Samstag, 18. März 2017

New Science Books

Erlebnis Wissenschaft


"Heute Science Fiction, morgen Realität?: An den Grenzen des Wissens und darüber hinaus" von Gerd Ganteför erschien 2016 in der Reihe "Erlebnis Wissenschaft". Der Autor diskutiert unter anderem die gegenwärtig genutzen Energiequellen auf der Basis der Energiedichte. Dabei zeigt er die Grenzen bei der Nutzung der Sonnenenergie auf und weist auf die Vorteile der Atomkraft hin. Im weiteren beschreibt er unter anderem mögliche künftige Energiequellen. Die Grenzen des gegenwärtigen Wissens werden an Naturgesetzen, dem Universum und den Elementarteilchen aufgezeigt. Das Kapitel mit einer Vision der Zukunft bietet einen lesenswerten Ausblick.



In der gleichen Reihe erschien "Wissenschaftlich erwiesen: Gütesiegel oder Etikettenschwindel?" von Florian Fisch. Der Autor bietet einen journalistischen Ansatz. Das ist nicht abwertend gemeint. Der Autor kann sehr gut Sachverhalte erklären und der Text liesst sich flüssig. Die Entwicklung umstrittener Themen wird so wiedergegeben, dass der Leser den Verlauf der Diskussionen und die Entwicklung bis zum gegenwärtigen Wissensstand versteht.
Zu den eher historischen Themen gehören Lyssenkoismus oder Evolutionstheorie versus Kreationismus. Aktuell sind Themen wie z.B. "Rotwein ist gesund", "HIV ist nicht tödlich" oder die Klimapolitik. Beim letzten Thema verwendet der Autor den Begriff "Klimaleugner" und beruft sich auf den "Konsens" unter Wissenschaftlern.


Samstag, 18. Februar 2017

Infographics on Chemistry

Infografiken über chemische Sachverhalte

Manch ein Chemielehrer sucht eine Nebenbeschäftigung. Der bekannteste (fiktive) Chemielehrer ist sicher Walter White. Seine Beschäftigung mit der Herstellung und dem Vertrieb von Methamphetamin in der Serie Breaking Bad wurde von vielen mit Spannung verfolgt. Es gibt allerdings auch weniger aufregende, dafür aber um so nützlichere Möglichkeiten der Freizeitbeschäftigung. 
Andy Brunning ist High School Lehrer in Großbritannien. Er gestaltet in seiner Freizeit wunderschöne und äußerst interessante Infografiken. Diese veröffentlicht er auf seinem Blog Compound Interest. Seine populärsten Posts sind über Lebensmittel. Das ist ein Thema, welches uns alle interessiert. Dabei beantwortet er Fragen des Alltags wie: Warum bekommt man einen Kater nach zuviel Alkohol? Warum riecht der Urin seltsam nach dem Genuss von Spargel? Warum soll man keine Grapefruit essen, wenn man Medikamente einnimmt?


Quelle der Grafik: www.compoundchem.com "The Chemistry of a Hangover"


Quelle der Grafik: www.compoundchem.com "The Chemistry of Asparagus"


Quelle der Grafik: www.compoundchem.com "The Chemistry of Grapefruit"

 
Alle Infografiken sind auf seinem Blog gut sortiert abrufbar unter dem Stichwort Infographics Index. Auch die Chemical and Engineering News berichteten bereits über die Grafiken von Andy Brunning.

Freitag, 10. Februar 2017

Semesterpause

Hier etwas zur Motivation beim Lernen: "So cool kann Chemie sein" von Mai-Thi Nguyen Kim


Samstag, 28. Januar 2017

Science and Media

Wissenschaft im Spiegel der Medien


Wie oft hören wir in den Nachrichten, dass neue Erkenntnisse auf "wissenschaftlichen Untersuchungen" beruhen? Nachrichtensender liefern kontinuierlich Informationen darüber, was in der Welt der Wissenschaft vor sich geht. Dabei werden einige der wichtigsten oder interessantesten Entdeckungen auch dem Laienpublikum erklärt. Oft werden aber auch sich widersprechende Informationen verbreitet. Diese lassen den Zuhörer manchmal an der Ernsthaftigkeit der Wissenschaft zweifeln. Ein gutes Beispiel ist das jahrelange Hin und Her um das Cholesterin. Dazu gibt es eine sehr gute Dokumentation bei Arte: "Der grosse Cholesterinbluff".

Fernsehmoderator John Oliver wies in seiner Sendung auf verfälschte und unvollständige Informationen aus der Welt der Wissenschaft hin. Schauen Sie sich dazu den Videoclip an.




Heutzutage sind viele Menschen verwirrt von den sich widersprechenden Nachrichten über "neueste wissenschaftliche Erkenntnisse" und wissen nicht mehr was sie glauben sollen und ob Nachrichten überhaupt vertrauenswürdig sind. Stark vereinfachte Erkenntnisse aus der Wissenschaft verwandeln sich manchmal, nachdem sie auf eine Schlagzeile heruntergbebrochen wurden, in "wissenschaftlichen Klatsch". Es gibt sogar Fake News aus der Welt der Wissenschaft. In der Dokumentation "Mythen der Wissenschaft" wurde dafür ein Beispiel gezeigt. Zwei Journalisten dachten sich ein wissenschaftliches Institut aus, machten Untersuchungen an Probanden, drehten eine Weile an den Ergebnissen und schrieben dann eine Veröffentlichung und eine Pressemitteilung. Diese lautete im Wesentlichen "Schokolade macht schlank". Über das gewaltige Echo in den Medien waren die Autoren selbst überrascht. Sie deckten dann aber später selbst auf, dass die Studie gefälscht war.

Wissenschaftskommunikation ist eine wichtige Sache. Deshalb sollten Wissenschaftler diese nicht allein Journalisten überlassen, sondern selbst aktiv werden. Das Internet und soziale Netzwerke bieten dafür einfache und effektive Werkzeuge. Beispiele für erfolgreiche Wissenschaftskommunikation sind die Facebookseite von Nature Reviews, die Webseite "PhD Comics" und vielleicht auch dieser Blog. Die Webseite "Mind The Graph" bietet Werkzeuge zum Erstellen von Illustrationen und Infografiken an (siehe Werbebanner unten).  


https://blog.mindthegraph.com/scientific-research/#.WH-jmlyEJpa


Der Text dieses Posts beruht größtenteils auf dieser Quelle:  
https://blog.mindthegraph.com/scientific-information

Mittwoch, 18. Januar 2017

Chemistry Reviews from Publisher Springer Nature

Noch mehr Übersichtsartikel

Das Verlagsgruppe Springer Nature startete diesen Monat ihre neue Zeitschrift Nature Reviews Chemistry. Diese soll vorwiegend Übersichtsartikel veröffentlichen. Das ist vermutlich ein attraktives Geschäft, da gute Übersichtsartikel mehr Zitate auf sich ziehen als Kurzmitteilungen oder Originalarbeiten (siehe  Die Vermessung der Fachliteratur, Nachr. Chem., 61 (2013) 905-908). In Folge dessen dürfte die Zeitschrift in den nächsten Jahren einen hohen Impact-Faktor erreichen. Die Nature-Gruppe hat bereits eine ganze Reihe von Review-Zeitschriften gegründet. Die erste Ausgabe der neu gegründeten Zeitschrift Nature Reviews Chemistry ist für eine begrenzte Zeit online frei verfügbar. Nutzen Sie die Gelegenheit und schauen Sie sich diese an! 
Die Herausgeber erläutern ihre Zielstellung in einem wohldurchdachten Editorial. Als Ausgangspunkt nutzen sie Donald Rumsfelds Erklärung zum Irakkrieg ("There are known knowns..."). Die Zeitschrift enthält nicht nur Übersichtsartikel. Weitere Kategorien sind "Research Highlights" und "Kommentare und Meinungen". Bei den Kommentaren sticht ein Artikel von Helmut Schwarz über den Wert der Grundlagenforschung ins Auge ("On the usefulness of useless knowledge"). Außerdem sollen bei "Kommentare und Meinungen" regelmäßig Artikel über die Lehre ("In the Classroom") und aus der Wirtschaft ("Down to Business") erscheinen. 

http://www.nature.com/natrevchem/volumes/1/issues/1

Samstag, 14. Januar 2017

Open Access-Bücher


Der Verlag InTechOpen ist nach eigenen Angaben der größte Open-Access-Buchverlag der Welt auf den Gebieten der Wissenschaft, Technologie und Medizin. Verschaffen Sie sich am besten selbst einen Einblick, indem Sie sich die Bücher auf dem Gebiet der Chemie anschauen. Ein Download der Kapitel als PDF ist auch möglich. Der Verlag setzt dazu auf jede Seite sein Wasserzeichen.


http://www.intechopen.com/

Mittwoch, 28. Dezember 2016

Ultra High Performance Concrete

Hochleistungsbeton - Neue Technologien Teil 3


Beton als Baumaterial und Werkstoff hat eher ein langweiliges Image. Beton ist nicht high tech wie Carbonfasern, oder sexy wie Titan, sondern überall präsent und hält scheinbar keine Überraschungen bereit. Das stimmt jedoch nicht ganz. In den letzten zehn Jahren gab es wichtige Entwicklungen beim Beton hin zu einem High-Tech-Werkstoff. Baustoffentwickler sind dabei, Beton mit immer höherer Druckfestigkeit zu entwickeln. Dieser Beton wird als Hochleistungsbeton oder "Ultra High Performance Concrete" (UHPC) bezeichnet und hat besondere Eigenschaften, wie Dichtheit und besseren Widerstand gegen chemische und mechanische Belastungen. (Quelle: www.beton.org)

Die Professoren M. Schmidt und E. Fehling erläutern die Eigenschaften von UHPC folgendermaßen: (zitiert nach: "Ultra-Hochfester Beton - Perspektive für die Betonfertigteilindustrie" bei six4.bauverlag.de) Hochleistungsbeton besitzt kaum noch Kapillarporen. Mit geeigneten Verflüssigern kann er von erdfeucht bis selbstverdichtend hergestellt werden  Die besonderen Eigenschaften des Hochleistungsbetons beruhen auf folgenden Faktoren:
  • einem niedrigen Wasser-Zement-Verhältnis zwischen 0,20 und 0,30,
  • einem hohen Feststoffgehalt des Zementsteins durch Zugabe geeigneter mineralischer Zusatzstoffe,
  • einer hohen Packungsdichte des Feststoffs, verbunden mit einem niedrigen Wasseranspruch des Frischbetons und einer besonders niedrigen Porosität des Festbetons,
  • geeigneten Maßnahmen für eine ausreichende Duktilität bei Druck-, Zug- oder Biegezugbeanspruchung.
Mit Hochleistungsbeton können hoch tragfähige und gleichzeitig besonders leichte und filigrane Bauwerke errichtet werden. Aufgrund des geringen Eigengewichtes sind weitere Spannweiten möglich, z. B. bei Brücken (siehe Abbildung).

 Abbildung: Brücke über die Fulda aus Hochleistungsbeton (Quelle: Wikimedia Commons)


Über die Funktionalisierung der Oberfläche von Hochleistungsbeton berichtete kürzlich Dr.-Ing. Patrick Fontana in der GIT Labor-Fachzeitschrift (8, 2016, Seiten 36-38). Darin erklärt er unter anderem, dass die hohe Packungsdichte und die besonderen Eigenschaften des Frischbetons eine Funktionalisierung der Oberfläche ermöglichen. Nahezu beliebige Mikrostrukturen können an der Oberfläche von UHPC erzeugt werden. So werden zum Beispiel Fassadenelemente aus Hochleistungsbeton bereits bei der Herstellung im Betonfertigteilwerk mit selbstreinigenden Oberflächen ausgestattet. Dabei wird der wasserabweisende Effekt von Pflanzenblättern imitiert. Dieser sogenannt Lotuseffekt beruht darauf, dass durch eine spezielle Mikrostruktur auf der Oberfläche in Kombination mit einer chemischen Hydrophobierung die Benetzbarkeit mit Wasser so gering wird, dass Wassertropfen sehr leicht abperlen und dabei Schmutzpartikel von der Oberfläche aufnehmen und entfernen. Eine Publikation die dieses Verfahren dokumentiert finden Sie hier: M. Horgnies, J.J. Chen, "Superhydrophobic concrete surfaces with integrated microtexture" Cement and Concrete Composites, 52 (2014) 81-90.
Weiter erläutert  Patrick Fontana, dass die Verwendung von technischen Textilien, die in die Betonschalung eingelegt werden, eine sehr viel einfachere Methode für die Mikrostrukturierung darstellt. Dabei wird ebenfalls eine selbstreinigende Betonoberfläche erzeugt. (K. Malaga, A. Lundahl, M. A. Kargol: Use of technical textile to obtain sustainable easy to clean concrete surface. Proc. Hydrophobe VI, 6th Int. Conf. on Water Repellent Treatment of Building Materials, Rome 2011, pp. 181-188.) Diese Methode wird in dem von der EU geförderten Forschungsprojekt H-House ("Healthier Life with Eco-Innovative Components for Housing Constructions") weiter verfolgt.


 Weiterführende Links:

Donnerstag, 22. Dezember 2016

Social Networks for Science

Soziale Netzwerke für Wissenschaftler


Soziale Netzwerke gibt es nicht nur für Erika und Max Mustermann, sondern auch für Wissenschaftler.  Solche Netzwerke haben spezifische Funktionen für die Zielgruppe. Viel dreht sich dabei um die Darstellung, den Austausch und die Arbeit mit wissenschaftlichen Publikationen. Wer mehr über Nutzen, Vor- und Nachteile dieser Netzwerke erfahren will, liest den Artikel "Akademisch und vernetzt" in den Nachrichten aus der Chemie.

Übrigens finden Sie Zusatzmaterial zu diesem Artikel auf meinem Profil bei Researchgate.


Abbildung: Mattheus van Helmont - Ein Alchemist bei der Arbeit (Quelle: Wikimedia Commons).

Mittwoch, 21. Dezember 2016

A Short History of Open Access

Eine kurze Geschichte von Open Access


Die Publikationspraxis von wissenschaftlichen Peer Review-Artikeln veränderte sich grundlegend in den letzten 20 Jahren.[1, Literaturstellen am Ende dieses Posts] Die technischen Möglichkeiten des Internets eröffneten völlig neue Möglichkeiten. Elektronisches Publizieren und sofortige Verfügbarkeit von wissenschaftlicher Information sind heute Standard. In der zweiten Hälfte der 1990er Jahre erschienen die ersten Open Access-Zeitschriften. Diese gaben häufig Einzelpersonen heraus. Damals hielten nur sehr wenige dieses Publikationsmodell für eine ernsthafte Alternative zur üblichen Publikationspraxis in kommerziellen Abonnementzeitschriften. Eine zweite Welle von Open Access-Zeitschriften entstand aus etablierten Abonnementzeitschriften, die im Besitz von wissenschaftlichen Gesellschaften sind. Diese entschieden sich dafür, die elektronischen Versionen ihrer Zeitschriften frei zugänglich zu machen. Das British Medical Journal (BMJ) war eine der ersten Zeitschriften, die ihre elektronische Version Open Access bereitstellte [2]. Open Access-Zeitschriften sind vor allem in Lateinamerika und Japan populär. Dort existieren Portale wie Scielo [3, 4] oder J-stage [5], die Hunderte von Zeitschriften für die Herausgeber kostenfrei hosten.
Die dritte Welle von Open Access-Zeitschriften wurde durch zwei neue Verlage initiiert: BioMedCentral [6] und die Public Library of Sience (PLoS) [7]. Sie führten Publikationsgebühren für Artikel (Article Processing Charge – APC) als Mittel zur Finanzierung der Open Access Zeitschriften ein. Seit 2000 hat sich dieses Finanzierungsmodell weitgehend durchgesetzt. In den letzten Jahren haben alle führenden Verlagshäuser Open Access-Zeitschriften gegründet, die auf diesem Geschäftsmodell beruhen. Führende Open Access-Zeitschriften verlangen für einen Artikel Publikationsgebühren zwischen 2000 und 3000 US$. Die durchschnittliche Publikationsgebühr für alle Zeitschriften, die im Directory of Open Access Journals gelistet sind, lag 2010 bei 900 US-Dollar [8]. Diese hohen Publikationsgebühren stellen für viele Autoren eine Hürde zur Veröffentlichung in Open Access Zeitschriften dar. Kommerzielle Verlagshäuser bieten inzwischen eine Open Access-Option für ihre Abonnementzeitschriften an. In diesem sogenannten Hybridmodell können die Autoren gegen Zahlung einer Gebühr die elektronische Version ihrer Artikel als Open Access-Artikel freischalten lassen. Die Gebühren für diese Option betragen bis zu 3000 US-Dollar.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_transparent.svg
 Literatur:
  1. Die Geschichte von Open Acces folgt inhaltlich der Beschreibung in: B.-C. Björk, D. Solomon: Open access versus subscription journals: a comparison of scientific impact, BMC Medicine2012, 10:73, DOI: 10.1186/1741-7015-10-73; online abrufbar unter: http://bmcmedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/1741-7015-10-73
  2. Homepage von BMJ: http://www.bmj.com/thebmj
  3. Homepage von Scielo: http://www.scielo.org
  4. Parker, Abel, ed. (2014). SciELO - 15 Years of Open Access: an analytic study of Open Access and scholarly communication (in English, Spanish, and Portuguese). UNESCO. doi:10.7476/9789230012373
  5. Homepage: https://www.jstage.jst.go.jp/browse/
  6. Homepage: http://www.biomedcentral.com/
  7. Homepage: https://www.plos.org/
  8. D. J. Solomon and B.-C. Björk: A study of open access journals using article processing charges. J. Am. Soc. Inf. Sci. Technol. 63, 2012, 1485-1495. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/asi.22673

Mittwoch, 14. Dezember 2016

Quality of Open Access Publications

Die Qualität von Open Access-Publikationen


In den letzten Jahren entstanden sehr viele neue Open Access-Zeitschriften. Ein Teil dieser Zeitschriften und Verlage bewirbt aktiv seine Zeitschriften. Jede Woche erhalte ich E-Mails in denen ich dazu aufgefordert werde, in dieser oder jener Open Access-Zeitschrift zu publizieren. Meist sind es Zeitschriften und Verlage von denen ich noch nie gehört habe. Leider ist es so, dass nicht alle diese Anbieter seriös arbeiten. Bei manchen geht es nur darum, Geld aus den Autoren zu saugen. Diese unseriösen oder auch ausbeuterischen Open Access-Verlage sind gerade dabei, die ganze Open Access-Bewegung zu diskreditieren. In dem Artikel "Open Access - kostenlos oder sinnnlos?" haben wir versucht, Qualitätskriterien für Open Access-Publikationen zusammenzutragen (Nachr. Chem. 64, 2016, 1087-1089).
Schauen Sie sich diesen Artikel an und prüfen Sie die wichtigsten Kriterien die dort genannt werden, bevor Sie einen Artikel bei einer Ihnen unbekannten Zeitschrift einreichen!

Übrigens ist dieser Artikel selbst Open Access und kann von jedermann gelesen werden.



Abbildung: Mattheus van Helmont - Alchemist bei der Arbeit (Quelle: Wikimedia Commons).

Samstag, 10. Dezember 2016

The Quality of Scientific Publications

Über die Qualität wissenschaftlicher Publikationen

Wie zuverlässig sind eigentlich wissenschaftliche Publikationen? Gibt es Qualitätskriterien mit denen ich die Qualität einer wissenschaftlichen Publikation einschätzen kann?
Jawohl, dafür gibt es einige Kriterien. Diese erlauben zwar keine hundertprozentig sichere Evaluation, aber sie bieten Anhaltspunkte. Es sind sozusagen "weiche" Kriterien, die eine ungefähre Abschätzung erlauben. Wer mehr über dieses Thema erfahren will, schaut sich den Artikel "Wissenschaftliche Literatur - fundiert oder fingiert" in den Nachrichten für Chemie 64 (2016) 992-994 an.

Übrigens: Mitglieder der GDCh haben freien Zugang zu diesem Artikel. Loggen Sie sich dafür zunächst auf der Webseite der GDCh ein.


Abbildung: Mattheus van Helmont - Der Alchemist (Quelle: Wikimedia Commons)

Mittwoch, 7. Dezember 2016

Information Literacy - Reloaded 2016


Die Artikelreihe zur Vermittlung von Informationskompetenz fand im November 2015 mit dem Teil 9 ihren vorläufigen Abschluss. Inzwischen haben wir neue Artikel zu diesem Thema geschrieben. Diese möchte ich in den folgenden Posts vorstellen.



Samstag, 3. Dezember 2016

Book for Christmas


Hier ein Buchtipp zu Weihnachten: 
"Wie man mit dem Feuer philosophiert - Chemie und Alchemie für Furchtlose" von Jens Soentgen,  Peter Hammer Verlag 2015.

Das Buch beginnt mit "Waldchemie" wie Sie bei den Naturvölkern dieser Welt betrieben wurde und wird. Der Autor berichtet über Elefantenkotpapier, Curare, Gummi, Seife, Kampfer und andere Stoffe. Im zweiten Teil des Buches folgt die Alchemie. Sehr schön zu lesen ist das Kapitel über die Entdeckung des Phosphors. Der Leser erfährt wie mühsam es früher war, Salpeter aus den Wänden und Böden von Jauchengruben und Ställen zu gewinnen. Das war kein Hobby von Alchemisten sondern ein strategischer Rohstoff. Salpeter war notwendig, um Schwarzpulver herzustellen. Schwarzpulver brauchten die damaligen Warlords, um Kriege zu gewinnen. 
Der dritte Teil des Buches ist mit "Laborchemie" überschrieben. Hier werden verschiedene Höhepunkten der Chemie vom achtzehnten bis zum zwanzigsten Jahrhundert dargestellt. In diesem Kapitel gibt es eine brillante Erklärung der Phlogistontheorie. Diese versteht jeder Laie! Dabei machen sich die didaktischen Fähigkeiten des Autors bemerkbar. Außerdem erfährt der erstaunte Leser zum Beispiel, dass Heroin um 1900 ein gebräuchliches Medikament gegen Husten war. Auch über die finstere Seite der Chemie wird berichtet: Giftgas im ersten Weltkrieg und KZ-Häftlinge als billige Arbeitskräfte in der deutschen Chemieindustrie während des zweiten Weltkrieges.
Im einem separaten Teil des Buches  werden Experimente mit Naturstoffen und Haushaltschemikalien beschrieben. Praktisch, nachvollziehbar und manchmal überraschend einfache Experimente. 
Die Illustrationen von Vitali Konstantinov sind eine Klasse für sich. Das gesamte Buch ist in den Leitfarben Rot und Schwarz gehalten. Die Illustrationen spielen mit alchemistischen Symbolen, ergänzen den Text hervorragend (siehe Abbildung) und sorgen dafür, dass das Gelesene nicht so schnell vergessen wird. 
Insgesamt ein wunderschönes Buch für (größere) Kinder, Jungendliche und Erwachsene mit Interesse an Chemie und Experimenten!






Mittwoch, 30. November 2016

Literature on Carbanions

Literatur über Carbanionen

In der organischen Chemie macht man sich schon lange Gedanken über die Stabilität von Carbanionen. Daher stammt die meiste grundlegende  Literatur zu diesem Thema aus diesem Gebiet. Hier für Interessenten noch weiterführende Literatur zum Thema Carbanionen:

Links auf Webseiten über Carbanionen:

Samstag, 26. November 2016

Stability of Carbanions

Stabilität von Carbanionen

Im letzten Post berichtete ich über ein neuartiges Carbanion, welches ausschließlich von Trichlorsilylgruppen stabilisiert wird (siehe Abb. 1). Welche Substituenten sind überhaupt in der Lage Carbanionen zu stabilisieren? Was sind das für Substituenten, was für Eigenschaften müssen diese haben?


Abbildung 1: Neuartiges hoch symmetrisches Carbanion (Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 5028-5035)

Ein Methanidion CH3- besitzt eine negative Ladung. Diese ist weitghend am Kohlenstoffatom lokalisiert. Dadurch ist dieses Anion sehr energiereich und damit hoch reaktiv. Ein solches Anion reagiert sofort mit jedem verfügbaren Reaktionspartner. Durch geeignete Substituenten können Cabanionen stabilisiert werden. Folgende generelle Prinzipien zur Stabilisierung von Carbanionen können aufgezählt werden:

1. Elektronenziehende Substituenten stabilisieren Carbanionen, indem sie Elektronendichte vom negativ geladenen Kohlenstoffatom aufnehmen. Die elektronenziehende Wirkung solcher Substituenten werden in der organischen Chemie als induktive und mesomere Effekte klassifiziert. Ein elektronenziehender induktiver Effekt (-I ) wirkt über die sigma-Bindung. Ein elektronenziehender mesomerer Effekt (-M) wirkt über pi-Bindungen.
Beispiele für Substituenten mit -I-Effekt sind Fluoratome und wie wir seit jüngstem wissen Trichlorsilylgruppen. Beispiele für Substituenten mit -M-Effekt sind Nitrogruppen (NO2), Cyanogruppen (CN) und verschiedene Sulfonate und andere Gruppen mit S=O-Doppelbindungen.

 Abbildung 2: Beispiele für Carbanionen mit elektronenziehenden Substituenten (Literaturstellen am Ende des Posts)

2. Aromaten und andere Systeme mit Doppelbindungen können ebenfalls Carbanionen stabilisieren. Im einfachsten Fall genügt schon eine Substitution mit mehreren Phenylgruppen zur Stabilisierung eines Carbanions. Sehr viele Varianten dieses Grundmusters sind möglich: Naphthylgruppen, Diphenylderivate, substituierte Phenylgruppen wie para-Fluorophenyl oder Pentafluorophenyl. 



Abbildung 3: Beispiel für ein durch Aromaten stabilisiertes Carbanion (Literaturstellen am Ende des Posts)

3. Silylsubstituenten sind offensichtlich ebenfalls in der Lage Carbanionen zu stabilisieren. Es gibt in der Literatur eine Reihe von Beispielen bei denen Silylsubstituenten für diesen Zweck genutzt wurden. Diese besitzen meist zusätzlich sterisch anspruchsvolle Gruppen wie tert-Butyl oder Aromaten.


Abbildung 4: Carbanionen mit Silyl-Substituenten (Literaturstellen am Ende des Posts)

4. Phosphorylide sind sozusagen "verkappte" Carbanionen. Die negative Ladung des Carbanions wird hier durch die Wechselwirkung mit einer Triorganylphosphinogruppe stabilisiert. Ich wurde kürzlich von Hubert Schmidbaur darauf aufmerksam gemacht, dass er bereits in den 1970er Jahren Ylide untersuchte, die unter anderem auch durch Trichlorsilylgruppen stabilisiert wurden. 


Abbildung 5: Beispiele für Phosphorylide mit Silyl-Substituenten (oben) und allgemeine Grenzstrukturen für  Phosphorylide (unten)



Literaturstellen:
Elektronenziehende Substituenten:
  • P. Andersen, B. Klewe, Nature 1963, 200, 464-464.
  • J. R. Witt, D. Britton, Acta Cryst. 1971, B27, 1835-1836 and references cited therein.
  • M. Göbel, T. M. Klapötke, Z. Anorg. Allg. Chem. 2007, 633, 1006-1017.
  • T. M. Klapötke, F. X. Steemann, Propellants Explos. Pyrotech. 2010, 35, 114-129.
Aromaten:
  • W. Schlenk, J. Holtz, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1916, 49, 603-608.
  • S. Harder, Chem. Eur. J. 2002, 8, 3229-3232.
    Silylsubstituenten:
    • A. I. Almansour, C. Eaborn, S. A. Hawkes, P. B. Hitchcock, J. D. Smith, Organometallics 1997, 16, 6035-6037.
    • N. Wiberg, G. Wagner, G. Reber, J. Riede, G. Müller, Organometallics 1987, 6, 35-41.
    •  H. Li, A. J. A. Aquino, D. B. Cordes, F. Hung-Low, W. L. Hase, C. Krempner J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16066-16069.

    Phosphorylide:
    • H. Schmidbaur, W. Malisch, Angew. Chem. 82, 1970, 84-85.
    • H. Schmidbaur, W. Malisch, Chem. Ber. 1970, 103, 3007-3018.
    • H. Schmidbaur, W. Malisch, Chem. Ber. 1971, 104, 150-159.
    Weitere Beispiele:
    • K. E. Krahulic, H. M. Tuononen, M. Parvez, R. Roesler, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5858–5865.

    Mittwoch, 23. November 2016

    A New Type of Carbanion

    Ein neuartiges Carbanion

    Bei der Reaktion von Si2Cl6 mit Tetrabutylammoniumchlorid in Methylenchlorid entsteht hauptsächlich ein siliciumhaltiger Sechsring. Dieser wurde bereits in der Literatur beschrieben. Bei genauer Untersuchung des Reaktionsverlaufs entdeckten wir ein unerwartetes Nebenprodukt. Durch eine Nebenreaktion mit dem Lösungsmittel entsteht [n-Bu4N][C(SiCl3)3]. Die Trichlorsilylgruppen der Verbindung liefern ein 29Si-NMR Signal  bei -11 ppm. Dieses wurde in der Literatur als „a yet unknown species“ bezeichnet (J. Tillmann et al., Chemistry 2014, 20, 9234-9239). Ein zusätzliches Hindernis bei der Aufklärung der Struktur war, dass das zentrale Kohlenstoffatom unter Standardmessbedingungen im 13C-NMR unsichtbar ist! So konnte erst die Kristallstrukturanalyse endgültigen Aufschluss über die Struktur der unbekannten Verbindung geben.

    Abbildung 1: Molekülstruktur im Kristallgitter mit Fehlordnung (links) und die sich daraus ergebende Formel des Moleküls (rechts).

    Die Strukturanalyse des Produktes war äußerst schwierig, da die Verbindung stark fehlgeordnet kristallisiert (siehe Abbildung 1). Das bedeutet die Atome besetzen nicht nur eine Position im Kristallgitter, sondern mehrere Positionen! Nach sorgfältiger Analyse der Röntgendaten wurde die Struktur der Verbindung entschlüsselt. Es handelt sich um eine ionische Verbindung. Das Tetrabutylammoniumion bildet das Kation in der Struktur (Abbildung 1 oben). Das Anion ist ein hochsymmetrisches Carbanion (Abbildung 1 unten). Das formal negativ geladene Kohlenstoffatom wird durch drei Trichlorsilylgruppen stabilisiert. Berechnungen haben gezeigt, dass das freie Elektronenpaar am zentralen Kohlenstoffatom über die antibindenden Si-Cl-Orbitale delokalisiert ist (Abbildung 2). Das ist ein schönes Beispiel für negative Hyperkonjugation.

    Abbildung 2: Wechselwirkung des freien Elektronenpaars am zentralen Kohlenstoffatom mit einem antibindenden Si-Cl-Orbital. 

    Literatur: Uwe Böhme, Maik Gerwig, Franziska Gründler, Erica Brendler, Edwin Kroke: Unexpected Formation and Crystal Structure of the Highly Symmetric Carbanion [C(SiCl3)3]-, Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 5028-5035 (https://doi.org/10.1002/ejic.201600763).

    Donnerstag, 17. November 2016

    Verhaltensregeln an der Uni


    Aktuell zum neuen Wintersemester:

    https://www.uni-kassel.de/fb07/fileadmin/datas/fb07/4-Studium/wiwiaktuell/Ausgabe_SoSe_14_wiwi_aktuell_web.pdf
    Abbildung: Die E-Mail an die Professorin / den Professor: Kleiner Ratgeber zur Erhöhung der Antwortwahrscheinlichkeit auf Seiten 14-15 von "Wiwi Aktuell" - Das Magazin des Fachbereichs Wirtschaftswissenschaften der Universität Kassel vom Sommer 2014.

    Mittwoch, 16. November 2016

    Checkliste fürs Chemie-Studium - Was soll ich studieren?




    Vom Youtube-Channel The Secret Life of Scientists

    Samstag, 12. November 2016

    Chemistry Experiments in School

    Chemieexperimente in der Schule

    In den letzten Jahren erschienen mehrfach dramatische Presseberichte zu Unfällen im Chemieunterricht. So berichtete zum Beispiel Spiegel Online am 10.12.2104: "Chemieunfall im Unterricht - 26 Schüler im Krankenhaus" Weil an einem Mecklenburger Gymnasium eine Flasche mit giftigem Brom zerbrach, mussten 26 Schüler ins Krankenhaus. Die Kinder hatten über Kopfschmerzen und Übelkeit geklagt.
    Die Berliner Morgenpost schreibt am 21.04.2010: "Lehrer und Schüler nach Bromunfall in Klinik"
    Im Zehlendorfer Droste-Hülshoff-Gymnasium hatte eine Lehrerin einen Versuch für den Chemieunterricht vorbereit. Doch das ging schief. Sie verschüttete flüssiges Brom - eine gefährliche Chemikalie. Die Pädagogin, einer ihrer Kolleginnen und vier Schüler mussten ins Krankenhaus.
    Weiter geht es in der Stuttgarter Zeitung vom 16.09.2011: "Chemieunfall in Weil am Rhein - Schüler lässt Flasche mit Brom fallen"
    Diese und ähnliche Berichte waren Anlass für die Naschrichten aus der Chemie, sich diesem Thema zuzuwenden. Los ging es mit dem Bericht von Klaus Ruppersberg "Brom in der Schule" (Nachr. Chem. 63, 2015, 540-542) Darin diskutiert er, ob elementares Brom wirklich für guten Chemieunterricht erforderlich ist. Er kommt zu dem Schluss, dass dieses nur für sehr wenige Schulexperimente benötigt wird und der mögliche Schaden in keinem vernünftigen Verhältnis zum Nutzen steht. Der Autor empfiehlt stattdessen Bromwasser zu verwenden oder Filme abzuspielen. Kurze Zeit später erschienen in den Nachrichten aus der Chemie zwei weitere Beiträge, in denen Pro und Contra zur Verwendung von Brom im Schulunterricht diskutiert werden: T. Seilnacht "Experimente mit Brom an Schulen sind zu kostspielig" (Nachr. Chem. 62, 2015, 892) und E. Täuscher und D. Weiß "Brom - aber selbstverständlich"  (Nachr. Chem. 62, 2015, 893). Eine differenzierte Betrachtung erschien im Februar 2016 unter der Überschrift "Gefahrstoffe und Experimentalkompetenz (Nachr. Chem. 64, 2016, 145-148). Dort wurden darauf hingewiesen, dass die praktische Ausbildung unserer künftigen Chemielehrer möglicherweise zu kurz oder sogar mangelhaft sein könnte.


    Brom in einer Ampulle (Quelle: Wikimedia Commons)

    Im Internet findet man verschiedene Webseiten mit Experimenten für die Schule (siehe Linkliste unten). Aber wenn der Lehrer während seines Studiums niemals sicher zu experimentieren gelernt hat, wird er vor seinen Schülern wahrscheinlich nicht das vorführen, was er selber nicht sicher beherrscht. Oder er führt es vor und dabei geht etwas schief. Eine mangelhafte praktische Ausbildung der Lehrer könnte einer der Gründe sein, warum gehäuft Experimentierunfälle in Schulen passieren. Einen Überblick über Unfälle im Chemieunterricht und deren Folgen gibt der Artikel "Unfälle im Chemieunterricht und deren rechtliche Folgen" von K. Ruppersberg.
    Übrigens: Wir können an der Universität keinen Ersatz für mangelnde Experimente im Chemieunterricht für die Schüler leisten. Punktuell ist es möglich, Praktika für Schüler durchzuführen. Aber bei manchen Anfragen von Schulen habe ich den Eindruck, dass hier Defizite aus dem Schulunterricht wettgemacht werden sollen. An der Universität haben wir andere Aufgaben, nicht die Experimente für ganze Schulklassen nachholen.


    Webseiten mit Experimenten für die Schule:
    • Experimentalchemie.de ist nach eigenen Angaben eine Informationplattform rund um chemische Experimente für die Schule, die Universität und zu Showzwecken. Man findet eine große Anzahl an spannenden und lehrreichen chemischen Versuchen mit detaillierten Versuchsbeschreibungen, die besonderen Wert auf die Sicherheit legen. Chemie zum Anfassen!
    • Netexperimente.de - bietet chemische Experimente aus verschiedensten Bereichen der Chemie. Alle Experimente sind von Fachdidaktikern erprobt und mit Materialsammlung, Durchführungsanweisung und Ergebnisauswertung versehen, um in Schule, Studium oder Heimlabor möglichst einfach eingesetzt zu werden.
    • Experimentas.de ist eine Sammlung von Gefährdungsbeurteilungen für Experimente im schulischen Chemieunterricht. Für die Experimente selbst gibt es jeweils eine kurze Anleitung.
    • Chemieexperimente.de enthält eine Fülle von Experimenten für den Chemieunterricht. Die Versuche sind erprobt und haben sich über Jahre bewährt.
    • Chemieunterricht.de - Liste chemischer Experimente für Grundschule und Chemieunterricht auf Professor Blumes Bildungsserver für Chemie.
    • Chemkids - Experimentalwettbewerb der Klassenstufen 4 bis 8 in den östlichen Bundesländern.

      Samstag, 5. November 2016

      Der Zustand der deutschen Professorenschaft

      Prof. Eric Hilgendorf machte sich 2002 Gedanken über dieses Thema. Anlass war ein Festvortrag zur 600-Jahr-Feier der Universität Würzburg mit dem Titel "Abschied vom deutschen Professor?- Amt und Würden des Professors im Wandel der Zeiten". Ausgangspunkt der Rede ist die Dienstrechtsänderung für Professoren verbunden mit der Einführung der W-Besoldung. Darauf folgt eine kenntnisreiche Darstellung der historischen Entwicklung des deutschen Professorenstandes, für Interessenten lesenswert.
      Unter anderem zitiert er Max Webers Postulat der Werturteilsfreiheit. Dieses besagt, dass Hochschullehrer sehr genau zwischen der Vermittlung der eigenen Wissenschaftsdisziplin und politischen Äusserungen unterscheiden sollten: "Es könne nicht angehen, dass Professoren die Zwangslage des Studenten, um seines Fortkommens willen Vorlesungen hören zu müssen, dadurch ausbeuteten, dass sie ihm neben der Schulung seines Denkens und der Vermittlung von Kenntnissen auch noch die eigene private Weltanschauung einzuflößen versuchten." (nach: M. Weber, Der Sinn der „Wertfreiheit" der soziologischen und ökonomischen Wissenschaften, 1917, in Gesammelte Aufsätze zur Wissenschaftslehre, abrufbar unter Universitätsverlag Potsdam.
      Sehr schön und für manch Einen wert darüber nachzudenken sind auch die 10 Gebote für Professoren, die er in seiner Rede zitiert (nach: A. Morkel, Die Universität muss sich wehren. Ein Plädoyer für ihre Erneuerung, 2000, S. 55.):
      1. Habe keine Nebentätigkeiten!
      2. Nimm die Residenzpflicht ernst!
      3. Versäume keine Lehrveranstaltung!
      4. Halte höchstens einen auswärtigen Vortrag im Semester !
      5. Bevor du ein neues Forschungsprojekt beantragst, beende das alte!
      6. Verwechsle die Lehrkanzel nicht mit einer politischen Rostra!
      7. Scheue dich nicht, Kollegen zu berufen, denen du nicht das Wasser reichen kannst!
      8. Laß deine Schüler über dich hinauswachsen!
      9. Schreibe kurz und verständlich; das ist eine Form der Nächstenliebe!
      10. Bevor du etwas veröffentlichst, laß es neun Monate liegen; vielleicht kommen dir bis dahin Zweifel an seiner Publikationswürdigkeit!
       Diese ergänzt er noch um zwei Punkte:
      • Behandle die dir anvertrauten Studierenden gerecht, offen und hilfsbereit!
      • Sei im Umgang mit Kollegen freundlich und zuvorkommend! Rede in Sitzungen nicht zuviel, schimpfe nicht unnötig und beschränke den Klatsch auf ein Minimum!


          Abbildung: Carl Spitzweg "Der Bücherwurm" (Quelle: Wikimedia Commons)

          Mittwoch, 2. November 2016

          Looking at other Blogs

          Andere Blogs

          Heut mal ein Blick über den Tellerrand hinaus auf Blogs von Anderen.

          Der Name "Rentnerblog" ist ziemlich irreführend. Es geht um Vieles, um Interessantes, aber nicht um Rentnerprobleme. Es gibt wohl keine Webseite, die derart tiefgreifende Analysen und Informationen rund um das berühmte Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bietet. Die Informationen sind teilweise mit der Meinung des Autors durchmischt, aber das ist das gute Recht eines Blogautors. Mein Votum: Weiter so! Nur eventuell einen besseren Titel für diesen Blog finden.
          Bericht über den Rentnerblog bei huber-net.de.

          "NukeKlaus.de" berichtet über verschiedene Aspekte der Reaktortechnologie, Kernspaltung und Energiewirtschaft. Hier ein Bericht über diesen Blog. Auf diesem Blog muss ich bei Gelegenheit mal ein wenig lesen, hatte bisher keine Zeit dafür.

          http://nukeklaus.de/

          Im ScienceSkepticalBlog schreiben mehrere Autoren über Themenkomplexe wie Nachhaltigkeit, Ökologismus, Klimaforschung und Klimapolitik, Energiewende oder Technophobie. Will ich mich demnächst auch noch tiefer einlesen, bis dahin erst mal hier ein Kommentar zu diesem Blog.

          http://www.science-skeptical.de/
          [Wird demnächst noch überarbeitet.]

          Samstag, 29. Oktober 2016

          International Master Programs

          Internationale Masterstudiengänge

          An der TU Bergakademie Freiberg gibt es inzwischen mehrere Internationale Masterstudiengänge. Zwei dieser Studiengänge mit MBA-Abschlüssen sind von der ASIIN akkreditiert worden (siehe Pressemitteilung von 2012). Eine Übersicht über die aktuell angebotenen Englischsprachigen Masterstudiengängen gibt es hier:
          • Advanced Mineral Resource Development
          • Computational Materials Science
          • Geoscience
          • Groundwater Management
          • International Management of Resources and Environment (IMRE)
          • International Business of Developing and Emerging Markets (IBDEM)
          • Sustainable Mining and Remediation Management (MoRe)


          http://tu-freiberg.de/sites/default/files/media/internationales-universitaetszentrum-alexander-von-humboldt-170/pdf/flyer_intern_master_programmes.pdf


          [ohne Kommentar]

          Samstag, 22. Oktober 2016

          Der Mikromaster


          Letztens bin ich über den Begriff "Mikromaster" gestolpert. Da ich nicht wusste was das ist, habe ich danach recherchiert. Hier die Ergebnisse der Recherche:

          • Die Mikro-Master - Die magische Vervielfältigung von Studienabschlüssen im Rahmen der Bologna-Reform von Stefan Kühl bei Academics.de
          • Winzige Mogelpackungen - Studenten müssen heute aus Tausenden von unterschiedlichen Studienfächern auswählen. Im Prinzip kann sich inzwischen jeder einzelne Professor „seinen“ ganz eigenen kleinen Master basteln. Aber: Das große Master-Sterben ist schon jetzt programmiert. Stefan Kühl in Frankfurter Allgemeine vom 06.11.13
          • Bildung ohne Wert: Mikromaster und Minidoktor. Ein Essay von Andrea Roedig in derStandard.at vom 30.05.15

          Da fällt mir ein, dass der Begriff schon mal auftauchte, als ich über Literatur zum Zustand unserer Universitäten berichtete.

          Mittwoch, 19. Oktober 2016

          New Technologies - Part 2

          Brennstoff für Raketen drucken

          Ein Startup-Unternehmen aus Singapore hat erfolgreich eine Rakete gestartet, deren Brennstoff aus dem 3D-Drucker kommt. So berichtete die "Strait Times" im August 2016. Gedruckt wurden zwei Komponenten eines Festbrennstoffs mit einem speziellen 3D-Drucker. Welche Komponenten dies sind und die Details des Druckverfahrens sind Geschäftsgeheimnisse der Firma.  Die Firma erhält finanzielle Untertützung der National Research Foundation von Singapore. Die Firma will  Raketen entwickeln, die Satelliten für ca. 5 Millionen US-Dollar in die Erdumlaufbahn bringen kann. Gegenwärtig kostet es 15 Millionen US-Dollar einen Satelliten in den Orbit zu schicken.  
          Auf der Webseite des World Economic Forums werden die verschiedenen zukunftsträchtigen Anwendungen des 3D-Drucks für die Weltraumtechnologie beleuchtet (Überschrift: "Why 3D printing is taking off in space"):
          • 3D-Druck im Weltraum unter den besonderen Bedingungen der Schwerelosigkeit
          • 3D-Druck im Weltraum um benötigte Bauteile selbst herzustellen
          • 3D-Druck von Raketen und Raketenbauteilen
          • 4D-Druck für sich selbst anpassende oder veränderbare Bauteile 
          Allerdings wird dort in dem Artikel auch darauf hingewiesen, dass diese Technologie  zu langsam für die Massenproduktion ist und die Genauigkeit bei der Herstellung der Bauteile noch verbessert werden muss. Der Originalartikel zu diesem Thema mit zahlreichen Illustrationen erschien zuerst auf der Webseite TheConversation.com.
          Ganz eigene Gedanken über den 3D-Druck macht sich "Nukeklaus" in einem Blogeintrag mit der Überschrift "3D-Drucker und die Bombe".



          Hier noch mehr Anregungen für den 3D-Druck: "17 Incredible 3D Printed Objects"





          Samstag, 15. Oktober 2016

          New Technologies - Part 1


          PowerPaste - Strom immer und überall

          So verspricht es eine Pressemitteilung des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden. Die originelle Idee der Wissenschaftler besteht darin, das energiereiche Magnesiumhydrid mit einem geeigneten Material zu einer Paste zu verarbeiten. Wird diese Paste in Wasser gegeben, so entsteht Wasserstoff. In geeigneter Kombination mit einer Brennstoffzelle kann aus dieser Paste Strom gewonnen werden. Folgendes Schema beschreibt die ablaufenden Reaktionen:
          MgH2-Paste   +  Wasser  Wasserstoff   +   Mg(OH)2
          Wasserstoff   +   Sauerstoff in Brennstoffzelle  Wasser   + Strom

          Weiter heisst es in der Pressemitteilung: "Die völlig ungiftige und sichere PowerPaste zeichnet sichdurch eine sehr hohe Energiedichte bezogen auf Gewicht und Volumen sowie durch eine extrem lange Haltbarkeit aus. In Zukunft wird die PowerPaste in handelsüblichen Wechselkartuschen erhältlich sein. Der Energiegehalt der Paste beträgt mehr als das Zehnfache heutiger Lithium-Ionen-Batterien. Ein langwieriges Wiederaufladen ist nicht erforderlich, denn zur dauerhaften Stromerzeugung können beliebig viele Kartuschen nacheinander zum Einsatz kommen." Die Paste wurde zum Patent angemeldet.
          "Fraunhofer-Energiepaste spendet Strom für den Urlaub" so titelt sehr optimistisch und weit in die Zukunft hinaus blickend die Webseiter Oiger. Welche Anwendungen Terroristen für die Energiepaste finden könnten, wage ich mir gar nicht auszumalen. Noch mehr Informationen über die Forschungsarbeiten Dresdner Wissenschaftler zu verschiedenen Möglichkeiten der Energiespeicherung gibt es hier

          Dienstag, 20. September 2016

          Books on Organosilicon Chemistry

          Siliciumorganische Chemie


          Das Standardwerk über siliciumorganische Chemie sind auf jeden Fall die Bände "The Chemistry of Organic Silicon Compounds" herausgegeben von Z. Rappoport und S. Patai. Hier muss der Leser bei der Suche in der Bibliothek aufpassen, dass er nichts übersieht. Denn es gibt mehrere Ausgaben, deren Inhalte sich nicht überscheniden sondern ergänzen.
          Die erste Ausgabe stammt von 1989 und besteht aus zwei Bänden. Die zweite Ausgabe ist von 1998 und besteht aus drei Bänden. Also insgesamt sind 5 Bände zu durchsuchen. Angesichts des hohen Preises (siehe Link unten) ist das sicher nichts für den heimischen Bücherschrank, aber in einer guten Universitätsbibliothek sollten die Bände zu finden sein.


          Voll konzentriert auf Anwendungen in der organischen Synthese ist das "Handbook of Reagents for Organic Synthesis: Reagents for Silicon-Mediated Organic Synthesis"
          herausgegeben von P. L. Fuchs und A. J. Pearson von 2011. Der Leser wird überrascht sein, welch vielfältige Anwendungen siliciumorganische Verbindungen in der organischen Chemie besitzen. Auch einfach mal im Buch stöbern ist nützlich und liefert neue Anregungen.
          Schließlich der Höhepunkt, der im Moment meine volle Begeisterung genießt, ist das von H. W. Roesky herausgegebene Buch "Efficient Methods for Preparing Silicon Compounds" von 2016. Hier spiegelt sich der neueste Forschungsstand wider. Alle siliciumorganischen Verbindungsklassen die in den letzten Jahren neu entdeckt und untersucht wurden sind hier versammelt: Silyl-Radikale, Silyl-Anionen, Silyl-Kationen, Silylene, Disilene, Silsesquioxane, Si(II)-Komplexe, und Silylen-Komplexe. Es gibt in jedem Abschnitt eine kurze Erklärung und Einführung in die Verbindungsklasse, danach folgen die Synthesevorschriften. Diese sind allerdings nicht für Anfänger geeignet, sondern sollten nur von fortgschrittenen Studenten oder Doktoranden nachgearbeitet werden. Weiterführende Literaturstellen runden jedes Kapitel ab.




          Samstag, 4. Juni 2016

          Raw Materials and Resources - Part 12

          Ressourcen und Prognosen - Teil 12 und Schluss der Reihe

          Die Rohstoffsituation in Deutschland war Ausgangspunkt dieser Artikelreihe. Darüber wurde in Teil 1 berichtet. Wie lange reichen die Energierohstoffe zur Versorgung der Weltbevölkerung? Dieser Frage gingen Teil 2, 3 und 4 dieser Artikelreihe nach. Die Teile 5 und 6 lieferten wesentliche Informationen über kritische oder strategische Rohstoffe. Wenn man sich mit diesen Themen beschäftigt, kommt man unweigerlich zu Fragen wie die natürlichen Ressourcen verteilt sind und ob es Methoden zur Abschätzung der noch verfügbaren Reserven gibt. Darüber wurde in Teil 7 und 8 berichtet. Weiter ging es über Ausflüge in die Welt der Statistik (Exkurs A) und Fraktale (Exkurs B) hin zu den Modellen, die Entwicklungen in Natur und Gesellschaft widerspiegeln sollen (Teil 9). In dem Zusammenhang sind wir auf das exponentielle Wachstum gestoßen und ich habe versucht, den Lesern die Angst davor zu nehmen (Exkurs C). Das thermodynamische „Thanatia“- und das „HANDY“-Modell sind hochaktuell, wagen sich weit in die Zukunft hinaus zu blicken und wurden in eigenen Kapiteln behandelt.
          „Prognosen sind eine schwierige Sache. Vor allem, wenn sie die Zukunft betreffen“ stellte bereits Mark Twain fest. Wachstumsprognosen liegen oft daneben. Grenzen des Wachstums wurden vorhergesagt, treten dann aber gar nicht ein. Immer wieder gibt es völlig neue technische Erfindungen und alternative Entwicklungen, die zum Zeitpunkt als die Prognose gemacht wurde noch gar nicht vorhersehbar waren. Beispiele für falsche Prognosen ziehen sich durch die Geschichte wie eine Spur der menschlichen Unzulänglichkeit. Seien es nun die übertriebenen Hungerszenarien von Malthus oder die pessimistischen Prognosen des Club of Rome. Der saure Regen, das Waldsterben, das Ozonloch – diese Probleme wurden und werden durch gemeinsame Anstrengungen überwunden.

          Nicht unterschätzt werden sollte der menschliche Erfindergeist. Dieser liefert immer wieder alternative Lösungen, die vorher undenkbar waren. So führte im 20. Jahrhundert die Erfindung des Automobils zur Ablösung der Pferde als Haupttransportmittel. Überliefert ist in dem Zusammenhang ein Zitat von Henry Ford: „Wenn ich die Menschen gefragt hätte, was sie wollen, hätten sie gesagt schnellere Pferde.“ Als sich das Automobil als Verkehrsmittel durchgesetzt hatte, war das Umweltproblem des Pferdemistes in den Straßen von New York erledigt. Dafür entstanden aber ganz neue Umweltprobleme.
          Man könnte provokant fragen: Werden Ressourcen überhaupt je knapp? Oder einfach durch eine neue Technologie überflüssig und ersetzt? (siehe Abbildung) Diesen Fragen geht ein Artikel im Science Skeptical Blog nach. Es gibt verschiedene Ansätze, ungeahnte oder bisher nicht genutzte Ressourcen zu erschließen. Die unten stehenden Links bieten dafür zahlreiche Beispiele. Jede Krise setzt neue Kräfte frei. Jedes Problem gebiert neue Ideen und Erfindungen. Jede Preissteigerung eines Rohstoffes führt zu neuen Technologien, die uns von diesem Rohstoff unabhängiger machen. Mit jeder neuen Technologie werden wir stärker und mächtiger bei der Bewältigung der anstehenden Aufgaben. In diesem Sinne möchte ich mit dem Aufruf schließen: Bleiben Sie optimistisch!


          Abbildung: Rohstoffpreise für einen Rohstoff (oben). Punkt A: Steigende Preise initiieren die Forschung nach alternativen Technologien. Punkt B – Break Even: Der Preis für die konventionelle Erzeugung des Rohstoffes ist gleich dem Preis für die Erzeugung durch die alternative Technologie. Die Produktionsmenge des Rohstoffes (unten) folgt zunächst einer logistischen Kurve. Bei Eintreten der Sättigung setzt sich die neue Technologie durch und führt zu einer erneuten Eskalation.



          Beispiele für Ressourcengewinnung aus bisher nicht genutzten Quellen:



          Bekanntmachung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung: Richtlinien zur Fördermaßnahme „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ für Bildung und Forschung



          Die besten Zitate zu Trend- und Zukunftsforschung von der Webseite von Matthias Horx

          Samstag, 28. Mai 2016

          Raw Materials and Ressources - Books

          Bücher über Rohstoffe und Ressourcen

          Geeignete Lektüre über kritische Metalle und strategische Rohstoffe bieten folgende Bücher:


          Grundlegendes über Lagerstättenkunde und Exploration findet man in diesen Titeln:



          "Mineral Resource Estimation" von M. E. Rossi und C. V. Deutsch, Springer, Dordrecht 2014. Die Abschätzung von Mineralvorkommen hat sich in den letzten 25 Jahren stark verändert. Geostatistische Methoden haben sich durchgesetzt und entwickeln sich weiter. Numerische Modellierungen sind mit der gegenwärtigen Computertechnik problemlos möglich. Die modernen Methoden zur Schätzung von Mineralvorkommen sind in diesem Buch zusammengefasst.

          "Quantitative Mineral Resource Assessments: An Integrated Approach" von D. A. Singer und W. D. Menzie, Oxford University Press, Oxford 2010. Politiker, Explorationsexperten und Planungsbehörden entscheiden wie Gebiete, in denen sich unentdeckte Rohstoffe befinden können, genutzt werden sollen. Entscheidungen hinsichtlich der Nutzung von Mineralvorkommen werden nicht nur auf der Grundlage der vermuteten Mengen an Rohstoffen getroffen, sondern Politik, Umweltschutz und die regioniale Entwicklung spielen eine große Rolle bei allen Entscheidungen. Dieses Buch berücksichtigt explizit alle Faktoren, die bergbaubezogene Entscheidungen beeinflussen. Damit können Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft die möglichen Folgen ihrer Entscheidungen besser überblicken. Die Autoren nutzen das dreistufige Verfahrens des United States Geological Survey zur Beurteilung unbekannter Mineralvorkommen als Grundlage.



          "Thanatia: the Destiny of the Earth's Mineral Resources" von A. V. Capilla und A. V. Delgado, World Scientific, New Jersey 2015. In diesem Buch wird eine streng thermodynamische Theorie zum Verständnis der Ressourcenausbeutung entwickelt. Die Autoren fragen sich, ob aus unserem Planeten ein ausgebeutetes "Thanatia" ohne Ressourcen werden könnte. Unter dem Begriff Thanatia versteht man einen Planeten, bei dem alle Ressourcen gleichmäßig über die Oberfläche verteilt sind. Es gibt keine Minerallagerstätten, sondern alle Elemente sind durch die Tätigkeit der Menschen mehr oder weniger gleichmäßig verstreut worden.
          Wie lange kann unsere High-Tech-Gesellschaft noch aufrechterhalten werden, wenn die Erzgehalte der Minerallagerstätten immer niedriger werden; wenn wir von kritischen Metallen abhängig sind, die so gut wie gar nicht recycelt werden und wenn die Dispersion der Metalle immer schneller voranschreitet? Das Buch präsentiert einen Ansatz „cradle-to-cradle“ für die abiotischen Ressourcen der Erde. Dieser Begriff umschreibt das vollständige Recycling aller produzierten Güter. Der Ansatz der Autoren beruht auf dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik: Wärme verteilt sich gleichmäßig, Materialien zersetzen sich und werden verstreut. Durch das Postulat von Thanatia vermitteln uns die Autoren ein Gefühl für das Schicksal der Materialien und für die Notwendigkeit, die abiotischen Ressourcen der Erde weise zu nutzen. Das Buch behandelt wichtige Aspekte der Geologie, Geochemie, Bergbaukunde, Mineralogie, Metallurgie, Ökonomie, Ökologie und Thermodynamik. Darüber hinaus kann das Buch als Nachschlagewerk genutzt werden. Es enthält Stoffdaten von mehr als 300 Substanzen, Statistiken zu Bodenschätzen, Energieverbrauch, über den Umwelteinfluss des Bergbausektors und über weltweite Recyclingraten.


          Nachtrag zum Thema im Januar 2017:
          "Strategische Metalle - Eigenschaften, Anwendung und Recycling" von Bernhard Adler