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Ein Tag im Leben eines Chemikers

Ein Produkt des CITIES-Projekts

Leo Gros, Hochschule Freseniusunter Mitarbeit von Noreen Klein und Verena Könitz

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Können wir lehren, ohne spektakulär zu sein?

Ja, das geht – wir müssen die Phantasie wecken!

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Was zeigen wir Ihnen heute?

• Der Digitalwecker klingelt – wie zeigt er die Uhrzeit an?

• Das Deo und das Antitranspirans bei der Morgenwäsche – was bewirken die?

• Die unappetitliche Mittagssuppe und der Küchendetektiv

• Der gesunde Knoblauch zum Abendessen hat‘s in sich

• Der Schmand am Wannenrand – Schmutz erkannt, Schmutz gebannt?

• Zwei Gute-Nacht-Experimente

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Was unterscheidet Chemikerinnen und Chemiker von anderen Menschen?

• Wer Chemie versteht, sieht Moleküle rennen, zusammen-stoßen und sich umwandeln - da, wo andere Leute nichts sehen

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1. Flüssigkristalle: Eine unerwartete Beobachtung

.... die wir nun auch machen können

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„Pommes Frites-Moleküle“

Ein Stoff, der sich zum Teil wie ein Festkörper zum Teil wie eine Flüssigkeit verhält

Flüssigkristall unter dem Polarisations-Mikroskop

Die stäbchenförmige Moleküle richten sich in regelmäßigen Mustern aus (hier: parallel; „nematische Textur“)

Bilder: http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssigkristall

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Erst 1970: Ein Patent

.... und eine Publikation: M. Schadt, W. Helfrich, Voltage Dependent Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid

Crystal Appl. Phys. Lett. 19, 127 (1971)

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Chemiker/innen sehen Moleküle tanzen:so funktioniert eine Flüssigkristallanzeige

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Und das kann man damit machen

Das Innere eines Displays... ...und das sieht man von außen

Eine weitere sehr bekannte Anwendung: Flachbildschirme

http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/laptops/laptop_screen2.html

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Wildes Durcheinander: normale Flüssigkeit

Regelmäßige Ordnung: Flüssigkristall

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Wirkstoff:

Aluminium-Chlorohydrat

Al2(OH)5Cl http://www.ciao.de/Nivea_Deodorant_Pure_Invisible_Spray__7701115

http://de.wikipedia.org/wiki/Alaun

2. Ein Wirkstoff gegen den Schweiß

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Aluminium-Chlorohydrat liegt Aluminiumchlorid-Hexahydrat zugrunde. Das ist (AlCl3 · 6 H2O)

Alumimiumchlorid-Hexahydrat liegt in wässriger Lösung als oktaedrischer Komplex vor

lat. complexus = umarmen, umschließen

in diesem Komplex umschließen sechs Wassermoleküle das zentral angeordnete Aluminium-Ion

http://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/material/gestaltungs_technik/salze_saeuren_basen.pdf

Aluminiumchlorid-Hexahydrat

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Aluminium reagiert mit Wasser sauer

Eine mit einem Indikator versetzte Lösung zeigt uns das an Formeln: http://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/material/gestaltungs_technik/salze_saeuren_basen.pdf

Was ist die Funktion des Wirkstoffs im Deodorant oder Antitranspirans?

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Schweiß enthält ProteineProteine sind unter natürlichen Bedingungen löslich

Aluminium ändert diese natürlichen Bedingungen

Die Lösung wird sauer, die Struktur der Proteine ändert sich. Das nennt man Denaturierung.

Abbildungen: http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/8/bc/vlu/faltung/stabilitaet.vlu/Page/vsc/de/ch/8/bc/faltung/denaturierung.vscml.html

Lösliche Proteine

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Aluminium verengt durch Denaturierung von Proteinen auf der Haut die Poren und vermindert so die Schweißbildung

Diese Eigenschaft wird als adstringierend (zusammenziehend) bezeichnet

Durch die Denaturierung lagern sich die Proteine anders zusammen

Die Proteine sind jetzt nicht mehr löslich

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/8/bc/vlu/faltung/stabilitaet.vlu/Page/vsc/de/ch/8/bc/faltung/denaturierung.vscml.html

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Antitranspirans = Schweißhemmer: Ein Antitranspirans soll den Schweiß und damit auch den Schweißgeruch verhindern, das geschieht durch Aluminiumchlorid

Deodorant: Ein Deodorant (kurz Deo) soll mit seinen Parfumbestandteilen unangenehmen Körpergeruch bekämpfen Die Wirkung beruht auf dem Abtöten von Bakterien der Hautflora. Sie verursachen den unangenehmen Schweißgeruch, z.B. durch Abbau langkettiger Fettsäuren zu Buttersäure und Ameisensäure.

Den Deodorantien sind häufig Antispirantien beigemischt

http://de.wikipedia.org/wiki/Antitranspirant

http://de.wikipedia.org/wiki/Deodorant

Deodorant - Antitranspirans – wo liegt der Unterschied?

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Handelsprodukt Mallebrin

• Zur Behandlung von Entzündungen der Schleimhaut des Mund- und Rachenraumes

• Wirkstoff: Aluminiumchlorid

→ Aluminiumchlorid schützt die Schleimhäute vor dem Angriff von Krankheitserregern→ Aluminium führt zum Aufbau einer Schutzschicht

vonProteinen auf den Zellmembranen http://www.medikamente24.de/images/product_images/info_images/1671104.gif

Auch bei Halsentzündungen wirkt Aluminiumchlorid

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www.schule-bw.de/unterricht/faecher/biologie/archiv/tiere/voegel/Huhn2.jpg/view

oder:der Chemiker als Küchenkriminalist

3. Die Geschichte von der Hühnersuppe …..

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So einfach wird die Köchin überführt

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http://www.ieap.uni-kiel.de/plasma/ag-stroth/lehre/physik/HTML/f40_08.html

So beschreiben Chemikerinnen und Chemiker das Phänomen

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Die Emissionsspektralanalyse

Auf der Basis dieser Erkenntnisse entwickelten Bunsen und Kirchhoff eine analytische Technik:

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So messen wir z.B. den Calciumgehalt im Blut

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http://www.gartendatenbank.de/photo/2004012583

Beobachten Sie mit einem wortgewandten Verkaeufer die wundersame Wirkung von Knoblauchsaft – und von Wein!

4. Ein gesundes Abendessen mit Knoblauch – und eine Geschichte von der Auer Dult in München

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http://www.uni-bayreuth.de/departments/ddchemie/umat/knoblauch/knoblauch.htm#1

Nur ein kleiner Ausschnitt

aus der Knoblauch-Chemie

Alliin ((+)-(S)-Allyl-L-cysteinsulfoxid)

                              

                                                                         

    

Alliin                                       Allylsulfensäure    alpha-Aminoacrylsäure                                                                                                

Allylsulfensäure                                   Allicin

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So reagiert Permanganat mit Oxalsäure:

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http://www.springerlink.com/content/k85400x365p3q37h/fulltext.pdf

Wasserverschmutzung in der Elbe zu Beginn des 20. Jahrhunderts – aufgespürt mit Permanganat

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Here we show that human RBCs convert garlic-derived organic

polysulfides into hydrogen sulfide (H2S), an endogenous

cardioprotective vascular cell signaling molecule…. The vasoactivity

of garlic compounds is synchronous with H2S production, and their

potency to mediate relaxation increases with H2S yield, strongly

supporting our hypothesis that H2S mediates the vasoactivity of

garlic.

Gloria A. Benavides et al.,

http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0705710104v1

Eine Publikation aus jüngster Zeit weiß mehr:

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… und 2008 wird noch mehr bekannt…

http://www.dkfz.de/de/presse/ijc/2008/download/pm_ijc_122-9.pdfhttp://www3.interscience.wiley.com/journal/117881822/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0

Das Chemotherapeutikum Docetaxel, das hauptsächlich bei Brust- und

Prostatakrebs eingesetzt wird, hat vor allem bei älteren Patienten starke

Nebenwirkungen. Edward W. Howard und Kollegen entdeckten, dass die Wirkung

des Medikaments durch einen Inhaltsstoff des Knoblauchs gesteigert werden

kann, ohne dass sich dabei die Nebenwirkungen intensivieren. Die Autoren

fanden, dass die Substanz S-Allylmercapto-Cystein, kurz SMAC, das Wachstum

von drei verschiedenen Prostatakrebs-Zelllinien drosselt: Bei Mäusen, denen

Prostatakrebs transplantiert worden war, reduzierte die Kombibehandlung

Docetaxel-SMAC die Tumorgröße um 84 Prozent, eine Verbesserung von 37

Prozent im Vergleich zur Docetaxel-Monotherapie.

Die Autoren gehen davon aus, dass bei einer Chemotherapie in Kombination mit

SMAC bei gleicher Wirksamkeit die Docetaxel-Dosis reduziert werden könnte, um

die Nebenwirkungen einzudämmen.

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Project N. 129193-CP-1-2006-1-DE–COMENIUS–C21 Angew. Chem. 2009, S. 121, 163-166

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Angew. Chem. 2009, 121, 163-166

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…. und muss die Wanne saubermachen wie alle anderen Menschen auch

...läßt das Wasser ab, findet schmutziggraue Flocken am Badewannenrand…

5. Ein Chemiker badet……

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http://de.wikipedia.org/wiki/Tenside

…aber er sieht die Moleküle tanzen….

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Ca 2+

... und nennt die Verursacher „Kalkseifen“...

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Phantasie – Professorenphantasie – können wir wirklich Moleküle tanzen sehen?

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http://www.physics.ubc.ca/~stm/news0229.pdf