Wissenschaftler unter Leitungvon Dr. Stavros Kromidas die Säu-len nach unterschiedlichen Kriterienzu Gruppen ein. Die Daten aus denTests analysierten sie chemome-trisch. Vertreter mehrerer Substanz-klassen wurden unter realen All-tagsbedingungen getrennt.

Die Studie versteht sich laut Kromi-das als Entscheidungshilfe u.a. bei

folgenden Fragen:• Welche Säule ist geeignet für die

Trennung von...(Substanzklasse)• Welche Säule ist ähnlich mit... bzw.

diametral anders als...• Aus welchen Säulen sollte mein

„Portfolio“ bestehen bzw. mit wel-chen sechs Säulen sollte ich meinSäulenschaltventil bestücken?

• Welche Säule ist selektiv für „vieles“(„Universalsäule“)?An Hand ausgesuchter Beispiele

werden auch Fragene diskutiert wie:• Bleibt die Ähnlichkeit der Säulen un-

tereinander konstant, unabhängig, obin Methanol oder Acetonitril bzw. imAlkalischen oder im Sauren gearbei-tet wird?

• Welche Eigenschaft einer Phase istbesonders wichtig bei der Trennungvon ...

� Hydrophober Charakter der PhasenIm Rahmen der Studie erlaubte die

Durchführung mehrerer Tests eine Zu-ordnung der Phasen nach ihrem hydro-phoben/polaren Charakter. Dabei wur-den sowohl klassische, „milde“ Tests(z.B. Engelhardt-Test) berücksichtigt –die eher zu einer recht groben „ja/nein“Entscheidung führen – als auch diffe-renziertere Tests, die Unterschiede vonrecht ähnlichen Phasen (SymmetryShield, Prontosil ACE, Nucleosil Nau-tilus) sichtbar machen.

Abb. 1 zeigt die Zuordnung derPhasen nach dem Trennfaktor Ethyl-benzol/Fluorenon. Je größer der α-Wertum so hydrophober ist die Phase. DieUrsache für einen hydrophoben Charak-ter kann eine Polymerschicht an derOberfläche sein (z.B. Gromsil CP,Nucleosil AB), eine starke Belegung(z.B. Zorbax ODS, Symmetry C18)oder eine spezielle Bindung der Borstean der Oberfläche, die zu einer gutenAbdeckung der Kiesegelmatrix führt(z.B. Zorbax Extend, Synergi MAXRP). Ab ca. Bondapak/Platinum C18handelt es sich um C18/C8-Phasen miteinem recht polaren Charakter (α = 1).Bei sehr polaren Phasen (z.B SpherisorbODS1, Synergi POLAR RP) eluiert Flu-orenon nach Ethylbenzol.

In Abb. 2 sind die Trennfaktoren αPhenol/Pyridin in einem ungepuffertenMeOH/H2O Eluenten für eine Reihevon Säulen abgebildet. Die auffallend

großen α-Werte bei Supelcosil ABZPLUS, Hypercarb und Nucleosil Protect1 hängen mit einer starken Affinität dessauren Phenols mit protonierten Grup-pen der Oberfläche (Supelcosil ABZplus, Nucleosil Protect 1) bzw. mit derStruktur der Graphitoberfläche bei Hy-percarb zusammen. Von Discovery C18bis ca. TosoHaas TSK befindet sich eineGruppe von Phasen, die als hydrophobmit gut abgedeckter Oberfläche zu be-zeichnen sind. Ab ca. Prontosil AQ be-finden sich Phasen, die aufgrund vonhydrophilem Endcapping (z.B. YMCAQ), aktiven Silanolgruppen (z.B. Hy-persil ODS), einer kurzen Alkylkette(z.B. Superspher Select B), geringemBedeckungsgrad (z.B. Platinum C18)zu einer erhöhten Wechselwirkung mitPyridin befähigt sind - was sich in denrelativ kleinen α-Werten Phenol/Pyri-din wiederspiegelt. Ab schließlich ca.Bondapak befinden sich recht silano-

Studie über HPLC-Säulen

Qual der Wahl vermindert

oben:Abb. 1: Die Zuordnung der Phasen nach dem Trennfaktor Ethylbenzol/Fluorenon von links nach

rechts mit fallendem α-Wert, d.h. sinkender Hydrophobieunten:Abb. 2: Die Zuordnung der Säulen nach dem Trennfaktor Phenol/Pyridin in einem ungepufferten

Methanol/Wasser-Eluenten mit deutlich sichtbarer Elutionsumkehr


U M S C H A Uphile Phasen, bei denen – aufgrund derstarken Wechselwirkung mit Pyridin –eine Elutionsumkehr beobachtet wird.

� Selektivitäten in Acetonitril/MethanolAbb. 3 zeigt die Trennfaktoren 3-

Nitroanilin/4-Nitroanilin für eine Reihevon Säulen in Methanol und in Acetoni-tril. Folgende Beobachtung trifft aufviele Substanzklassen zu: Phasen mithydrophobem Charakter zeigen einebessere Selektivität in Methanol (hierZorbax Extend bis Nucleosil HD), pola-re Phasen dagegen in Acetonitril (Plati-num EPS bis Hypersil Advance). DieKonsequenz lautet: Entscheidet mansich aus bestimmten Gründen für denEinsatz einer polaren RP-Säule, so er-zielt man die beste Selektivität in Ace-tonitril. Für eine hydrophobe Phase giltnatürlich genau das Gegenteil.

� Selektivität in saurem/alkalischem PufferEs ist eine bekannte Tatsache, daß

der pH-Wert bei der Trennung von ioni-sierbaren Analyten der entscheidendeFaktor ist. Es hat sich hier herausge-stellt, dass der pH-Wert auch die Tren-nung von polaren, nicht ionisierbaren

Analyten stark beeinflusst. Der Grundliegt wahrscheinlich in der negativenLadung von Silanolgruppen im Alkali-schen. Es bestätigt sich immer wieder,dass gerade polare Wechselwirkungenin RP-Systemen eine wichtige Rollespielen.

In Abb. 4 sind Trennfaktoren für dieTrennung Isobutylmethylketon / Iso-propylmethylketon im alkalischen / sau-ren Acetonitrilpuffer wiedergeben. Hierhandelt es sich um Analyten, die sich inihrer Polarität merklich unterscheiden.Folgendes zeigt sich:1. Die Selektivität für Analyten, die re-

lativ große Polaritätsunterschiedeaufweisen, ist im Sauren in der Regelbesser. Polare Analyten dagegen las-sen sich in der Regel selektiver imAlkalischen trennen.

2. Je hydrophober die Phase (z.B. Zor-bax Extend, XTerra MS) um so aus-geprägter ist die Differenz der Selek-tivitäten zugunsten des sauren Puf-fers.

3. Je polarer die Phase, um so geringerfällt die Differenz aus, siehe Nucleo-sil Nautilus, Platinum EPS.

4. Bei dem sehr polaren Hypersil Ad-vance schließlich ist die Selektivitätim Alkalischen besser.

oben: Abb. 3: Zuordnung einiger Säulen nach dem Trennfaktor 3-Nitroanilin/4-Nitroanilin in Methanol

und in Acetonitrilunten: Abb. 4: Zuordnung einiger Säulen nach dem Trennfaktor Isobutylmethymketon/Isopropylmethylke-

ton in alkalischem bzw. saurem Acetonitrilpuffer

� Eignung der Phasen für die Trennung von sauren KomponentenIn gleicher Weise können Trennfak-

toren für starke und schwache Säurenmit verschiedenen Eluenten aufgetra-gen werden. Es zeigt sich, daß Metha-nol für die Trennung von sauren Kom-ponenten generell geeigneter ist alsAcetonitril. Außerdem gilt, daß dieseDifferenz um so gravierender ausfällt,je hydrophober die Phase ist.

Die Eignung der Säule abhängigvom Säulen- und Analyttyp wird inAbb. 5 demonstriert. Dort ist die rechtschwierige Trennung von Uracil (Mar-ker), Isohomovanilinsäure (IVS), 3,4Dihydroxyphenylessigsäure (DOPAC),5-Hydroxyindol-3-essigsäure (HIES)und 4-Hydroxy-3-methoxymandelsäu-re (HVS) an vier verschiedenen Säulen-typen abgebildet. HVS/HIES ist eine„apolare“ Trennung, DOPAC/IVS eine„polare“.

Je hydrophober die Phase, um so se-lektiver ist sie für Säuren, die recht un-terschiedlich in ihrem Charakter sind,z.B. schwache/starke Säuren. StarkeSäuren ähnlicher Polarität dagegenvermag eine solche Säule nicht zutrennen. So zeigt Synergi MAX RP,eine der hydrophobesten RP-Phasenauf dem Markt, eine sehr gute Selekti-vität für das Analytpaar HVS/HIES,auch kleine organische Verunreini-gungen werden hervorragend abge-trennt. DOPAC dagegen koeluiert mitHIES.

Auch das recht hydrophobe ZorbaxExtend mit seiner Brückenbindung istfür DOPAC/HIES nicht selektiv, auchdie organischen Verunreinigungenwerden hier kaum abgetrennt. BeiAQUA mit dem hydrophilen Endcap-ping hat man die „Ahnung“ einer Tren-nung. Das polare Symmetry Shield(„embeded phase“) ermöglicht einesehr gute Abtrennung von DOPAC beieiner akzeptablen Selektivität fürHVS/HIES.


� Selektivitäts-HexagoneSelektivitäts-Hexagone sind eine in-

teressante Darstellung, welche dieÄhnlichkeit der Phasen untereinanderauch rein optisch gut visualisiert. Eswurden mehrere solcher Hexagone füreine schnelle Entscheidung bezüglichEignung einer Phase für die Trennungeiner bestimmten Substanzklasse, ineinem bestimmten Eluenten (Metha-nol/Acetonitril) oder bei einem be-

stimmten pH-Wert (saurer/alkalischerPhosphatpuffer) erstellt. Weiterhinkann leicht erkannt werden, welcheSäule für eine bestimmte Zielsetzungunter gegebenen Bedingungen gegen-über welcher Säule ähnliche und ge-genüber welcher diametral andere Ei-genschaften besitzt.

Dabei stellen normierte α-Werte,die bei der Trennung von bestimmtenAnalytpaaren ermittelt wurden, dieEcken von Hexagonen dar. Je symme-trischer das Hexagon ist, um so univer-sell einsetzbarer ist die entsprechendePhase für die Trennung. Des weiterenkann leicht entschieden werden, wel-che Säule z.B. für die Trennung vonstarken aromatischen Säuren (Tere /Phthal), welche für schwache aromati-sche Säuren (3 / 4 OH-Benz) und wel-che für planare/nicht planare Aromaten(Triph / O-Ter) geeignet ist.

Schließlich wird durch die verdich-tete Information die Ähnlichkeit vonPhasen – ähnlich den Pictogrammenz.B. im Straßenverkehr – unmißver-ständlich erkannt, es ergeben sich cha-rakteristische Bilder (siehe Abb. 6).

Abb. 5: Trennung von Uracil (Marker), Isohomovanilinsäure (IVS), 3,4 Dihydroxy-phenylessigsäure (DOPAC), 5-Hydroxyindol-3-essigsäure (HIES) und 4-Hydroxy-3-methoxy-mandelsäure (HVS) an vier verschiedenen Säulentypen

Abb.6Selektivitäshexagone:Beispiele für einenhydrophoben Säulen-typ, Phasen mit freienSilanolgruppen undembedded phases.

� SelektivitätsplotsZu ebenso interessanten Erkenntnis-

sen führt das gegeneinander Plottenvon Trennfaktoren (α-Werte), die beiTrennungen mit vermeintlich ähnli-chen Phasen ermittelt wurden. Je ähnli-cher die Phasen sind, um so näher soll-ten sich die einzelnen Werte um die re-sultierende Winkelhalbierende befin-den. Hier wurden 66 unterschiedlicheAnalytpaare unter bewußt unterschied-lichen chromatographischen Bedin-gungen (9 unterschiedliche Eluenten)getrennt und die ermittelten α-Wertegegeneinander aufgetragen. Durch diegroße Anzahl der Werte und durch dieunterschiedliche experimentellen Be-dingungen gelangt man zu recht gesi-cherten Aussagen. RK

Kontakt:Norbert BurggrafNovia GmbHIndustriepark Höchst Gebäude B 845 65926 FrankfurtTelefon: 069 / 305 43 8 43Fax: 069 / 309 159

„Gerade weil mir als Frau die Lei-tung eines Technik-Museums oftnicht zugetraut wird, war ich froh,mit dem Projekt „coolMuseum“neue Wege gehen zu können.“ er-klärte Frau Gerda Tschira am 20.Februar anläßlich der Präsentationeiner modernen, rechnergestütztenMuseumsführertechnologie im CarlBosch Museum Heidelberg.

Das Technikmusem zeigt auf über300 Quadratmeter und zwei

Außenflächen Schlaglichter aus dem

Leben des Heidelberger ChemikersCarl Bosch (1874-1940), der vom Pro-kuristen zum Vorstandsvorsitzendender BASF und zum Vorsitzenden derI.G. Farbenindustrie aufstieg. Den No-belpreis für Chemie erhielt er 1931 zu-sammen mit Friedrich Bergius für diegroßtechnische, industrielle Umset-zung der bereits bekannten Laboranla-ge zur Ammoniaksynthese, für dieFritz Haber bereits 1918 die Auszeich-nung erhalten hatte.

Die Themenbreite des Museumsreicht von der Entwicklung der chemi-

schen Technik bis hin zur Rolle derI.G. Farbenindustrie im Nationalsozia-lismus. Anschaulich wird der Wegvon den labortechnischen Anfängenbis zum Aufbau riesiger Industrie-komplexe der Hochdrucktechniknachvollzogen. Interaktive Präsentati-on und moderne AV-Medien machendas Museum zu einem neuen Erlebnisim alten Heidelberg.

Nun ist mit „coolMuseum“ eineweitere Verbesserung für den Besu-cher hinzugekommen. Es ist ein Mul-timedia-Informationssystem, das mit

Chemiemuseum mit interaktiver Führungstechnik

„Beacon“ bei Carl Bosch

U M S C H A U


modernster Technik sowie einemHandy-großen Kleincomputer (PDA)als Steuergerät den Museumsbesuchindividualisiert. Dazu wird an jedemAusstellungsstück ein neu entwickel-ter Infrarotsender, genannt Beacon,angebracht, der so dem Museumsgastdie gewünschten Informationen lie-fert.

Der Besucher kann Informationenin Bild, Video, Ton und Text empfan-gen, nach bestimmten Begriffen su-chen, Fragen stellen und am Ende perComputerausdruck seine „persönlicheMuseumsbroschüre“ erstellen. DasInfo-System ist nach unterschiedli-chen Bedürfnissen skalierbar. Mankann beispielsweise zum gleichen Ex-ponat alles Wissenswerte in deutschoder einer anderen Sprache als Textlesen oder als gesprochenes Worthören. Andererseits kann der Besucher

auch einer vom Museum zusammen-gestellten virtuellen Themenausstel-lung folgen, wie zum Beispiel derFührung über die Zeit Carl Boschs beider BASF.

„CoolMuseum soll nicht die klassi-schen Führungen ersetzen,“ sagt Ge-rald Holnburger, Geschäftsführer derIT-Systemdesign. „Aber der einzelneBesucher kann frei im Museum um-herschlendern und sich jederzeitschnell und bequem mit Informatio-nen über das Ausstellungsstück ver-sorgen, das ihn gerade interessiert.“Entwickelt wurde der interaktive Mu-seumsführer in einem Gemein-schaftsprojekt der Firmen IT-System-design und 21up.de.

„Besonders wichtig war es für uns,einen Museumsführer für die Bedürf-nisse aller Museumsbesucher zu ent-wickeln“ unterstreicht Nicole Malek

Freut sich über die gelungene Vorführung von„CoolMuseum“ mit den „Beacon“-Sendern(links an dem Ausstellungsstück): Museums-gründerin und -leiterin Gerda Tschira (kleinesBild). Sehr interessiert an der Technik zeigtensich u.a. Vertreter des Deutschen MuseumsMünchen, des Audi-Forums Ingolstadt sowiedes Landesmuseums für Technik und Arbeit inMannheim (Fotos: Bulmahn).

von 21up.de die Besonderheit der Ent-wicklung. „Wir haben mit coolMuse-um erreicht, dass Eltern mit ihren Kin-dern gemeinsam durch das Museumgehen und jeder seine persönlichen In-formationen erhält. Zum Beispiel be-kommt der Vater die letzten techni-schen Highlights vom Dieselmotorund die Tochter die Grundprinzipiendes Dieselantriebes erklärt.“

Maren Bulmahn

Funktionsprinzip der „CoolMuseum“-Technik.Die Darstellung auf dem PDA erfolgt als Inter-netseite (Abb.: IT-Systemdesign).


Mit einem Restart-Stipendium willdie Europäische Organisation fürMolekularbiologie (EMBO) Wissen-schaftlerinnen und Wissenschaft-lern den Wiedereinstieg in die For-schungsarbeit nach einer „Auszeitfür die Familie“ erleichtern. WieDr. Gerlind Wallon, ProjektleiterinFrauen in der Wissenschaft beiEMBO am 20. Februar in Heidel-berg bekannt gab, sollen zunächstacht Stipendien mit einem Jahres-budget von etwa 30 000 Euro fürzwei Jahre vergeben werden.

Der geschäftsführende Direktorder dem European Molecular

Biology Laboratory (EMBL) benach-barten Wissenschaftsorganisation,Prof. Dr. Frank Gannon, betonte, essei Strategie von EMBO, Bedürfnissezu identifizieren und für deren Erfül-lung Mechanismen in Gang zu setzen.Wenn diese erst arbeiteten, ließe sichdie Wirkung wohl verstärken, Klar-text: Acht Stipendien sollen nicht dasletzte Wort sein. Interessenten könnenInformationen dazu über das Interneterhalten und sich dort auch bewerben(www.embo.org). Die Bewerbungs-frist endet in diesem Jahr am 15. Au-gust. Voraussetzung für eine erfolg-reiche Bewerbung sei, dass man schoneine Stelle im Labor als Post-Doc ge-funden habe.

Wie Gannon weiter ausführte, seider Anteil von Frauen an EMBO stei-gend und betrage jetzt 12,6 Prozent.Damit wolle man sich jedoch beieinem Anteil von 50 Prozent Frauenzum Studienbeginn in den Life Scien-

ces nicht zufrieden geben. Allerdingswehrte sich Gannon auch gegen eineFrauenquote, die nur einen kurzzeiti-gen Erfolg ermögliche.

Gerlind Wallon sieht aus der Ent-wicklung der Gesellschaft den Frau-enanteil in der Wissenschaft wachsen.Der Bedarf an qualifizierten Fachkräf-ten steige bei fallenden Geburtenra-ten. Es gelte auch, Verluste von Inves-titionen in Ausbildungen zu vermei-den. Die Ausbildung eines Wissen-schaftlers, einer Wissenschaftlerinkoste im Durchschnitt 500 000 Euro.Jetzt gelte es, die Rahmenbedingun-gen für die Karriere von Wissen-schaftlern, die sich auch um die Kin-dererziehung kümmern müssen, zuverbessern.

In welchem Umfang hier Änderun-gen notwendig sind, verdeutlichteProf. Dr. Renée Schröder, Gruppen-leiterin am Institut für Mikrobiologieund Genetik der Universität Wien:„Schon die Religionskultur lehrt unsdie Dominanz des Männlichen. Hier

EMBO ergreift Initiative für Wissenschaftskarrieren Erziehender

Stipendium für den Wiedereinstieg

gilt es, vorurteilslos zu denken.“ Auchsollten Altersgrenzen für beruflicheKarrieren abgeschafft werden. In SanDiego hätte man die Leistung hochbe-tagter erkannt. Man richte selbst80jährigen Wissenschaftlern einhochmodernes Labor ein, um vonderen Erfahrungen zu profitieren. DieProfessorin gab zu bedenken, dass beider Entscheidung für Karrieren im Fa-milienkreis nicht automatisch diejeni-ge des Mannes in den Vordergrundtreten dürfe.

Prof. Dr. Christiane Nüsslein-Vol-hard nannte die Bedingungen für dieKinderbetreuung in Deutschland alsweiteren Grund für Probleme vonWissenschaftlerinnen, wieder in denBeruf zurückzukehren. Sie fordertekostenlose Kinderkrippen und Ganz-tagsschulen. Es sei besser, Studienge-bühren zu erheben und dafür die Kin-derbetreuung kostenlos zu ermögli-chen als umgekehrt. Zu Ängsten vonEltern hinsichtlich eines geringereneigenen Zeitanteils für die Kindermeinte sie, es sei nicht klar, ob die An-wesenheit der leiblichen Mutter vonmorgens bis abends allerbestens fürein Kind sei. Wer sich für einen Berufin der Wissenschaft entscheide, müssesich auf viel Arbeit und auf entspre-chende Zeitprobleme einstellen. DieNobelpreisträgerin gibt selbst ein Bei-spiel, dass aus der Anforderung imBeruf Probleme im Privatbereich ent-stehen können: Sie lebt von ihremMann getrennt, hat keine Kinder.

Rolf Kickuth








Dass die Chancengleichheit von Frauen in der Wissenschaft nicht nur eine Frage von Strukturenist, sondern ein Umdenken bei jedem einzelnen erfordert, erläuterten (v.l.) Christiane Nüsslein-Vol-hard, Gerlind Wallon, Frank Gannon und Renée Schröder an etlichen Beispielen (Foto: rk).


L ITERATUR

Physikalisches GrundpraktikumHans J. Eichler, Heinz-Detlef Kron-

feldt, Jürgen Sahm: Das Neue Physikali-sche Grundpraktikum. 588 Seiten mit577 zweifarbigen Bildern und 55 Tabel-len. Springer-Verlag, Berlin und Heidel-berg. ISBN 3-540-63109-7. Euro 44,95.

Die Autoren gehen in ihrem Vorwortauf den Zweck dieses Buches ein und for-mulieren die wichtigsten Ausbildungs-ziele eines Physikalischen Grundprakti-kums: Einführung in die Physik als Er-fahrungswissenschaft, Kennenlernen undVertrautwerden mit wichtigen Mess-verfahren und -Geräten, Einführung indie Methodik wissenschaftlicher experi-menteller Arbeit, insbesondere Ver-suchsplanung und -Aufbau (...). Dass dasaus den schriftlichen Anleitungen für dasPhysikalische Grundpraktikum an derTechnischen Universität Berlin hervor-gegange Buch kein „Kochbuch“ mit nurVersuchbeschreibungen ist, merkt manschon beim Durchblättern, und der ersteEindruck ist hervorragend Es werdenacht Logos in Rot sowie graue und roteRasterflächen verwendet, die natürlichalle ihre Bedeutung haben. Und es fälltnoch auf, dass die Formeln klar gesetzt

und die Zeichnungen sauber gezeichnetsind. Aus diesem Blickwinkel ein vor-bildliches Buch.

Das Buch enthält 53 Themenkreise (z.B. Trägheitsmoment, Materie im Ma-gnetfeld), die in 12 Kapitel (z. B. Linsenund optische Instrumente, Spektrosko-opie und Atomaufbau) zusammengefasstsind. Jeder Themenkreis enthält eine Zahlvon Teilaufgaben. Für jede Teilaufgabeist der Zeitbedarf angegeben, so dassTeilaufgaben für einen Praktikumstermin(typisch 4 Stunden) zusammengestelltwerden können. Am Anfang eines jedenThemenkreises und jeder Teilaufgabestehen das Lernziel, bei den Teilaufgabenzusätzlich die benötigten Geräte.

Für die Lernziele soll hier ein Beispielangegeben werden. Beim Themenkreis„19. Widerstände, Ohmsches Gesetz“steht als Lernziel „Messung elektrischerGrundgrößen: Strom, Spannung, Wider-stand. Elementare Grundgesetze derElektrizitätslehre und deren Anwendung.Umgang mit einfachen elektrischen Bau-elementen und Meßgeräten.“ Dieser The-menkreis enthält nach der Beschreibung

der Grundlagen dann drei Teilaufgabenmit jeweils eigenem Lernziel.

Nur am Rande sei erwähnt, dass sichdas erste Kapitel mit den Grundbegriffender Messtechnik (Messen, Auswerten,Fehlerrechnung, Statistik) beschäftigt,der drittletzte Themenkreis mit der Ein-führung in das Arbeiten mit einem Perso-nalcomputer. In den Beispielen wird alsProgrammiersprache Pascal verwendet.

Es macht Spaß, in diesem schön ge-stalteten und gut gegliederten Buch zulesen, auch wenn man nicht an einemPraktikum teilnimmt.

R. Ellmer

Mit seiner Reihe Teubner Studien-bücher Chemie will der zur Fachver-lagsgruppe BertelsmannSpringer gehö-rende Verlag Teubner im Laufe der Zeitalle Bereiche der Chemie vorstellen,wobei nicht die Breite von Lehrbüchernoder umfangreichen Monographien an-gestrebt wird. Die einzelnen Bände sollenStudenten der Chemie und bereits im Be-rufsleben stehende Chemiker in aktuelleund in rascher Entwicklung befindlicheGebiete der Chemie einführen. CLBstellt zwei Bücher aus dieser Reihe vor.

Hartmut Follmann: Biochemie.Grundlagen und Experimente. 246Seiten. ISBN 3-519-00333-3. Ca. 23,50Euro.

Der Autor schreibt in seinem Vorwort,dass das Buch für alle gedacht ist, die inStudiengängen der Biologie und Chemiesowie benachbarter Fachrichtungen früh-zeitig Wissen und Einblick in die Denk-und Arbeitsweise der Biochemie gewin-nen wollen und die Gelegenheit haben,schon im Grundstudium einen biochemi-schen Kurs oder ein Praktikum absolvie-

ren zu kön-nen. Damitdrückt eraus, wasbereits derUntertiteldes Buchesaussagt:Ein-führungs-buch mit

Versuchen. Zehn Kapitel erwarten denLeser, von denen sechs Stoffgruppen ge-widmet sind, die anderen behandelnGrundlagen oder Analysenverfahrenoder bringen Tabellen u. ä. Die nahezu 70Experimente sind seit Jahren an den Uni-versitäten Marburg und Kassel erprobtworden; Beispiel: Bestimmen Sie denZuckergehalt in verschiedenen Sorteneinfacher Corn Flakes und vergleichenSie ihn mit den auf der Pakung angegebe-nen Werten. – Ein Buch, das schnellFreunde finden wird.

Claus Czeslik, Heiko Seemann, Ro-land Winter: Basiswissen Physikalische

Chemie. 454 Seiten. ISBN3-519-03544-8. Ca. Euro40.

Dieses Buch ist auseiner Vorlesungsreihe imGrundstudium entstandenund will einen erstenÜberblick über die wichtig-sten Teilgebiete der Physi-kalischen Chemie geben.Da es nicht so umfangreich ist wie tradi-tionelle Lehrbücher, soll der Stoff auchdas Lernen für Prüfungen und Klausurenerleichtern. In den Kapiteln werdenÜbungsaufgaben vorgerechnet; eine Auf-gabensammlung gibt es nicht.

Und dies sind die Kapitel: Aggregat-zustände, Thermodynamik, Aufbau derMaterie, Statistische Thermodynamik,Grenzflächenerscheinungen, Elektroche-mie, Reaktionskinetik, Molekülspektro-skopie. Interessenten sollten wissen, dassdie Autoren auf eine klare und straffe ma-thematische Ableitung und Formulierungder Ergebnisse Wert gelegt haben. Hierfolgen zu können, erfordert Vorausset-zungen.

H. R. Wiedmann

Bio- und Physikalische Chemie


Instrumente der E-Science Wie Professor Jessen (TU Mün-chen) auf dem Workshop derBayer AG zum Thema E-Scien-ce (vgl. CLB-Januar-Heft) aus-führte, sind Computer und Netzedie Basisinstrumente der E-Science, zu den Techniken fürdie Nutzung dieser Instrumentegehören vor allem Speicherungund Wiederauffindung von Wis-sen. Bei Computern und Netzensind die Entwicklungsmöglich-keiten der nächsten 10 Jahrerecht gut übersehbar. In der fol-genden Zusammenfassung wer-den Supercomputer nichtberücksichtigt.

ComputerBei den persönlichen Rechnern liegt

die Leistung derzeit zwischen 0,1 und 1Giga-Flop/s. Es ist zu erwarten, dass dieLeistung im nächsten Jahrzehnt um denFaktor 50 zunimmt. Dies ist im Endeffektnicht mit einer Kostenzunahme verbun-den, denn die Kosten werden um eben-falls den Faktor 50 heruntergehen. Dar-aus resultiert, dass der volle Leistungsge-winn zu konstanten Investitionskostenerhalten wird. Die Ergonomie und die Si-cherheit ist bei Arbeitsplatzrechnern je-doch verbesserbar. Bei der Basissoftwarefür Arbeitsplatzrechner erhofft man sicheine Qualitätsverbesserung durch die Of-

fenlegung von Programmquellen. Diesermöglicht eine kooperative Verbesse-rung der Software (open source). DieNutzung von mobilen Computern wirdim nächsten Jahrzehnt schnell zunehmen,doch sind derzeit noch viele Wünscheoffen; erinnert sei an Gewicht, Betriebs-dauer und Erreichbarkeit über leistungs-fähige Funknetze.

NetzeIm Bereich der Netze sind die Aus-

sichten eigentlich noch günstiger als beiComputern. Das Internet umfasst derzeit100 Millionen Computer und schät-zungsweise 400 Millionen Benutzer. Eswird damit gerechnet, dass Leistung desNetzes und Teilnehmerzahl jährlich umden Faktor 2 zunehmen. Da sich die spe-zifischen Kosten um den gleichen Faktorhalbieren, kann die anwachsende Leis-tung zu konstanten Gesamtkosten abge-geben werden. Die bekannten Sicher-heitsprobleme sind nicht auf technischeUnreife zurückzuführen, sondern auf denleichtsinnigen Umgang mit Endsyste-men, die für den Gebrauch an einem of-fenen Netz nicht geeignet sind.

Große Erwartungen werden in dieLichtleiter gesetzt. Es werden in KürzeLichtleiter auf den Markt kommen, die ineiner einzige Faser 80 Übertragungs-kanäle zu je 10 Gigabit pro Sekunde bie-

ten. Das ist mehr als das gesamte Internetderzeit im zeitlichen Mittel transportiert.Speicherung und Wiederauffindung

Die Speicherung des Wissens ist keinProblem. Zwar wird das persönliche undüberpersönliche Wissen der Menschheitauf 1018 B geschätzt und wächst um 10Prozent jährlich, aber die insgesamt zurVerfügung stehenden Speicherkapazitä-ten lassen das Wissen um den Faktor 1Million hinter sich - und sie wachsen vielschneller als das Wissen.

Bei der Wiederauffindung von gespei-chertem Wissen sieht es leider ganz an-ders aus. Die heutigen Verfahren derStrukturierung und Suchmaschinen kön-nen nur als Vorstufe von dem bezeichnetwerden, was nötig ist, um mit dem ge-speicherten Wissen effektiv umgehen zukönnen.

PublikationenProfessor Jessen ist der Meinung, dass

sich das wissenschaftliche Veröffentli-chen außerhalb der Publikationsmonopo-le, und das sind die Zeitschriften, zu lang-sam einführt. Das freie Publizieren, etwaim WWW, führt zwar zu billigen, aberauch unverbürgten Publikationsformen.Andererseits wachsen die Kosten der tra-ditionellen Wissensübermittlung in derWissenschaft, zum Beispiel durch Zeit-schriften, um etwa 15 Prozent jährlich an.Leider streben Wissenschaftler bevor-zugt eine Publikation in überteuerten Me-dien an. R. Ellmer

Verschlüsseln und EntschlüsselnWill man einem Zweiten eine Nach-

richt übermitteln, die ein Dritter – fälltihm diese Botschaft in die Hände – nichtverstehen soll, so muss man ihren Sinnverbergen. Vom griechischen kryptos(verborgen) leitet sich der Begriff Kryp-tographie ab. Im Deutschen wird meistvon Verschlüsseln und Entschlüsselneiner Nachricht gesprochen, die engli-schen Begriffe sind encryption unddecryption. Die Kryptographie hat sichim Laufe der Jahrhunderte immer weiterentwickelt und erhielt besonders in Krie-gen neue Impulse. Wurde auf der einenSeite ein neues Verschlüsselungsverfah-ren entwickelt, so machte sich die andereSeite daran, die verschlüsselten Nach-richten zu entschlüsseln. Wichtige Statio-nen auf dem Wege der Entwicklung

waren die Maschinen Enigma (mecha-nisch) und ENIAC (18000 Röhren).

Jeder, der heute Nachrichten über dasInternet verbreitet, muss damit rechnen,dass die Nachricht mit viel Aufwand ab-gefangen und gelesen werden kann. Siekann aber nicht gelesen werden, wenn sieverschlüsselt ist und trotz großer An-strengungen mit großer Wahrscheinlich-keit nicht entschlüsselt werden kann.

Pretty Good Privacy® = PGPDas Verschlüsselungsverfahren PGP

wurde von Phil Zimmermann entwickeltund kann heute kostenlos von Privatper-sonen benutzt werden, ganz sicher auchfür erste Versuche in einem kommerziel-len Labor. Doch wer es im Geschäftsbe-trieb regelmäßig einsetzen will, muss

eine Lizenz erwerben.CLB hat die Doku-mentation und dasProgramm von derCD-ROM der Zeit-schrift Chip vom Juli 2001 geladen. In-teressenten können im Internet bei Net-work Associates (www.nai.com) Infor-mationen einholen, auch bei der interna-tionalen PGP-Seite www.pgpi.com.

PGP ist ein „Kryptographieverfahrenmit öffentlichen Schüsseln“. Es werdenzwei zueinander gehörende Schlüssel(ein Schlüsselpaar) erzeugt. Auch PGPist nicht absolut sicher. Die Verschlüsse-lung der nächsten Generation soll dannnicht mehr aufzulösen sein. Man sprichtvon Quantenkryptographie, die auf derQuantentheorie beruht. Der Kampf zwi-schen Verschlüsslern und Entschlüsslernwird dann zu Ende gehen.

SOFTWARE


WIRTSCHAFT

BASF: Erste Standortanalyse in Ludwigshafen

„Der Standort Ludwigshafen istkeine Insel, der losgelöst von allenanderen Standorten betrachtetwerden kann. Er ist der wichtigsteStandort der BASF innerhalb Eu-ropas und auch weltweit, den es giltfür die Zukunft wettbewerbsfähigzu halten“, sagte Eggert Voscherauauf der Standortpressekonferenz inLudwigshafen Anfang Februar.Das Vorstandsmitglied des Unter-nehmens verantwortet seit Mai2001 u.a. die Standortentwicklungam Mittelrhein. Erstmals starteteer mit dem Projekt „Standortkon-zept Ludwigshafen“ eine detaillier-te Standortanalyse. Wunschvorstel-lung des Unternehmens ist, denStandort Ludwigshafen zu erhaltenund weiter auszubauen, aus gutenGründen: Hier befindet sich mit250 Produktionsbetrieben dasgrößte zusammenhängende Che-mieareal Europas, leistet das Unter-nehmen auch zwei Drittel seinerweltweiten F&E-Arbeiten.

Für die Investitionen in den Stan-dort hält die Unternehmensleitung je-doch eine langfristige Planungssicher-heit von etwa zwei Jahrzehnten für er-forderlich. Eine solche Sicherheitsieht Voscherau durch die europäi-sche Politik, die sich „zu einseitig anSauberkeit der Umwelt zu Lasten vonWachstum und Beschäftigung“ orien-tiere, bedroht.

Zur Zeit werden bespielsweise dasWeißbuch der Chemikaliengesetzge-

Wenn das neue Zentrallager 2003 eingeweiht wird, ersetzt es 52 kleinere Außenlager in Mannheimund Ludwigshafen (Foto: BASF).

Eggert Voscherau, Dr.Walter Seufert und

Dieter Thomaschews-ki (v.r.) fordern von

der Politik eine lang-fristige Planungssi-

cherheit für den Aus-bau von Chemiestan-

dorten (Foto: rk).

bung oder der Handel mit Emmisions-Zertifikaten (EmissionTrading) dis-kutiert. Würden alle angedachtenVorschläge tatsächlich umgesetztwerden, kämen aus heutiger Sicht eu-ropaweit auf den Konzern Mehrko-sten von bis zu 300 Millionen Europro Jahr zu. Eine Neuausrichtung dereuropäischen Chemikalienpolitik seigrundsätzlich zu begrüßen. Allerdingssollten hierbei Regelungen verein-facht, Wettbewerbsfähigkeit von Un-ternehmen verbessert und die Sicher-heit des Verbrauchers erhöht werden,so die neue Standortleitung.

Unabhängig von solchen politi-schen Unwägbarkeiten sind für 2002weitere Investitionen geplant. DieStandortinvestitionen steigen mit

etwa 500 Millionen Euro in diesemJahr auf 25 Prozent der gesamtenBASF-Investitionen, Auslandsinve-stitionen nehmen ab. Dies lässt sichdurch die Planungsvorarbeit und dieBauarbeiten der Riesenanlagen amStandort Ludwigshafen aber auch garnicht mehr stoppen. Beispielsweiseentsteht gerade für 80 Millionen Euroein neues Hochregallager. Dieses Lo-gistikzentrum im Norden des BASF-Werksgeländes soll 52 kleinereAußenlager ablösen. Ebenso inve-stiert man fast 100 Millionen Euro indie Qualifizierung der Mitarbeiterdurch Aus- und Weiterbildung. „Wasjedoch ab 2004 an Investitionen hin-zukommt ist die Frage“, fokussiertVoscherau den Hauptzweck der Stan-dortanalyse.

In deren Rahmen haben Arbeits-gruppen bislang Leistungen und Ko-stenströme aufgenommen. Die ansch-ließende fundierte Auswertung soll zueiner Produktionsstrategie und zueiner Vision für den Standort als be-deutendenTeil der BASF-Guppeführen. Dass der Standort Ludwigsha-fen nicht isoliert betrachtet werdendarf, zeigt die in Veränderung befind-liche Struktur der Europaorganisationder BASF als Ergebnis des Projektes„Fit for the Future“. Neu hierbei istdie enge vertikale Vernetzung vonProduktion, Marketing, Vertrieb undLogistik für ganz Europa, wobei Syn-ergiepotentiale zwischen den eigen-


WIRTSCHAFT

Die Hoffmann-La Roche AG undBruker Daltonics (NASDAQ: BDAL)haben Ende Januar eine umfassende Al-lianz auf dem Gebiet der Proteomik be-kannt gegeben. Die daraus resultierendeZusammenarbeit wird sich auf die Ent-wicklung hoch effizienter Proteinanaly-severfahren mittels Massenspektrome-trie konzentrieren.

Die Stinnes AG konnte im Ge-schäftsjahr 2001 das EBIT (Gewinn vorSteuern und Zinsen) steigern. Zu der po-sitiven Entwicklung haben insbesonde-re die Bereiche Europäischer Landver-kehr und das Chemielogistikgeschäftbeigetragen. Eine Tochtergesellschaftaus diesem Bereich, die Brenntag AG,hat eine europaweite Vertriebsvereinba-rung mit Genencor International un-terzeichnet. Sie ist damit für zahlreicheEnzymprodukte exklusiver Distributi-onspartner von Genencor.

Der Umzug der Thermo NicoletGmbH mit den Produktlinien ThermoNicolet, Thermo Mattson, ThermoSpectra-Tech, Thermo ARL und Ther-mo Elemental erfolgte Ende Jamuar.Das Unternehmen ist nun unter folgen-der Adresse erreichbar: Werner-Heisen-bergstr. 2 in 63262 Neu-Isenburg, Tel.06102/36710

Die ehemalige Henkel-Chemietoch-ter Cognis (jetzt InvestorenkonsortiumPermira Funds, GS Capital Partners undSchroder Ventures Life SciencesFunds) erhält als neuen Aufsichtsrats-vorsitzenden Harald Wulff. Der promo-vierte Chemiker übergibt seine bisheri-ge Position des CEO an Antonio Trius,ebenfalls promovierter Chemiker.

Die Degussa AG, Düsseldorf, hatdas Persulfatwerk ihres StandortesRheinfelden/Lörrach an die Unionchi-mica Industriale S.p.A., Bergamo, dieHoldinggesellschaft der in Italien ansäs-sigen Bombardieri-Gruppe verkauft.Das Werk produziert Ammonium- undNatrium-Persulfat. Im Jahr 2000 erwirt-schafteten dort 36 Mitarbeiter einenUmsatz von knapp 10 Mio. Euro. Derneue Eigentümer wird den Betrieb wei-terführen und die Mitarbeiter überneh-men. Die Degussa AG wird andererseitsfür 21,5 Mio. US-Dollar die Genset Oli-gos, Paris, übernehmen und stärkt damitihre Nukleinsäurechemie.

Aus den Firmenverantwortlich arbeitenden BusinessUnits genutzt werden.

Einerseits sind die regionalen Ge-schäftseinheiten wenn möglich so zu-geschnitten, dass sie jeweils eine ge-samte Branche abdecken. Anderer-seits werden internationale Großkun-den sowohl länder- als auch geschäft-seinheitsübergreifend bedient. DieBetreuung nationaler Großkunden er-folgt weiterhin durch nationale Mitar-beiter, um die regionalen Unterschie-de der Kulturen zu respektieren undzu nutzen. Ein weiterer Punkt ist dieOptimierung der Kleinkunden-Ge-schäfte.

Zukünftig fasst der Konzern dieLandesgesellschaften in acht Busin-ess Centern zusammen. Hierbei hatder Standort Ludwigshafen als Busin-ess Center Deutschland keine Sonder-stellung. Zusätzlich entsteht in Lud-wigshafen eines von fünf „customersupport centers“. Hier werden dieFunktionen von Innendienst und Aus-sendienst in Kombiteams zusammen-geführt.

All dies ergibt Vorteile für denKunden – aber auch für den StandortLudwigshafen fast 100 neue qualifi-zierte Stellen. Langfristig hofft manin Ludwigshafen auf einen weiteren

Stellenausbau. Allerdings: Die Ar-beitsplätze ändern sich dramatisch. Inden Anlagen verringert sich der Per-sonaleinsatz, die Anforderungen andie dort Beschäftigten steigen. DerStellenwert der Informatik wächst.Die BASF hat sich darauf schon ein-gerichtet. In der Unternehmenstoch-ter BASF-IT Services GmbH arbeiten1900 Menschen, 1600 in Ludwigsha-fen. In den nächsten drei Jahren solldie Belegschaft dieser Tochter umweitere 20 Prozent wachsen.

Voscherau forderte nicht nur Pla-nungssicherheit von der Politik, son-dern er betonte andererseits die„Schicksalsgemeinschaft“ zwischender BASF und Ludwigshafen. Die so-ziale Verantwortung des Unterneh-mens zeige sich beispielsweise inVereinbarungen, die der Stadt trotzgeänderter steuerlicher Rahmenbe-dingungen einen größeren Teil dergewohnten Gewerbesteuern erhalte.„Der Standort Ludwigshafen kannnicht stabil sein, wenn Ludwigshafennicht stabil ist“, betonte er, aber erzeigte auch die Grenzen der Unter-nehmensentscheidungen auf: „Eignerdes Unternehmens ist nicht der Vor-stand.“ RK

VFA: Geringere Aufwendungen für Forschung und Entwicklung

Die im VFA (Verband forschenderArzneimittelhersteller) zusammenge-schlossenen Firmen in Deutschlandblicken aufgrund der Sparmaßnahmenim Arzneimittelsektor spürbar zurück-haltender auf das Jahr 2002. Dem Ver-band gehören 45 Mitgliedsunternehmenan. Wie eine Umfrage unter diesenPharmabetrieben ergab, rechnet dieMehrzahl mit rückläufigen Preisen. Fastein Drittel geht davon aus, dass die Zahlder Beschäftigten zurückgehen wird.

Bei den Investitionen für Forschungund Entwicklung fällt der StandortDeutschland zurück, zunehmen werdensie dagegen an den ausländischen Stan-dorten. Der Anteil der Unternehmen,die die FuE-Ausgaben hierzulande stei-gern wollen, ist von 74,2 Prozent imVorjahr auf 41,9 Prozent gesunken.

Auch bei der bio- und gentechnolo-gischen Forschung sind entsprechende

Tendenzen sichtbar: Nur noch 36,4Prozent – gegenüber 57,1 Prozent imVorjahr – wollen der Umfrage zufolgeihre Forschungsaufwendungen inDeutschland erhöhen. Die Hauptge-schäftsführerin des Verbandes, Corne-lia Yzer, forderte klare und langfristigverlässliche Rahmenbedingungen füreinen starken Pharmastandort Deutsch-land. „Es wird sich noch erweisen, dassder regulatorische Aktionismus desJahres 2001 die überfällige Gesund-heitsstrukturreform eher behindern alsbefördern wird“, erklärte Yzer.

Auch bei der bio- und gentechnolo-gischen Forschung verliere der Stan-dort Deutschland an Boden: Nur nochgut ein Drittel der befragten Unterneh-men (36,4 Prozent) gegenüber 57,1Prozent im Vorjahr wollen ihre For-schungsaufwendungen in Deutschlanderhöhen.


WIRTSCHAFT

„Die Abwasserentgelte inDeutschland liegen auf dem Niveaudes Vorjahres“, so Dieter Bongert,wasserpolitischer Sprecher des Bun-desverbandes der deutschen Gas-und Wasserwirtschaft (BGW), undProfessor Hermann H. Hahn, Präsi-dent der Deutschen Vereinigung fürWasserwirtschaft, Abwasser undAbfall (ATV-DVWK), auf einer ge-meinsamen Pressekonferenz.

Im Jahr 2000 seien die Abwasserent-gelte im Vergleich zum Vorjahr ledig-lich um 0,3 Prozent gestiegen. 2001seien die Abwassergebühren sogar un-verändert geblieben. Trotz der aktuel-len Inflationsrate von 2,5 Prozent seiendie Abwassergebühren stabil. Diesesergaben die von BGW und ATV-DVWK gemeinsam innerhalb einerUmfrage im Jahr 2001 erhobenenMarktdaten zur Abwasserentsorgung.

Nach Angaben von ATV-DVWKund BGW liegt das durchschnittlicheAbwasserentgelt derzeit jährlich bei117 Euro je Einwohner. Jeder Bürger

Kühle Witterung spielt auch eineRolle bei der Kohlendioxid-Konzen-tration in der Atmosphäre. Die ener-giebedingten CO2-Emissionen inDeutschland waren im vergangenenJahr um 1,6 Prozent höher als imJahre 2000. Nach Berechnungen desDIW Berlin ist dieser Anstieg auf diewesentlich kühlere Witterungzurückzufuehren; eliminiert manden Temperatureinfluss, ergibt sichein Rückgang um 0,7 Prozent.

Im Vergleich zu 1990 waren die ef-fektiven CO2-Emissionen im Jahre2001 um 13,5 Prozent niedriger (tem-peraturbereinigt -15 %). Der Rück-gang der CO2-Emissionen in Deutsch-land von 1990 bis 2001 um knapp 153Millionen Tonnen war das Resultatgegenläufiger Einflüsse. Emissionser-höhend wirkten das gestiegene Brut-toinlandsprodukt je Einwohner (+126Mill. t) und die gewachsene Bevölke-rungszahl (+34 Mill. t). Dies wurdebei weitem überkompensiert durch dieemissionsreduzierenden Effekte dererheblich gesunkenen Energieinten-sität (-202 Mill. t), des geringerenCO2-Gehalts der fossilen Energieträ-ger (-76 Mill. t) und des gestiegenenAnteils emissionsfreier Energieträger(-35 Mill. t).

Deutschland gehört zu den wenigenIndustrieländern, in denen sich dieCO2-Emissionen in den neunziger Jah-ren verringert haben. Das DIW Berlingibt allerdings zu bedenken, dass –nimmt man die ambitionierten Reduk-tionsziele der Bundesregierung alsMaßstab – das derzeitige Emissionsni-veau noch viel zu hoch ist.

Abwassergebühren kaum gestiegen

zahlt also täglich rund 32 Cent für dieAbwasserbeseitigung. Hierin enthaltensind die Leistungen für die Sammlung,Ableitung und Reinigung vonSchmutz- und Regenwasser sowie An-schlussbeiträge.

Bezogen auf den Frischwassermaß-stab, lag die durchschnittliche Abwas-sergebühr im Jahr 2001 bei 2,18 Europro Kubikmeter. Bei der Gebührenbe-rechnung geht die Entwicklung inRichtung gesplittete Abwassergebühr:Schmutz- und Niederschlagswasserwerden getrennt abgerechnet. 57 Pro-zent der in der Umfrage erfassten Bür-ger erhalten entsprechende Gebühren-bescheide. Durch einen gesplittetenGebührenmaßstab kann eine verursa-chergerechtere Gebührenstruktur er-reicht werden.

Für das Jahr 2001 meldeten die Ab-wasserentsorger Investitionsvorhabenin Höhe von 6,85 Milliarden Euro fürdie Erneuerung und Modernisierungsowie den weiteren Ausbau der Ab-wasseranlagen.

Kaltes Wetter: Mehr EnergieDer Primärenergieverbrauch in

Deutschland ist im Jahre 2001 ge-genüber dem Vorjahr kräftig gestie-gen, und zwar um 1,6 Prozent aufrund 495 Millionen Tonnen Stein-kohleeinheiten (SKE), das entspricht14500 Petajoule. Diese Aufwärtsent-wicklung ist in erster Linie auf die imVergleich zum Jahr 2000 erheblichkühlere Witterung zurückzuführen.Schaltet man diesen Einfluss aus, er-gibt sich ein um 0,8 Prozent niedri-gerer Wert als im Jahre 2000.

Denn vor dem Hintergrund derschwachen Konjunktur blieben ver-brauchssteigernde Impulse weitgehendaus. Temperaturbereinigt hat sich dieEnergieproduktivität der Volkswirt-schaft (Verhältnis des realen Bruttoin-landsprodukts zum Primärenergiever-brauch) um 1,4 Prozent erhöht, wasdem Durchschnitt der neunziger Jahreentspricht. Der Stromverbrauch ist imJahre 2001 mit 0,5 Prozent in nahezu

gleichem Tempo wie das Bruttoin-landsprodukt gestiegen. Nach wie vorrangiert die Kernenergie bei der Strom-erzeugung an erster Stelle, dicht ge-folgt von der Braunkohle und derSteinkohle. Erneut ausgeweitet wurdedie Stromerzeugung in Windkraftanla-gen: Im Jahre 2001 dürften rund elfMilliarden Kilowattstunden und damitfast zwei Prozent der gesamten Strom-erzeugung mit Hilfe der Windenergieproduziert worden sein. Das bedeuteteine Verdoppelung innerhalb von zweiJahren.

Die Energiepreise, die im erstenHalbjahr 2001 noch auf einem hohenNiveau verharrt hatten, sanken in derzweiten Jahreshälfte unter den Vor-jahresstand. Die starken Preisrückgän-ge bei elektrischer Energie, die imZuge der Liberalisierung der Strom-märkte zu verzeichnen waren, setztensich im vergangenen Jahr nicht fort.Vielmehr zogen die Strompreise bei

fast allen Verbrauchergruppen – teil-weise auch als Folge energiepolitischerMaßnahmen – spürbar an. Gleichwohlzahlen vor allem die industriellenStromverbraucher gegenwärtig nochimmer deutlich weniger als zu Beginnder Liberalisierung; im geringerenMaße trifft dies auch auf private Haus-halte zu.

Kaltes Wetter:Auch mehr CO2


FORSCHUNG UND TECHNIK

Die so genannten intelligenten Gelehaben im vergangenen Jahrzehntzunehmend Beachtung gefunden.Die physikalischen Eigenschaftendieser wasserhaltigen Gele hängenvon einem äußeren Reiz ab undkönnen somit leicht kontrolliert wer-den. Das eröffnete viele Einsatz-möglichkeiten, besonders in derMedizin. Am Institut für Physikali-sche Chemie der Uni Würzburg wer-den intelligente Gele erforscht.

Bereits 1975 berichtete der japani-sche Forscher Tanaka, dass ein ur-

sprünglich transparentes Polyacryl-amid-Gel beim Abkühlen undurchsich-tig wurde. Seither wurden diverse Gelegefunden, die auf die Änderung ver-schiedenster physikalischer und chemi-scher Parameter mit Veränderungenihrer Eigenschaften reagieren. Dabeiwandeln sich zum Beispiel Aussehen,Volumen oder Struktur des Gels.

Das eröffnet viele Einsatzmöglich-keiten für diese Materialien. Die größteBedeutung ergibt sich in der Medizin:Hier könnten intelligente Gele dazudienen, gezielt pharmazeutische Wirk-stoffe freizusetzen. Dabei kann das Gelselbst als Reservoir für Wirkstoffe ein-gesetzt werden, es kann aber auch demkontrollierten Verschluss von Poreneines Reservoirs dienen. Es ist bereitsein Gel bekannt, das auf die Glucose-konzentration reagiert und das somitgrundsätzlich zur kontrollierten Frei-setzung von Insulin im Körper desMenschen benutzt werden könnte.

Die Arbeitsgruppe von Dr. ArnoMünster am Würzburger Institut fürPhysikalische Chemie verfolgt den An-satz, die Palette der intelligenten Geleum solche zu erweitern, die auch aufinterne Reize reagieren. In früheren,von der Deutschen Forschungsgemein-schaft (DFG) geförderten Arbeiten hatdie Arbeitsgruppe die Musterbildungbei der Entstehung eines Polyacryl-amid-Gels in Gegenwart einer nichtli-nearen chemischen Reaktion, des „Me-thylenblau-Sulfid-Sauerstoff-Oszilla-tors“, untersucht. Bei dieser Reaktionbeobachtet man stationäre, hoch geord-nete Muster der Konzentration desFarbstoffes Methylenblau, die mit

einer räumlichen Strukturierung derGeldichte korrespondieren.

Diese Arbeiten haben laut Münsterdeutlich gemacht, dass die Eigenschaf-ten des Hydrogels durch eine an dieGelbildung gekoppelte nichtlineareReaktion gesteuert werden können:„Das bei diesem Prozess entstehendeMaterial gibt sich also selbst eine ge-ordnete, mit blossem Auge erkennbareStruktur.“

Im Rahmen eines neuen, ebenfallsvon der DFG geförderten Forschungs-vorhabens untersuchen die WürzburgerWissenschaftler nun Volumenänderun-gen, die durch eine wellenförmig durchdas Gel verlaufende Veränderung derSäureverhältnisse, eine chemische pH-Welle, ausgelöst werden. Solche pH-Wellen können in einer Gelschicht vonetwa einem Millimeter Dicke durchden Einschluss chemischer Stoffe er-zeugt werden. Dank ihrer vergleichs-weise langsamen Wanderungsge-schwindigkeit kann der Frontbereichder Wellen beobachtet werden.

Führende Proteomforscher und 24Pharma- und Biotechnologie-Unter-nehmen haben sich zur DeutschenGesellschaft für Proteomforschungzusammengeschlossen.

„Forscher und Unternehmer habensich jetzt formiert, damit die deutscheProteomforschung an der Weltspitzeendlich sichtbar wird und wir inDeutschland das wirtschaftliche undwissenschaftliche Potential dieser For-schungsrichtung voll ausschöpfen kön-nen“, erklärte Dr. Friedrich Lottspeich,Präsident der Deutschen Gesellschaftfür Proteomforschung (DGPF) anläss-lich des offiziellen Starts der neuge-gründeten wissenschaftlichen Interes-senvertretung Anfang Februar in Mar-tinsried. „Gemeinsam werden wirGroßprojekte von Industrie und For-schung anstoßen und koordinieren, denTechnologietransfer perfektionieren,

„Chemischer Muskel“ aus Gel Der Arbeitsgruppe in Würzburg istdie Herstellung eines Gels gelungen,das ähnlich wie ein Muskel chemischein mechanische Energie umwandelnkann. Angetrieben wird dieser „chemi-sche Muskel“ durch die im Gel ablau-fenden Reaktionen. An der Front derpH-Welle ändert sich der pH-Wert umbis zu drei Einheiten. Das beeinflusstletzten Endes die Schwellfähigkeit unddas Volumen des Gels, weil dessenNetzwerk funktionelle Gruppen be-sitzt, die in einem bestimmten pH-Be-reich ein Proton aufnehmen und damitdie Geleigenschaften verändern. Da-durch lässt sich eine „Stufe“ von 50Mikrometern bis 0,5 Millimetern Höhebeobachten, die über die Geloberflächewandert.

Die pH-Welle kann wiederum vonaussen durch elektrische Felder kon-trolliert werden. Dabei beschleunigtoder verlangsamt das Feld die Bewe-gung der mechanischen Welle. „Aller-dings ist der Effekt des elektrischenFeldes nicht trivial. Vielmehr kann eszu einem komplexen Verhalten kom-men, zum Beispiel zu raum-zeitlichenOszillationen“, so Münster.

Gesellschaft für Proteomforschung

und die Ergebnisse werden weltweitsichtbar sein!“ Allein binnen der näch-sten drei Jahre soll sich, nach Analysender internationalen Unternehmensbera-tung Frost & Sullivan, das Weltmarkt-volumen der Proteomics auf rund sechsMilliarden US-Dollar vervierfachen.

Ganz im Stillen hatten bereits EndeNovember die Proteomforscher undUnternehmensvertreter die neue Ge-sellschaft aus der Taufe gehoben. IhreGründungsmitglieder kommen ausdem akademischen Bereich und ausdrei Unternehmensgruppen des Life-Science-Umfeldes: kleine und mittlereBiotechnologie - Start - up - Unterneh-men, etablierte Anbieter von Technolo-gien der biochemischen Analytik undGroßunternehmen der pharmazeuti-schen Industrie. (Siehe zu diesemThema auch den Artikel „Proteomana-lytik kann Angst machen“ in CLB Aus-gabe 10/2001, Seiten 377 bis 379).

FORSCHUNG UND TECHNIK









Atomabsorptionsspektro-metrie in Theorie und PraxisSeminar, ForschungszentrumKarlsruhe GmbH, 76344 Eggen-stein-Leopoldshafen, 14. bis16. Mai 2002 Tel. 07247/824045

Biotechnologie und Gesellschaft40. Tutzing-SymposiumDECHEMA e.V.17. bis 20. März 2002Tel. 069/7564129

Neuordnung der Betriebs-und Analagensicherheit: die Betriebssicherheits-verordnungKolloquium, DECHEMA e.V.14. März 2002 Tel. 069/7564272

Umweltmanagement für EinsteigerGrundlagenschulung zu EMASIIund ISO 14.000 ff.27. März 2002Umweltinstitut OffenbachTel. 069 810679

Gefrierschneiden im indu-striellen AnwendungsbereichSeminar, Leica Microsystems19. April 2002, BensheimTel. 06251/1360

RheologieAnwender-TrainingBohlin Instruments16. April 2002, Pforzheim,Tel. 07231 580360

Biozidemissionen aus behandelten MaterialienBAM-Kolloquium06. März 2002Berlin-LichterfeldeTel. 030 8104 1039

Kristallographen in Kiel10. Jahrestagung4. bis 7. März 2002Christian-Albrechts-UniversitätInstitut für Geowissenschaften

TERMINEEXPERIMENTALVORTRÄGEProf. Dr. Georg Schwedt von derTechnischen Universität Clausthal,einer der Herausgeber der CLB, be-richtet über interessante Entwicklun-gen in der Chemie beginnend bei Al-chemistischen Experimenten bis hin zuVersuchen mit Supermarktprodukten.Die Vorträge werden gefördert vomFonds der Chemischen Industrie, demStifterverband für die Deutsche Wis-senschaft und der Stiftung Niedersach-sen. Die Termine und Themen in denfolgenden drei Monaten lauten:

So 3. März in W i e t z eErdölmuseumVom Erdöl bis zum Arzneimittel -chemische Experimente zur Geschichte der Erdölchemie

Sa 16. März in H e i d e l b e r gDeutsches Apothekenmuseum,20.30/21.30/22.30 und 23.30UhrChemische Experimente mit Supermarktprodukten

Mi 10. April in B r a u n s c h w e i gHerzog Anton Ulrich-Museum20 UhrAlchemistische Experimente an Fürstenhöfen

So 21. April in Schloss G li e n i ck e,Gartensaal, 11 UhrChemische Experimente zur Geschichte von Kaffee, Kakao und Tee

So 12. Mai in L ü n e b u r gSalzmuseumChemische Experimente rund um das Salz

Mi 15. Mai in S t e i n h o r s t Schulmuseum Kabinettstücke aus der Alltags-chemie – mit Feuer und Flamme

Sa 18. Mai in W e i k e r s h e i mSchlossAlchemistische Experimente aus der Zeit des Grafen Wolfgang II. von Hohenlohe

Do 23. Mai in T e t t n a n gNeues Schloss , 18.00 UhrChemische Belustigungen aus der Barockzeit

Fr 24. Mai in U l mKloster Wiblingen, 18.00 UhrChemische Experimente mit Pharmazeutika aus der Klosterapotheke

Der Kurztext des Vortrags „VomRohöl bis zum Arzneimittel – Experi-mente zur Geschichte der Erdölche-mie“ gibt eine gute Einstimmung aufdie Art der Vorträge: „Ab 1858 wurde in Wietze nach Erdölgebohrt, seit 1854 konnte man ausErdöl durch einfache Destillation undReinigung Petroleum gewinnen. DiePetroleumlampe war für Jahrzehntedie am weitesten verbreitete Lichtquel-le. Die Petrochemie entwickelte sichim 20. Jahrhundert zu einem wichtigenTeilgebiet der chemischen Großindu-strie. Mit beispielhaften chemischenExperimenten werden Meilensteineaus der Geschichte der Petrochemie bisin unsere Zeit vorgestellt. Rohöl, Pe-troleum, Benzin, Paraffin, spezielleErdölprodukte bis zu Kunststoffen undArzneimitteln sind die Materialien fürdie Experimente und die Themen desVortrages zur Wirtschafts- und Che-miegeschichte des Erdöls.“

Weitere Kurztexte zu einzelnenVortragsthemen sind im Internet unterwww.clb.de zu finden.

ten für Laboratorien angewählt. DreiModelle - G 7883 CD, G 7783 und G 7835 - werden als unterbaufähigeStandgeräte angeboten. Die Modelle G 7883 und G 7883 CD sind mit derneuen Multitronic Novo plus Steuerungausgestattet, die eine deutlich erhöhteVariabilität programmierbarer Parame-ter bietet. Für ein verbessertes Spül-ergebnis sorgen unter anderem ein zu-sätzlicher, dritter Sprüharm, der sich ander Spülraumdecke befindet, und zu-sätzliche Düsen im unteren Spülarm.Durch ein verbessertes Ankopplungs-system der Sprüharme konnte der Was-serverbrauch reduziert werden. EinProfi-Monobloc-Enthärter ermöglichtdas Regenerieren während eines Spül-programmes. Für die exakte Einhaltungder Desinfektionsparameter sorgenzwei Sensoren. Außerdem wurde einZugang geschaffen, der das Hinein-führen von Messfühlern ermöglicht. Sieüberprüfen an verschiedenen Stellen imSpülraum und am Spülgut, ob die ge-forderte Desinfektionstemperatur überdie gesamte Haltezeit eingehalten wird.

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Hochreinen Wasserstoff mit kon-stanter Qualität liefern die neuen H2-Generatoren von cmc InstrumentsGmbH. Wasserstoffproduktion, nur imBedarfsfall, ist für alle Bereiche mithöherer Brandgefährdung eine interes-sante Alternative zu Gasflaschen. Diekleinste Geräteversion dieser Serie lie-fert bis zu 200 ml/min, die größte bis zu1.200 ml/min, bei stufenlos einstellba-ren Betriebsdrücken von 0...4 bar. Aus-gangsdrücke bis 6 bar sind optional an-zufragen.

Mit Hilfe einer weiterentwickeltenwassergekühlten Ionentauscher-Mem-bran-Zelle wird elektrolytisch reinstesWasserstoffgas produziert. Die fürAnalysenzwecke erforderliche Rein-heit des Wasserstoffs wird durch einePlatinbeschichtung der Zellenelektrodeerreicht. Der Elektrolysestrom wird sogeregelt, dass genau die Menge an


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Reinstwasserstoff produziert wird, diebei einem individuell vorgewähltenDruck abgenommen wird.

Hochwertige aufeinander abge-stimmte Materialien machen es mög-lich, Wasserstoff direkt vor Ort überJahre definiert und zuverlässig herzu-stellen.

Die mikroprozessorgesteuerten Ge-neratoren verfügen über eine Ansaug-pumpe, die sich bei Bedarf Wasser auseinem separaten Behälter ansaugenkann. Eine weitere Membranumwälz-pumpe sorgt für die Aufrechterhaltungeines vorgegebenen Temperaturni-veaus, so dass keine Übertemperaturenauftreten können.

Ein multifunktionales, beleuchtetesund großflächiges LCD-Display infor-miert den Betreiber über Durchfluss,Druck, Zellenstatus und internen Was-serstand. Die Baureihe besitzt einekomplette Selbstüberwachung, wiez.B. interne Leckagemeldung, Über-drucküberwachung, externe Durch-fluß-Überwachung und Wasserstands-mangelanzeige. Auf erkannte Fehlerwird das Personal optisch und aku-stisch hingewiesen. Als Menuspra-chen, über die der Anwender die Gerä-teparameter einstellen kann, wie z.B.den gewünschten Solldruck, stehendeutsch, englisch und französisch zurAuswahl.

cmc Instruments GmbHMeß-, Regel- und AnalysentechnikHauptstr. 3888, D-65760 Eschborn

Tel..: 06173 320078, FAX: 06173 [email protected], www.cmc-instruments.de

Automatische Prüfsysteme für Ta-bletten-Freisetzungsprüfungen, d.h. dieKlarfiltration der Proben vor der Ana-lyse, sind das optimale Einsatzgebietfür die gebrauchsfertige FiltereinheitRoby25. Dieser Filter ist für alle Ta-blettenauflösesysteme einsetzbar. Esgibt ihn in 25 mm Durchmesser mit in-tegrieten Membranfiltern, bzw. mitMembranfilter/Glasfaserkombinatio-nen, sowie nur mit Glasfaserfiltern.

Für unterschiedliche Tablettenzube-reitungen stehen gebrauchsfertige Fil-ter mit diversen Materialeigenschaftenwie Nylon oder regenerierter Cellulosezur Auswahl.

Schleicher & Schuell GmbHPostfach 11 11, D-37582 Dassel

Tel.: 05561 791-0, Fax: 05561 [email protected], www.s-und-s.de

Neue Technik für Miele-Laborglasreinigungsautomaten

Über einen Drehwahlschalter wer-den die Programme der neuen Miele-Reinigungs- und Desinfektionsautoma-


PRODUKTE

Handlich, aber druckvoll. Erstmals auf der Analytica 2002

wird die Westfalen-Kleinstahlflaschevorgestellt. Die handliche Flasche hateinen Durchmesser von fünf Zentime-tern, ist inklusive Ventil keine 40 Zen-timeter hoch und 1,7 Kilo schwer. Dasgeometrische Volumen der Kleinstahl-flasche beträgt zwar nur 0,4 Liter, abersie fasst bis zu 80 Gaseliter Inhalt. Dar-über hinaus verkraftet sie Drücke bismaximal 200 bar. Zusätzliches Equip-ment ist nicht erforderlich: Die bishereingesetzten Armaturen mit ihren DIN-Anschlüssen können weiter verwendetwerden. Werden Reinstgase, Gasgemi-sche, Prüfgase, aber auch Isotope undIsotopengemische in mittleren Mengenfür mobile Einsätze benötigt, so ist dieKleinstahlflasche das ideale Medium.Für kleinere Mengen bis zu zwölf Ga-seliter Inhalt eignet sich die postver-sandfähige Druckdose.

Westfalen AGIndustrieweg 43, 48155 Münster

Tel.: 0251 695-0, Fax:0251 [email protected], www.westfalen-ag.de

Zubehör für SyntheseblockDer neue Resin Dispenser für das

METTLER TOLEDO MiniBlock Syn-these-System ermöglicht die 48-fachparallele Zugabe von Scavenger-, SPE-und Festphasen Harzen in die Mini-Block Reaktionsgefäße. Mit den aus-tauschbaren Dispenser-Platten lassensich Harzmengen im Bereich von 5-200 mg dosieren. Eine mitgelieferteKalibrierplatte dient zur genauen Men-genbestimmung in Abhängigkeit vomeingesetzten Material.

Mettler Toleda GmbHOckerweg 3, D-35396 Gießen

Tel.: 0641 507-300, Fax: 0641 507-128

FeuchtemesssystemDer Promet Prozessfeuchte Analy-

sator ist ein industrielles Hygrometer-system für die Messung von Prozessga-sen und verdampften Flüssigkeiten aufErdgasplattformen und -terminals,sowie in der Industriegase-Herstellung.Der Promet basiert auf dem neuestenStand der Keramik-Taupunktsensor-Technologie und gewährleistet bei derProbenaufbereitung eine zuverlässigeund robuste Online-Feuchtemessung.

Die verwendeten Sensoren können

jederzeit ausgetauscht werden und dieKalibrierung ist auf Nationale Stan-dards rückführbar. Der Keramik-Sen-sor weist einen Messbereich von -100bis +20°C Taupunkt bei Drücken bis300 bar auf und erreicht eine Messge-nauigkeit von 1°C Taupunkt (±2°CTaupunkt unter -60°C). Jeder Sensorwird an 13 Punkten über den Gesamt-Messbereich gegen ein NAMAS(UKAS) rückführbares Tauspiegel-Hy-grometer kalibriert. Für die Taupunkt-messung ist eine Druckkompensationvorgesehen, so dass ein Analysedruckbis 300 bar möglich ist.

Michell Instruments Ltd.Industriestr. 27, D-61381 FriedrichsdorfTel.: 06172 5917-0. Fax: 06172 5917-99

[email protected], www.michell.de

Klare Verhältnisse bei der Probenvorbereitung

FILTRAX von Dr. Lange bestehtaus einer Steuereinheit für die wetterfe-ste Außenmontage am Beckenrand,einem Filtermodulträger zum Eintau-chen und beheizten Schlauchleitungenfür den Probentransport. Das Gerät istbei der Installation und Handhabungsehr flexibel und kann an die Bedin-gungen vor Ort gut angepasst werden.

Das ultraklare Filtrat wird aus dendirekt im Medium montierten Filter-modulen gesaugt und den angeschlos-senen Analysatoren zur Verfügung ge-stellt, und zwar nur so viel, wie für dieAnalyse erforderlich ist. Der Energie-einsak und die Betriebskosten sind sehrgering. Die permanente Selbstreini-gung der Filtermembranen sorgt füreinen minimalen Wartungs- und Reini-gungsaufwand, Standzeiten von meh-reren Monaten sind trotz wechselnderSchlammeigenschaften üblich.

Dr. Bruno Lange GmbH & Co. KGProzess-Messgeräte

Willstätterstraße 11, 40549 DüsseldorfTel. (0211) 52 88-405, Fax (021 1 ) 52 88-210

[email protected]

Große Proben - kein Problem Mit dem neuen Tropfenkonturanaly-

se-System DSA10L2E können Sievollautomatisch die Oberflächeneigen-schaften von Scheiben mit einemDurchmesser von bis zu 300 mm mes-sen. Speziell entwickelt wurde dasGerät für Qualitätsprüfung von 12"-

Wafern in der Halbleiterindustrie. Hierkommt es vor allem auf die Reinheitder Oberfläche an. Kontaktwinkelmes-sungen mit einer Testflüssigkeit sindbeispielsweise ein sehr empfindlichesMaß dafür, ob sich noch unerwünschteRückstände der Waschflüssigkeit odervorangegangener Prozessschritte aufden Siliziumplatten befinden. Jeder be-liebige Punkt auf der Probe kann pro-grammgesteuert angefahren und diezugehörigen Koordinaten für die näch-sten Messungen abgespeichert werden.

12"-Wafer sowie rechteckige Plat-ten mit einer Kantenlänge bis zu 400mm können Sie mit dem Universal Sur-face Tester GH100R in Verbindungmit dem vollautomatischen y-Positio-niersystem PA3570 messen. Nebenden oben vorgestellten Features für dasDSA10L2E verfügt das Videosystemdes GH100R über motorgesteuertenFokus sowie motorgesteuerte Zoom-funktion. Kunststoffflächen, LC-Pa-nels oder Glasflächen lassen sichschnell und präzise mit dem GH100Rauf ihre Benetzungseigenschaften te-sten.

Das Tropfenkonturanalyse-SystemDAS 10L2E dient zur zerstörungsfrei-en Messung von Oberflächenspan-nung, Kontaktwinkel, Benetzung aufgrossen Flächen.

KRÜSS GmbH Borsteler Chaussee 85-99a, D 22453 Hamburg

Tel.: (040) 51 44 01 - 0. Fax: (040) 5 11 60 49, email:[email protected]

SOLAAR S Serie – Das neue Arbeitspferd unter den AAS–Geräten von Thermo Elemental

Wenn preiswert, robust und lei-stungsfähig die Anforderungen sind,setzt die neue SOLAAR S Serie von


Thermo Elemental einen neuen Maß-stab bei ultrakompakten AA-Spektro-metern.

Konzipiert als robustes Arbeitspferdfür die Elementanalytik, bringt dieneue S Serie die vollständige Automa-tisierung aller optischen Parameter undauch die bekannt leistungsfähige Quad-Line-Deuterium-Untergrundkorrekturals Standard mit. Bei der Steuerung derGase entscheidet sich der Anwenderfür semi-automatisch oder vollautoma-tisch mit binärer Kontrolle. Beide Gas-boxen haben ausgeprägte Sicherheits-einrichtungen.

Die bis zu 6 kodierten Hohlkatho-denlampen im Lampenwechsler wer-den automatisch justiert, auf Wunschrechtzeitig vor Gebrauch gezündet,deshalb 6 separate Netzteile, und überdie SOLAAR Software im Rahmen derMethode gesteuert.

Beste Empfindlichkeit und Nach-weisgrenzen, auch für schwierige Ma-trices, liefert das korrosionsbeständigeSOLAAR S Flammen-Universal-Pro-beneinführungssystem mit Mischflü-gel, Prallkugel und Titan-Brennerkopf.Ganz einfach und preiswert verbessertdas STAT-Zubehör die Empfindlich-keit für zahlreiche Elemente um denFaktor 3-5.

Die S Serie bietet sowohl die auto-matische Optimierung der Brenner-höhe als auch der Zusammensetzungder Brenngase.

Der neue Graphitrohrofen GFS 97mit Probenautomat lässt keine Wün-sche für die Ultraspuren-Analyseoffen. Die automatische Selbstoptimie-rungs-Software schlägt auf Wunschdas ideale Temperaturprogramm vorund mit dem GF-TV-Zubehör habenSie ständig Ihre Probe im Graphitrohrim Blick und damit unter Kontrolle.

Wenn es ohne PC sein soll: auch die

auf Wunsch eingebaute lokale Steue-rung erlaubt automatische Multi-Ele-ment-Analyse für alle Techniken –sogar mit Graphik. Mit PC nutzen Siealle Vorteile der Multitasking-fähigenSOLAAR 32 bit Software, die ständigweiterentwickelt und angepasst wurde,seit es Windows gibt.

Nicht nur für akkreditierte Laborato-rien ist das vollautomatische Validie-rungspaket im Angebot interessant.

Thermo ElementalSenefelderstr. 162, 63069 Offenbach/Main

Tel. 069/98408-160, Fax 069/98408-1www.ThermoElemental.com

FOX Erste-Hilfe-SystemeIn seinem überarbeiteten Spezialka-

talog „Erste Hilfe“ stellt Kroschke eineneue Linie an Erste-Hilfe-Ausstattun-gen vor.

Neben den Erste-Hilfe-Koffern mitFüllung nach DIN 13157 enthält dieneue Produktlinie einen Augenspülkof-fer mit drei Lösungen für verschiedeneAugenunfälle: eine sterile isotonischeLösung zur universellen Sofortspü-lung, Phosphatpuffer-Ampullen fürSäure- und Laugenunfälle sowie Mi-niampullen für Unfälle mit Partikeln.Zudem bietet die neue Linie einen Pfla-sterspender mit steril und staubdichteingeschweißten Einzelpflastern undWundreinigungstüchern. Dieser Kofferlässt sich einhändig öffnen, so dass sichder Verletzte auch problemios selbstversorgen kann.

Ebenfalls im neuen Design bietetKroschke in seinem Spezialkatalog einVerbrennungs-Set im Koffer. Es bein-haltet verschiedene Verbandstoffe fürVerbrennungen der unterschiedlichstenArt sowie Sterikool-Brandwundenver-bände.

Kroschkesign-international GmbH

Daimlerstr 20, 38112 BraunschweigTel.: 0531 318-318, Fax: 0531 /318-165

www.kroschke.com, [email protected]

Arbeiten wie an der frischen Luft

Die neuen Industrieabzüge des nie-dersächsischen Laborherstellers Köt-termann zeichnen sich nicht nur auf-

grund der hohen, verglasten Front, diefür beste Lichtverhältnisse im Innen-raum sorgt, und vielen weiteren Detailsals äußerst innovatives Produkt aus.Durch den Verzicht auf eine rückwärti-ge Luftleitwand kann sich, anders alsbei Abzügen älterer Generationen,künftig kein Schmutz mehr in unzu-gänglichen Zwischenräumen ablagern– das Ergebnis ist höchste Sauberkeitund Hygiene. Durch das neue Luftkon-zept verringert sich außerdem die Ver-weilzeit von Schadgasen und -stoffendeutlich.

Der Innenraum mit seiner großzügi-gen Tiefe von 800 oder 900 mm schafftreichlich Platz für Versuchsaufbauten.Einbaumöglichkeiten für Medien fin-den sich in den seitlichen Mediensäu-len sowie unterhalb der Tischplatte undim Innenraum. Maximaler Stauraum,der die gesamte Abzugsbreite ausnutzt,steht im Unterschrank zur Verfügung.

Köttermann GmbH & Co KGIndustriestr. 2-10, D-31311 Uetze Hänigsen

Tel.: 05147 976-0, Fax: 05147 976-844www.koettermann.com

Von Nah bis Fern – IR-Polarisatoren

IR-Polarisatoren können in dreiGruppen unterteilt werden: Gitterpola-risatoren mit freistehenden Drähten,holographische und photolithographi-sche Polarisatoren.

L.O.T.-Oriel bietet unter anderemholographische Polarisatoren aus ver-schiedenen Substratmaterialien für denSpektralbereich von 0,85 - 35 µm an.Neben der Standardqualität gibt esauch Varianten mit höheren Extinkti-onsraten. Ganz besonders hervorzuhe-ben sind auch "Image Quality"-Versio-nen für den Einsatz bei bildgebendenVerfahren. Selbst Typen mit AR-Be-schichtung für einzelne Wellenlängensind machbar.

L.O.T.-Oriel GmbH & Co. KGIm Tiefen See, D-64293 Darmstadt

Tel.: 06151 8806-0, Fax: 06151 [email protected]


Analysen

ANALYTISCHE LABORATORIENProf. Dr. H. Malissa u. G. Reuter GmbHPostfach 1106, D-51779 LINDLARTel. 02266/4745-0, Fax 02266/4745-19

Chemolab AG, Laboratorium fürchem.-analyt. UntersuchungenHauserstraße 53CH-5210 WindischTel. (05 6441) 77 88Fax (05 64 42) 4121

Aräometer

Amarell GmbH & Co KG97889 KreuzwertheimPostfach 1280Tel. (093 42) 92 83-0Fax (0 9342) 398 60

Leo Kübler GmbHStephaniestr. 42/44, 76133 KarlsruheTel. (07 21) 224 91, Fax (0721) 279 03

Arbeitsschutzartikel

Carl Roth GmbH + Co.Postfach 2111 6276161 KarlsruheTel. (0721) 560 60

Bimssteingranulateund -mehle

BSB-Bestimmung

WTW, WeilheimTel. (08 81) 183-0, Fax 62539

Chemikalien

Carl Roth GmbH + Co.Postfach 2111 6276161 KarlsruheTel. (0721) 560 60

Chemiesoftware fürPersonal Computer

Umschau SoftwareUMSCHAU ZEITSCHRIFTEN-VERLAGBreidenstein GmbHStuttgarter Straße 18–2460329 Frankfurt/M.Tel. (069) 26 00-680

Deuteriumlampen

Dewar-Gefäßeaus Glas und Metall

Karlsruher Glastechnisches WerkGablonzerstraße 6, 76185 KarlsruheTel. (0721) 958 97-0, Fax 95897-77

Dichtungsscheiben aus Gummimit aufvulkanisierter PTFE-Folie

GUMMI-WÖHLEKE GmbHSiemensstr. 25, 31135 HildesheimTeletex: 5121 845 GUMWOETel. (0 5121) 78 25-0

Dilutoren/Dispensoren

Zinsser Analytic GmbH60489 Frankfurt, Eschborner Landstr. 135

Dosierpumpen

LEWA Herbert Ott GmbH + Co.Postfach 15 63, D-71226 LeonbergTel. (0 7152) 14-0Fax (0 7152) 14-13 03E-mail: [email protected],http://www.lewa.de

Flüssigkeits-chromatographie/HPLC

Dr. Knauer GmbH,HPLC · SMB · CombiChrom · OsmometerTel. (0 30) 8 09 72 70Fax (030) 8 01 50 10Internet: www.knauer.nete-Mail: info�knauer.net

FTIR-Spektrometer-Zubehör

Gefahrgutberatung

Dr. Reinschmidt-GefahrgutberatungSachkundelehrgänge nach § 5 ChemVerbotsVTel.: 07244/706439, Fax: 7064 40http://www.online.de/home/reinschmidt

Gefriertrockner

Zirbus technology37539 Bad GrundTelefon (053 27) 8380-0, Fax –80Internet: http://www.zirbus.de

Gefriertrocknungsanlagen

Martin Christ GmbHPostfach 171337507 Osterode/HarzTel. (05522) 50 07-0Telefax (055 22) 5007 12

STERIS GmbHKalscheurener Str. 92D-50354 Hürth/GermanyTel. (02233) 69 99-0Fax (022 33) 6999-10

Hochdruckautoklaven


Hochdruck-Extraktionsanlagen

Müller Extract Company GmbHPostfach 2544, 96414 CoburgTel. (09561) 6 2905Fax (095 61) 53393

Hohlkathodenlampen

HPLC-Lösungsmittel


Kühlgeräte

MTW, 97078 Würzburg, (09 31) 2 9903-47

� 06151/8806-0 Fax 06151/896667www.LOT-Oriel.com



KüvettenHELLMA GMBH & CO. KGPostfach 116379371 MüllheimTel. (076 31) 182-0Fax (0 7631) 135 46www.hellma-worldwide.comaus Glas, Spezialgläser, Quarzgläser

STARNA GmbH, Postfach 120664311 Pfungstadt, Tel. 06157/ 28 13Fax 85564, Internet: www.starna.de

LaboratoriumsmühlenPallmann MaschinenfabrikPostfach 1652, 66466 ZweibrückenTel. (063 32) 802-0Fax (0 6332) 802-1 06

LaborchemikalienCarl Roth GmbH + Co.Postfach 2111 6276161 KarlsruheTel. (0721) 560 60

LaboreinrichtungenKöttermann GmbH & Co KGIndustriestraße 2–1031311 Uetze/HänigsenTel. 05147/976-0, Fax 976-844http://www.koettermann.com

PRUTSCHER Laboratoriumseinrichtungen GmbHBadstraße 2, 81379 MünchenTel. (089) 74 21 35–0, Fax 74 21 35–10http://www.prutscher.at

WALDNER LaboreinrichtungenGmbH & Co. KGHaidösch 1, 88239 Wangen,Tel. (075 22) 986-480, Fax 986-418www.waldner.de, [email protected]

Wesemann GmbH & Co.Postfach 1461, D-28848 SykeTel.: (04242) 549-0, Fax: 5 94-39http://www.wesemann.com

wrt Laborbau GmbH & Co KGPostfach 15 5548696 StadtlohnTel. 02563/919-0, Fax 919-100

LaborhilfsmittelCarl Roth GmbH + Co.Postfach 2111 6276161 KarlsruheTel. (0721) 560 60

LaboröfenNabertherm, Bahnhofstraße 2028865 Lilienthal/BremenTel. (042 98) 922-0, Fax (04298) 922-129

LABOR-Schläuche und-Stopfen aus Gummi

GUMMI-WÖHLEKE GmbHPostfach 1005 41, 31105 HildesheimTeletex: 5121 845 GUMWOETel. (051 21) 560 46

BEZUGSQUELLENVERZEICHNIS

Laborzentrifugen,Kühlzentrifugen

Gartenstraße 100D-78532 TuttlingenTelefon (0 74 61) 705-0, Fax [email protected]

Sigma Laborzentrifugen GmbHPostfach 171337507 Osterode/HarzTel. (055 22) 5007-0Fax (055 22) 5007 12

Leitfähigkeits-Messgeräte

HANNA InstrumentsDeutschland GmbHLazarus-Mannheimer-Straße 2–677694 Kehl am RheinTel.: 07851/9129-0, Fax 9129-99

Knick, 14163 BerlinTel. (030) 8001-0, FS 1845 29

Leitfähigkeitsmessung

WTW, WeilheimTel. (0881) 183-0, Fax 625 39

Mahlanlagen

Pallmann MaschinenfabrikPostfach 1652, 66466 ZweibrückenTel. (063 32) 802-0Fax (063 32) 802-1 06

Mikroskope

OLYMPUS OPTICAL CO.(EUROPA) GMBH,Produktgruppe MikroskopeWendenstraße 14-1820097 HamburgTel.: 040/237730, Fax:040/230817e-mail: [email protected]

Optische TauchsondenHELLMA GMBH & CO. KGPostfach 116379371 MüllheimTel. (076 31) 182-0Fax (076 31) 135 46www.hellma-worldwide.comaus Glas, Spezialgläser, Quarzgläser

OsmometerGONOTEC GMBHEisenacher Str. 56, 10823 BerlinTel. (030) 784 6027, Fax (0 30) 7 881201contact�gonotec.com / www.gonotec.com

Partikelanalyse

LECO INSTRUMENTE GMBHMarie-Bernays-Ring 31, 41199 MönchengladbachTel. +49-(0)2166-687-0, Fax +49-(0)2166-687-100E-Mail: analytik.sales�leco.deInternet: www.leco.com

pH/Redox-ISE-MessungWTW, WeilheimTel. (0881) 183-0, Fax 625 39

pH-Messgeräte


Photometr. WasseranalyseGeräte und Testsätze


PolarimeterLeo Kübler GmbHStephanienstr. 42/44, 76133 KarlsruheTel. (07 21) 22491, Fax (07 21) 279 03

SCHMIDT + HAENSCH GmbH&CoWaldstraße 80/81; 13403 BerlinTel.: 030/4170 72-0; Fax: -99

Telefon 08105/7792-0Fax [email protected]

Probenfläschchen ausGlas und Kunststoff


Refraktometer

Leo Kübler GmbHStephanienstr. 42/44, 76133 KarlsruheTel. (07 21) 22491, Fax (07 21) 279 03

SCHMIDT + HAENSCH GmbH&CoWaldstraße 80/81; 13403 BerlinTel.: 030/4170 72-0; Fax: -99

Reinigungsmittelfür Laborglas

Carl Roth GmbH + Co.Postfach 2111 6276161 KarlsruheTel. (07 21) 560 60

Sauerstoff-Messgeräte



Spektralphotometer,UV-VIS

Telefon 08105/7792-0Fax [email protected]

Sterilisatoren


Szintillatoren


Temperatur-Messgeräte


Knick, 14163 BerlinTel. (030) 8001-0, FS 1845 29



Thermometer


Tiefsttemperaturmessung

Cryophysics GmbHDolivostraße 9, 64293 DarmstadtTel. (061 51) 8157-0, Fax 8157-99E-Mail: cryophysics_de�compuserve.com

Trifluoressigsäureund Derivate

Solvay Fluor und Derivate GmbHPostfach 22030002 HannoverTel. (0511) 857-0Fax (0511) 28 2126Web: http://www.solvay.com/de

Vakuumkonzentratoren

Gartenstraße 100D-78532 TuttlingenTelefon (0 74 61) 705-0, Fax [email protected]


Wasserdestillierapparate

Ges. f. Labortechnik mbHPostfach 115230927 BurgwedelTel. (05139) 99 58-0Fax (0 5139) 9958-21Info�GFL.dewww.GFL.de

Zentrifugen

Kendro Laboratory Products GmbHHeraeusstr. 12–1463450 HanauTel.: (0 61 81) 35 57 62



Sehr geehrte Autorin, sehr geehrter Autor,sehr geehrtes Unternehmen,hier einige

Hinweise für die Formatierung elektronischer Daten.

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Texte können als Word-Datei-en, im RTF- oder ASCII-For-mat geliefert werden. Wün-schenswert (bei ASCII not-wendig) ist die zusätzliche Lie-ferung als Ausdruck, um ggf.Konvertierungsfehler zwi-schen verschiedenen Pro-grammversionen oder Be-triebssystemen erkennen zukönnen. Bitte keine Abbildun-gen in Word einbinden bzw.eingebundene Abbildungenzusätzlich als Files liefern, umeine ausreichende Auflösungzu erreichen.

Lieferung von Abbildungen

Die bevorzugten Abbildungs-formate sind EPS für Vektor-grafiken und TIFF für Halbton-abbildungen (Fotos). Für letzt-genannte sind auch JPEG-Files möglich. JPEG-Files kön-nen leichte Farbabweichungen

aufweisen. Auch PDF-Files mithochaufgelösten Daten lassensich verwenden.

Der Umfang eines zweispaltiggeplanten Farbbildes sollte ca.2 – 3 MB umfassen, Graustu-fenbilder dieser Größe ca. 500KB; EPS-Dateien sind meistnoch kleiner. Gute Abbildungs-ergebnisse erzielen Halbton-abbildungen bei einer Scan-auflösung von 300 dpi, Strich-abbildungen bei einer solchenvon 800 dpi.

Versenden Sie die Daten bitteauf Diskette, CD-ROM oderper E-mail an die im Impres-sum angegebenen Adressen.

Für Anzeigenkunden bestehtdie Möglichkeit, Daten überISDN per Leonardo-Protokollzu senden; wir bitten um tele-fonische Anmeldung.

Zur Korrektur versenden wirbevorzugt PDF-Files. SolltenSie Interesse an Sonder-drucken haben, teilen Sie unsdies bitte bei der KorrekturIhres Artikels mit. Sonder-drucke nach Drucklegung derentsprechenden CLB-Ausga-be können nur mit einem Ko-stenaufschlag geliefert wer-den.

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2 CHEMIE IN LABOR UND BIOTECHNIK 2002 - clb.de · Deutschland E-Mail: [email protected] Herausgeber:...

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