Fotos zur Chemiegeschichte

Bei der Recherche nach Fotos von Clemens Winkler bin ich auf folgende Quellen gestossen: Wikipedia "Clemens Winkler". Das Porträtfoto stammt aus der "Edgar Fahs Smith Collection". Die Veröffentlichung der Abbildung sollte in der niedrigen Auflösung erlaubt sein. (Kommentar auf Wikipedia: "A small, low-resolution image would seem to qualify as fair use. Subject died over 100 years ago.")

Die Suche nach der "Edgar Fahs Smith Collection" bei Google führt zum Internetauftritt der Sammlung auf den Webseiten der University of Pennsylvania. Das ist ja eine umfassende Fundgrube für historische Aufnahmen von Chemikern, chemischen Apparaten und Laboratorien! Zur Geschichte der Sammlung gibt es ein PDF-Dokument auf den Seiten der Bibliothek der University of Pennsylvania. Die Edgar Fahs Smith Collection wird ausserdem auf den Webseiten der American Chemical Society umfassend gewürdigt (Link zur ACS).

Eine Suche bei der deutschsprachigen Wikisource liefert leider gar keine verwertbaren Treffer zu Clemens Winkler. Anders sieht es bei der englischsprachigen Variante von Wikisource aus. Eine Suche nach Clemens Winkler liefert hier zahlreiche Verweise auf das Journal "Popular Science Monthly"! Darunter auch ein "neues" und unverbrauchtes Porträt. Bei "Popular Science Monthly" wurden die neuesten wissenschaftlichen Ergebnisse der damaligen Zeit erklärt. Außerdem wurden Originalarbeiten von Winkler ins Englische übersetzt. Die komplette Suchliste findet man hier. Mehr über die Zeitschrift "Popular Science Monthly" erfährt man in folgendem Link.

Seltene Erden - Links und Artikel aus dem Internet

• Seltene Erden sind gar nicht so selten und der Hype darum wird übertrieben - bei Blick Log
• Die Seltenen Erden und wo man sie findet - bei Fischblog
• Seltene Erden - Von der Lagerstätte bis zur Verwendung - umfangreiches PDF-Dokument von der Uni Karlsruhe
• Seltene Erden – die chinesische Sichtweise - Diskussion der wirtschaftlichen Aspekte bei Boerse-go
• Deutsche Rohstoff AG: Einziges Seltene Erden-Vorkommen in Westeuropa

Seltene Erden - Anwendungen

Magnete
Neodym hat 4 ungepaarte Elektronen in der 4f-Schale. Das klingt erst einmal nicht allzu spektakulär. Trotzdem kann man aus Neodym, die stärksten Dauermagnete bauen. Es gibt winzige Magnete aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung der Zusammensetzung Nd₂Fe₁₄B, die genauso stark sind wie ein großer Dauermagnet aus Eisen. Neodymmagnete werden häufig dort eingesetzt, wo man sehr starke Dauermagnete auf kleinem Raum benötigt. Bei höheren Temperaturen sind allerdings Cobalt-Samarium-Magnete die bessere Wahl (siehe Abschnitt über Lautsprecher).
Holmium besitzt das höchste magnetische Moment eines natürlich vorkommenden chemischen Elements (10,6 μ_B).  Wegen seiner außergwöhnlichen magnetischen Eigenschaften verwendet man Holmium in Polschuhen von Hochleistungsmagneten zur Erzeugung stärkster Magnetfelder.

Lautsprecher
Cobalt-Samarium-Magnete sind hervorragende Dauermagnete, die nur schwer durch äußere Felder zu entmagnetisiert werden können. Für hochwertige Lautsprecher verwendet man daher häufig solche Magnete.

Eine besondere Art von Lautsprechern kann man mit Hilfe von Terfenol-D bauen. Diese Legierung aus Terbium, Dysprosium und Eisen ändert in ihrem Magnetfeld ihre Größe. Terfenol-D hat die höchste Magnetostriction aller bekannten Legierungen, es dehnt sich also aus und zieht sich zusammen, je nach angelegtem Magnetfeld. Ursprünglich wurde diese Legierung in den 1970er Jahren im Naval Ordnance Laboratory in den U.S.A. für Hochleistungssonargeräte entwickelt. Man kann mit Hilfe dieser Technologie auch "Soundbugs" konstruieren. Mit einem solchen Gerät kann man nahezu jede glatte Oberfläche die in der Lage ist zu schwingen, z.B. eine Fensterscheibe, in einen Lautsprecher verwandeln. Stellen Sie sich eine Horde von Jungendlichen vor, die in die S-Bahn oder den Nahverkehrszug stürzen, ein Handy-großes Gerät (ihren "Soundbug") aus der Tasche ziehen und dieses mit einem Gummisauger an der Fensterscheibe des Zuges befestigen. Sobald der MP3-Player eingestöpselt ist wird das ganze Abteil mit glasklarem Sound beglückt. Eine Horrorvorstellung, die bestimmt bald eintritt. Es gibt tatsächlich bereits kommerzielle Anwendungen für diese Technologie von der Firma FeONIC, z.B. die "flüsternde Schaufensterscheibe" ("Whispering Window"). 


Laser
Einkristalle von Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) werden künstlich hergestellt und bilden das Herzstück vieler Laser. Diese Einkristalle werden mit anderen Seltenerdelementen dotiert, z.B. mit Neodym. Der entsprechende Laser wird dan häufig als "Neodym-YAG-Laser" bezeichnet.

Für die Herstellung von Feststofflasern dotiert man Yttrium-Eisen-Granat (YIG), Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) und Yttrium-Lanthan-Fluorid (YFL) mit Holmium. Holmiumlaser emittieren bei 208 nm und sind daher ungefährlich für die Augen. Diese Laser werden in der Medizin, Zahnmedizin und in der Glasfaseroptik angewendet.


Farbbildschirme
Europiumdotiertes Yttriumoxid wirkt als roter Luminophor (Leuchtstoff) in Fernsehbildröhren.
Oxysulfide des Gadoliniums dienen zur Herstellung von grünen Leuchtstoffen für nachleuchtende Bildschirme z.B. bei Radarbildschirmen.

LED
Einige Lanthanoide werden als Leuchtstoffe zur Konversion der Primärstrahlung von LEDs eingesetzt. So verwendet man z.B. mit Cer aktivierte Yttrium- oder Terbium-Granate als gelben Leuchtstoff. Als grüner Leuchtstoff dient z.B. ein Europium-aktiviertes Calcium-Magnesium-Chlorosilikat. Mit Hilfe solcher Leuchtstoffe gelingt es, das grell weiße Licht der LEDs in angenehme warme Farbtöne umzuwandeln (siehe z.B. dieses Patent oder diese beiden Veröffentlichungen in Journal of the Electrochemical Society von 2009 und 2011).

Abgaskatalysator
Bei der Herstellung der Lambdasonde für den Abgaskatalysator wird dem Zirconiumoxid etwas Yttriumoxid zugesetzt, damit sich der keramische Formkörper nach der Herstellung nicht verformt. Außerdem bewirkt das Yttriumoxid, dass die Sonde  bei niedrigerer Betriebstemperaturarbeitet.

Legierungen mit besonderen Eigenschaften
Es gibt eine Legierung aus Ytterbium, Gallium und Germanium, die sich bei starker Erwärmung bis +130 °C oder Abkühlung auf -170 °C praktisch nicht ausdehnt oder zusammen zieht. Diese Legierung ist hoch interessant für Anwendungen in der Raumfahrt und Bauteile, die in dem genannten Temperaturbereich möglichst keine Veränderung ihrer Abmessungen erfahren dürfen.

Scandium zeigt in Legierungen mit Aluminium gefügestabilisierende und korngrößenfeinende Effekte. Solche Legierungen mit 0,1 bis 0,5% Scandium wurden beim Bau sowjetischer Militärflugzeuge (MIG-21 und MIG-29) verwendet. Auch Sportgeräte die höchsten Anforderungen hinsichtlich Leichtigkeit und Festigkeit genügen müssen, werden manchmal aus Scandium-Aluminium-Legierungen gefertigt, so z.B. Baseballschläger oder Fahrräder. Smith & Wesson produziert darüber hinaus Revolver mit einem Rahmen aus einer Scandiumlegierung. Titanlegierungen zeigen allerdings ähnliche Eigenschaften hinsichtlich Leichtigkeit und Festigkeit. Diese sind preiswerter als Legierungen mit Scandium und werden daher öfter verwendet.

Kerntechnik
Holmium absorbiert effektiv Neutronen aus Kenrspaltungsreaktionen und wird deshalb in Regelstäben von Kernreaktoren eingesetzt. Als Regelstäbe verwendet man außerdem Cermets aus Dysprosiumoxid-Nickel.

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Was ist besonders an den "Seltenen Erden"?

Zu den seltenen Erden zählt man die Elemente der 3. Nebengruppe des Periodensystems und die Lanthanoide. Genauer gesagt handelt es sich dabei um die Oxide dieser Elemente. Der Begriff "Erde" ist ein altertümlicher Ausdruck für das Oxid eines Elementes.

Die Lanthanoide sind 14 Elemente desPeriodensystems, bei denen eine f-Schale mit Elektronen besetzt wird. Nicht jedes Element hat f-Elektronen, sondern nur besonders schwere Elemente im unteren Teil des Periodensystems. Es gibt noch eine Reihe von Elementen, bei denen f-Elektronen besetzt werden, das sind die Actinoide. Aber mit denen will kaum jemand was zu tun haben, weil sie entweder instabil sind und schnell zerfallen oder radioaktiv sind wie Uran oder Plutonium! Dagegen sind die Lanthanoide relativ harmlos, sie bilden ungiftige oder nur wenig giftige Verbindungen.

Die chemischen Eigenschaften der Lanthanoide unterscheiden sich nur wenig, da die 4f-Schale eigentlich eine innere Schale der Elektronenhülle ist. Weiter aussen befinden sich noch die 5s-, 5p- und die 6s-Schalen, die bereits mit Elektronen besetzt sind. Dadurch sind fast alle Lanthanoide dreiwertig und kommen in der Natur vergesellschaftet - eben in Form der "Seltenen Erden" vor.

Dafür bringt die Besetzung der f-Schale aber besondere Eigenschaften mit sich. Insgesamt passen 14 Elektronen in eine solche f-Schale. Es gibt dadurch zahlreiche Möglichkeiten ungepaarte Elektronen in dieser f-Schale zu haben. Deshalb gibt es bei den Lanthanoide mehrere Elemente mit hoch interessanten magnetischen Eigenschaften, z.B. Neodym oder Samarium. In der nachfolgenden Abbildung ist als Beispiel die Elektronenkonfiguration des Neodyms abgebildet. Außerdem eröffnen die teilweise besetzten f-Orbitale die Möglichkeit ungwöhnliche elektronische Zustände zu erreichen. Das klingt erst einmal abgefahren, wird aber zum Beispiel bei den Luminophoren (Leuchtstoffen) in Fernsehbildröhren, Leuchtstofflampen und Radarröhren genutzt. Anregung der Elemente führt hier zu Phosphoreszenz oder Fluoreszenz.

 

Abbildung: Schematische Darstellung der Elektronenkonfiguration des Neodyms. 

Seltene Erden

Zur Zeit wird in den Medien intensiv die Abhängigkeit der Industrie von Seltenen Erden aus China diskutiert, siehe z.B. FAZ.NET, Handelsblatt oder Tagesspiegel. Brennstoffzellen, Zündkerzen, Radargeräte, Computertomographen, hochwertige Gläser für Kameras, Teleskope oder Brillen, Katalysatoren, LCD-Bildschirme und Leuchtdioden, überall braucht man diese Elemente. Meist sind es nur kleine Mengen, die als Aktivator, Phosphoreszenzfarbstoff, Katalysator oder sonst ein unscheinbarer Bestandteil wirken, aber ohne diese Elemente funktioniert der High-Tech-Apparat nicht. In der nachfolgenden Tabelle werden einige Verwendungsmöglichkeiten für Elemente der "Seltenen Erden" aufgeführt.

Name	Symbol	Anwendung
Scandium	Sc	in Hochleistungs-Hochdrucklampen; Laserkristalle; magnetische Datenspeicher (z.B. Festplatten); das Leichtmetall mit hohem Schmelzpunkt wird für bestimmte Spezialanwendungen benutzt (Raumfahrt, Fahrradrahmen, Golfschläger usw.)
Yttrium	Y	Luminophore (Leuchtstoffe) in Fernsehbildröhren, Leuchtstofflampen und Radarröhren (europiumdotiertes Yttriumoxid erzeugt in Farbbildschirmen die rote Farbe); Lambdasonden (Abgaskatalysator); Supraleiter; Laserkristalle; Elektrolyt in Brennstoffzellen; Frequenzsteuerung in Schwingkreisen mit Yttrium-Eisen-Granat (YIG) und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG); Neodym-YAG-Laser
Lanthan	La	in Nickel-Metall-Hydrid-Akkus; Katalysatoren zum Cracken von Erdölfraktionen; hochwertige Gläser mit hohem Brechungsindex z. B. für Kameralinsen
Cer	Ce	in Nickel-Metall-Hydrid-Akkus; in LCD-Bildschirmen; in "Feuersteinen" von Feuerzeugen; als Oxid in selbst­reinigenden Öfen; Katalysator zum Cracken von Erdölfraktionen; UV-Licht absorbierendes Glas
Praseodym	Pr	hochfeste Legierungen z.B. für Flugzeugmotoren, Dauermagnete, Färben von Glas und Emaille, in gelb gefärbten Gläsern, z. B. in Schweißerschutzbrillen
Neodym	Nd	Hochleistungsmagnete (z.B. aus Neodym-Eisen-Bor-Legierungen); zum Färben von Emaille, Blaue Porzellanfarbe, Neodym-YAG-Laser, in Elektromotoren und Hybridantrieben, ebenfalls Bestandteil von Schweißerschutzbrillengläsern und Sonnenschutzglas, in Feststofflasern an Stelle von Rubinen; Neodymhaltiges Glas zum Herausfiltern von gelbem Natriumlicht, z.B. in astronomischen Fernrohren
Promethium	Pm	Wärmequelle in unbemannten Satelliten und Welt­raum­sonden
Samarium	Sm	Anwendung als Permanentmagnet (Cobalt-Samarium-Magnete), z.B. in Kopfhörern; Samariumoxid für IR-undurchlässige Gläser; Phosphat-Komplexe des Samariums-153 zur Behandlung von Knochenmetastasen verschiedene Krebsarten (die Verbindung setzt sich im Knochengewebe fest und wirkt aufgrund der beta-Strahlung des Samariumisotops)
Europium	Eu	in LCD-Bildschirmen, als Aktivator der roten Leuchtstoffe in Fernsehröhren, in Leuchtstoffen zur Konversion der Primärstrahlung von LEDs, als Neutronenabsorber in Kernreaktoren
Gadolinium	Gd	in Fernsehröhren als Aktivator der grünen Leuchtstoffe; Kontrastmittel in der Kenrspintomographie; Krebstheraphie; Vertärkerfolien aus Gadoliniumoxisulfid in Röntgengeräten, die Röntgenstrahlen in sichtbares Licht umwandeln; magnetooptische Disketten zur Langzeitarchivierung von Daten
Terbium	Tb	Verwendung in Halbleitern (solid-state devices), zur Gefügestabilisierung in Hochtemperatur-Brennstoffzellen, Lasermaterial; terbiumdotiertes Yttriumphosphat als grüner Leuchtsoff in Fernsehröhren; zur Konstruktion von Soundbugs und Hochleistungs-Sonargeräten aus Terfenol-D (Legierung aus Terbium, Dysprosium und Eisen)
Dysprosium	Dy	Neutronenabsorber in Kernreaktoren; zur Konstruktion von Soundbugs und Hochleistungs-Sonargeräten aus Terfenol-D (Legierung aus Terbium, Dysprosium und Eisen)
Holmium	Ho	in Legierungen, macht Stahl leichter verarbeitbar; das Licht von Holmium-Lasern wird von Wasser sehr gut absorbiert, daher z.B. Anwendung in der Urologie zum zertrümmern von Harnsteinen oder Prostataoperationen
Erbium	Er	in fotografischen Filtern
Thulium	Tm	Neutronenabsorber in Kernreaktoren
Ytterbium	Yb	erzeugt Röntgenstrahlen ohne Elektrizität, z.B. in tragbaren Röntgenapparaten.
Lutetium	Lu	Katalysator beim Cracken von Erdölfraktionen und Polymerisationen

Die Angaben in der Tabelle sind teilweise aus dem Buch "Anorganische Chemie für Dummies" entnommen. Wer mehr über diese Elemente und die Chemie drumherum erfahren will, schaut in dieses Buch.

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Nachtrag März 2016:

Sehr schön zusammengefasst, kurz und kompakt erfährt man alles Wichtige über die Seltenerdelemente aus dem neu erschienen Titel "The Rare Earth Elements: An Introduction" von J. H. L. Voncken.

Breaking Bad - Fortsetzung

Für den ersten Teil scrollen Sie bitte nach unten.

Episode 7: A No-Rough-Stuff-Type Deal

Wie kriegt man das Schloss eines Lagerhauses auf?
Mit einer Thermit-Mischung. Diese besteht im Wesentlichen Eisenoxid und Aluminiumpulver. Man verwendet diese Mischung hauptsächlich dazu, Eisenbahn- und Straßenbahnschinen vor Ort zusammenzuschweissen.
Fe₂O₃   +   Al  --->  Fe   +  Al₂O₃  +  sehr viel Hitze

Wie stellt man viel Methamphetamin her?
Walter braucht in dieser Folge eine neue Syntheseroute für das "Meth", damit er größere Mengen herstellen kann. Dafür hat er schon eine Synthese in petto. Pinkman muss ihm allerhand Zutaten besorgen unter anderen Thoriumnitrat! Das dürfte es sicher NICHT in der lokalen Drogerie geben. Die Syntheseroute kommt mir schon ein wenig seltsam vor. Eine Recherche in der Fachliteratur zeigt allerdings, dass es ein U.S. Patent von 2007 gibt wo man als Katalysatoren Thoriumoxid und Manganoxid auf einem inerten Träger verwendet (z.B. Bimsstein). Als Ausgangsstoffe dienen Phenylessigsäure und Essigsäure. Die Reaktion wird in der Gasphase (Röhrenofen) durchgeführt. Einzelheiten sind im Patent beschrieben. Die Synthese ist allerdings sicher nicht so einfach wie man glauben könnte. Man muss den Katalysator aus Thoriumnitrat (hochgiftig, radioaktive Zerfallsprodukte!!!) herstellen, eine Apparatur für eine Gasphasenreaktion mit einem Röhrenofen bauen, stunden- oder tagelang die Reaktion unter Aufsicht laufen lassen, das erste Zwischenprodukt reinigen, anschließend mit gasförmigem Methylamin umsetzen, das zweite Zwischenprodukt mit Lithiumaluminiumhydrid reduzieren und das Endprodukt aufarbeiten, reinigen und kristallisieren. Nichts was sich ein Laie ohne Vorkenntnisse vornehmen sollte.

Die Reaktionen im Einzelnen:

Die Katalysatorherstellung ist im Patent beschrieben und entspricht einer typischen Vorschrift, wie man einen Katalysator mixt. Man nimmt eine wasserlösliche Verbindung, hier Thoriumnitrat, löst diese in Wasser, läßt die Lösung in den Träger einziehen und erhitzt das Trägermaterial danach auf eine vorgegebene Temperatur. Dabei zersetzt sich das Thoriumitrat zu Thoriumoxid. Zwischendurch wird noch das Manganoxid hinzugefügt.

Die Herstellung von Methylbenzylketon erfolgt bei 450 °C im Röhrenofen. Diese Reaktion wird in der Folge kurz gezeigt:


Was nicht gezeigt wird, ist die Bildung der Schiffbase aus Methylbenzylketon und dem gasförmigen (!) Methylamin und die Reduktion des Imins zum Amin. Eventuell kann man auch eine wässrige Lösung vom Methylamin nehmen, das weiss ich nicht genau.

Hierbei entsteht das Methampehtamin als Racemat. Ist also nicht ganz so hoch wirksam wie das Produkt aus den Hustenpillen. Alles in allem schon ein anspruchsvolles "Präparat".

Season 2, Episode 1: Seven Thirty-Seven 

Wie beseitigt man einen durchgeknallten Drogendealer?
Mit Rizin, so ist zumindest der Plan.

Season 2, Episode 9: 4 Days Out 

Walter und Jesse kochen in der Wüste drei Tage lang Drogen. Danach ist allerdings die Autobatterie leer, da Jesse den Schlüssel in der Zündung stecken ließ. Sie sitzen fest. Ein Versuch, den Van mit Hilfe des Stromgenerators zu starten, scheitert kläglich. Der Generator fackelt dabei ab. Als sie am Verdursten sind, kommt ihnen schließlich eine rettende Idee. Sie bauen sich selbst eine Batterie. Walters chemische Kenntnisse retten den Beiden wieder einmal den Hintern.

Hier das Batterierezept, allerdings ohne Garantie, dass es wirklich funtkioniert.
Anode:   Zn   --->   Zn²⁺   +   2 e^-
Kathode:   HgO   +   H₂O   +   2 e^-   --->   Hg   +   2 OH^-
Die beiden Kammern der Zelle werden durch einen Schwamm voneinander getrennt, der mit Kaliumhydroxid-Lösung getränkt wird.

Sehr schön auch der Dialog der beiden als es um den Bau der Zelle geht. Walter: "Und welches Element nehmen wir, um den Strom abzuleiten?" Dabei hält er Jesse ein Stück Kupferdraht vor die Nase.
Jesse: " Yo Man ...[Pause, er denkt offensichtlich angestrengt nach]...Draht, das isses."
Walter: " Nein, das ist Kupfer!"

Breaking Bad

Diesen Monat startete die neue amerikanische Fernsehserie auf Arte.

Der Inhalt ganz kurz: Walter White ist ein unscheinbarer High-School-Lehrer, der nach der Diagonse Lungenkrebs zu haben, beschließt Drogen herzustellen und auf diese Weise seine Familie für die Zeit nach seinem Tod finanziell abzusichern. Mehr zum Inhalt der Serie finden Sie auf Wikipedia oder in der Internet Movie Database.
Faszinierend ist für mich vor allem, wie interessant und spannend Chemie in dieser Serie herüber gebracht wird. Ich glaube keine Serie hat das je zuvor in dieser Weise geschafft. Hier einige Beispiele, ohne Anspruch auf Vollständigkeit.

Hinweis: Versuchen Sie keine der hier beschriebenen Reaktionen nahzuvollziehen! Sie würden damit gegen zahlreiche Gesetze verstossen, z.B. das Betäubungsmittelgesetz oder das Sprengstoffgesetz!

Episode 1: Pilot

Wie kocht man Crystal Meth?
Im Pilotfilm werden wir mit der grundsätzlichen Methode bekannt gemacht, wie Walter White N-Methylamphetamin herstellt. Er nimmt roten Phosphor, Iodwasserstoffsäure und Pseuoephedrin aus Hustentabletten. Durch Reduktion entsteht das gewünschte Methamphetamin, auch Meth oder Crystal genannt.

Es gibt außerdem größere Probleme mit Drogenhändlern, die ihn umbringen wollen. Also mischt er kurzerhand, Wasser mit rotem Phosphor in der Hitze. Dabei entsteht hoch giftiges Phosphin. Die beiden Drogenhändler werden durch das Giftgas ausser Gefecht gesetzt. Einer der beiden stirbt gleich.
P₄   +  6 H₂O   +   Hitze   --->   PH₃   +   3 H₃PO₂

Episode 2: Cat's in the Bag...

Wie beseitigt man tote Gegner ohne Spuren zu hinterlassen?
Auch diese Methode ist sehr spezifisch für Walter White. Sein Partner soll die Leiche des Drogenhändlers in einer Plastikwanne mit Flusssäure auflösen. Da er keine passende Plastikwanne aus LDPE (Merke: "Low Density Polyethylene") im Baumarkt findet, nimmt er einfach die Badewanne zu Hause. Die Katastrophe passiert binnen kürzester Zeit. Die Flusssäure frisst sich durch die Badewanne und den Fußboden, so dass der ganze Schlamassel eine Etage nach unten stürzt. Das Ganze ist an dieser Stelle sicher stark übertrieben, eine Leiche aufzulösen geht sicher nicht innerhalb von Stunden und Wanne und Fußboden werden auch nicht sooo schnell durchgefressen. Das war aber sicher aus dramaturgischen Gründen notwendig, die Handlung an dieser Stelle so stark zu verdichten.

Episode 4: Cancer Man

Wie legt man das Auto eines Angebers lahm?
Auch hier ist der Erfindungsreichtum von Walter bewundernswert. Kurzerhand nimmt er an der Tankstelle den Scheibreiniger, macht ihn schön nass und steckt ihn zwischen die Pole der Autobatterie. Es gibt einen schönen Funkenregen und kurz darauf fängt das gesamte Auto Feuer.

Episode 6: Crazy Handful of Nothin'

Wie verbreitet man Angst und Schrecken beim Drogenbaron des Viertels?
Walter bringt ihm ein Päckchen mit Knallquecksilber (ein Initialsprengstoff !) vorbei. Der Drogenbaron denkt es ist noch mehr Crystal. Allerdings demonstriert ihm Walter die Wirksamkeit des Mitgebrachten indem er einen großen Kristall auf den Fußboden schleudert. Die Wucht der Explosion lässt die Fensterscheiben bersten und setzt die Leibwächter kurzzeitig außer Gefecht. Der Drogenboss ist beeindruckt und geht auf Walters Forderungen ein. Kommentar: Es wäre selbstmörderisch mit einer Tüte Knallquecksilber in der Brusttasche durch die Gegend zu fahren. Der Wendepunkt in der Handlung war aber äußerst eindrucksvoll.

Knallquecksilber stellt man aus elementarem Quecksilber, Salpetersäure und Ethanol her. In einer komplizierten Reaktion bildet sich das Quecksilber(II)-fulminat, das Quecksilbersalz der Knallsäure. Dieses ist ein Initialsprengstoff, kann also heftig und plötzlich explodieren. Nachfolgend eine Bruttogleichung, die den Mechanismus der Produktbildung allerdings nicht beschreibt:
Hg + CH₃-CH₂-OH + 18 HNO₃ + 18 H⁺   --->   Hg(CNO)₂ + 16 NO₂ + 21 H₂O

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Das Neueste von "Bad Science"

Eine biochemische Publikation vom Oktober 2009 in der Zeitschrift Science (Science 2009, 326, 252) erregt seit ihrem Erscheinen die Gemüter und hat zu umfangreichen Diskussionen geführt. Der Artikel beschreibt ein Reactome Array.

Inzwischen wurde von einer Ethikkommission des spanischen Council for Scientific Research (CSIC) empfohlen, dass die Zeitschrift Science den Artikel zurückziehen sollte (Meldung bei C&EN).

Der größte Wissenschaftsverlag der Welt

Die Verlage Alphascript und Betascript Publishing sind nach eigener Aussage die größten wissenschaftlichen Fachverlage der Welt mit einer beeindruckenden Zahl von jeweils mehr als 10.000 Neuerscheinungen jährlich! Wie kommt es zu diesem unglaublichen Erfolg? Zwei Verlage, von denen man bis vor kurzem noch nie etwas gehört hat schiessen wie aus dem Nichts an die Spitze der wissenschaftlichen Publikationshäuser.

Der Erfolg beruht auf einem recht simplen Konzept. Beide Verlage nutzen Wikipedia als Quelle zur Erzeugung von Inhalten. Zu einem bestimmten Themengebiet werden alle möglichen Artikel von Wikipedia heruntergeladen und zu einem Buch zusammengestellt. Da macht das Erzeugen von Inhalten fast keine Arbeit mehr. Der "Herausgeber" des Buches braucht nur noch einen griffigen Titel vergeben, eine ISBN-Nummer beantragen und fertig ist die "Neuerscheinung". Auf diese Art geht Bücher herausgeben praktisch fast von allein. Die Werke werden dann über die bekannten Internet-Versandhändler vertrieben und nur bei Bedarf gedruckt (Print on demand). Damit sind die Herstellungskosten minimal.

Drei Beispiele für diese Publikationspraxis aus der Chemie an dieser Stelle:

• IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry. International Union of Pure and Applied Chemistry, Organic Compound, ... Ester, Amine, Amide, Cycloalkane, Carbonyl
• Ester: IUPAC nomenclature of organic chemistry, Esterification, Chemical compound, Alcohol, Phenol, Organic acid, Alkyl, Carboxylic acid, Fatty acid, ... Essential oil, Pheromone, DNA, Nitroglycerin
• Alpha-Linolenic Acid: Vegetable fats and oils, IUPAC nomenclature of organic chemistry, Carboxylic acid, Polyunsaturated fatty acid, Omega-3 fatty ... Salvia hispanica, Kiwifruit, Perilla, Flax

Wie man an diesen Beispielen sieht, ist es außerdem günstig, wenn im Titel eine bekannte und seriöse Organisatione vorkommt. Bei den hier genannten Beispielen ist das die "IUPAC" (Union of Pure and Applied Chemistry). Ich vermute, dass diese Organisation die genannten Bücher nicht autorisiert hat.

Alle drei Bücher sind von Frederic P. Miller, Agnes F. Vandome und John McBrewster herausgegeben. Wenn man einen der drei Namen bei Amazon eingibt, erhält man 54.583 Treffer! Diese "Editoren" waren also in den letzten Jahren schon sehr fleissig.

Erstaunlicherweise soll diese Vorgehensweise nicht gegen das Urheberrecht verstoßen, sondern aufgrund des open-source-Charakters der Wikipedia-Texte sogar rechtmäßig sein.

• Die beiden "Verlage" alphascript" und betascript-publishing" gehören zum Verlag Dr. Müller, Informationen über VDMPublishing findet man bei Wikipedia.
• Kommentar zur Publikationspraxis bei Wikipedia.
• Alphascript erklärt die eigene Publikationspraxis
• Stellungnahme von Amazon zu dem ganzen Geschehen.

Fazit: Kaufen Sie auf keinen Fall Bücher von Alphascript publishing, Betascript Publishing und Fastbook Publishing. Schalten Sie lieber Ihren PC an und suchen Sie sich alles was Sie brauchen bei Wikipedia heraus.

Ausblick auf die Zukunft: Es könnten noch mehr "Verlage" dieser Art entstehen. Von "Betascript" bis "Omegascript" ist noch eine Menge Platz im griechischen Alphabet. Also achten Sie bei Ihrer nächsten Buchbestellung unbedingt auf Labels wie "High Quality Content by WIKIPEDIA articles!". Dann können Sie sicher sein, dass Sie alles was in diesem Buch steht auch selbst bei Wikipedia finden.

Literatur über Sprengstoffe und Explosivstoffe

Man sollte vermuten, dass es schwierig ist, sich Fachliteratur über Sprengstoffe und Explosivstoffe zu besorgen. Dem ist aber nicht so. Man kann ganz einfach einer Reihe von Fachbüchern über dieses Gebiet bei Amazon oder einem anderen Buchversandhändler bestellen. Bei den hier aufgeführten Büchern handelt es sich um Reprints der einzelnen Bände des Grundlagenwerkes „Die Explosivstoffe“ von Ernst Richard Escales. Die einzelnen Bände erschienen ab 1903. Im einzelnen sind folgende Bände als Reprints erhältlich:

• Ammonsalpetersprengstoffe
• Chloratsprengstoffe
• Nitroglyzerin und Dynamit
• Nitrosprengstoffe
• Schiessbaumwolle (Nitrocellulosen)
• Schwarzpulver und Sprengsalpeter
• Initialexplosivstoffe von Alfred Stettbacher und Richard Escales

Wenn man sich dann unten in den Buchempfehlungen umschaut ("Kunden, die diesen Artikel gekauft haben, kauften auch"), findet man noch weitere interessante Bücher aus diesem Wissensgebiet, so z.B.:

• Die moderne Kunstfeuerwerkerei - Eine Anleitung für Dilettanten von Dr. Karl Gelingsheim
• Handbuch Der Sprengarbeit von Oscar Guttmann
• Das Knallquecksilber und andere Sprengstoffe von Ing. Chem. Dr. R. Knoll

Bis zu den modernsten Werk, dass aktuelle Entwicklungen und Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Spreng- und Explosivstoffe wiedergibt:

• Chemie der hochenergetischen Materialien von Thomas M. Klapötke

Anmerkung: Bei allem was Sie mit diesen Büchern anfangen wollen, beachten Sie unbedingt das Sprengstoffgesetz! Lesen dieser Bücher ist erlaubt. Jegliche Herstellung, Umgang, Verkehr, Gebrauch usw. von Spreng- und Explosivstoffen ist in diesem Gesetz streng geregelt und wird mit empfindlichen Strafen geahndet.

Demnächst an dieser Stelle: Die Sprengstoffszene in Deutschland - harmlose Leute mit einem exzentrischen Hobby oder gefährliche Spinner?

Wie gefährlich sind chemische Experimentierbücher? Sollte man diese verbieten?

Experimentierbücher enthalten teilweise gefährliche Experimente und könnten sozusagen als Anleitungen zum "Bomben basteln" interpretiert werden. Man sollte natürlich annehmen, dass es für den normalen Verbraucher nicht möglich ist, sich gefährliche Chemikalien zu besorgen. Allerdings haben die Sauerland-Bomber das Gegenteil bewiesen. Durch ein paar Bestellungen haben sie sich große Mengen Wasserstoffperoxid und andere Chemikalien besorgt, mit denen sie ihre Bomben bauen wollten.

Nicht alles was möglich ist, auch erlaubt. Nur weil man sich im Laden ein langes Messer kaufen kann, darf man damit nicht auf Leute einstechen. Man muss in jedem Fall die gesetzlichen Vorschriften beachten. Das sind im Fall der Experimentierbücher z.B. die Gefahrstoffverordnung, das Chemikaliengesetz und das Sprengstoffgesetz. Die im Artikel vom 07. März 2010 genannten Bücher sind durchweg sorgfältig mit Warninweisen zur Durchführung der Versuche versehen. Insofern sind elementare Sicherheitsanweisungen enthalten. Die gesetzlichen Vorschriften muss sich allerdings jeder Leser selbst raussuchen, durchlesen und dan auch befolgen, damit er nicht mit dem Gestz in Konflikt gerät. Also es gilt: Eigenverantwortung für die Nutzer der Bücher.

Demnächst in diesem Blog: Historische Lehrbücher über Sprengstoffe, wie kann man sich diese besorgen und was sollte man nicht damit anfangen.

Gutachten für wissenschaftliche Artikel

Ein Minenfeld gegenseitiger Abhängigkeiten, Gefälligkeiten und möglicherweise manchmal nicht ganze fair ist das Peer Review Verfahren in letzter Zeit des öfteren in die Kritik geraten. Ich erinnere in diesem Zusammenhang nur an die Fälschung von Einkristallstrukturdaten und an "Klimagate". Eine bessere Möglichkeit wissenschaftliche Publikationen zu begutachten ist bislang nicht in Sicht. Nachfolgende Links geben einige grundsätzliche und eigentlich selbstverständliche Hinweise für beide Seiten der Barrikade mit auf den Weg.

• How to referee a paper - Wie man einen Artikel begutachten sollte.
• How to respond to referees - Wie man auf ein Gutachten reagieren sollte.
• Der ganze Blog ist zu finden unter Everyday Scientist.
• Wer mehr über "Bad Science" lesen will, schaut bei Wikipedia nach.

Nachtrag zum Thema Praktikum

Ziele und Erwartungen:

• Was sind Ihre Ziele für dieses Praktikum? (Ziel-Fragestellung)
• Welche Erwartungen stellen Sie an dieses Praktikum? (Erwartungshaltung)
• Was gedenkten Sie zu tun, um dieses Ziel zu erreichen?

(Das ist eine kurze Gedankennotiz, diesen Post bitte nicht überbewerten.)

"Youtube" für Wissenschaftler

Das "Journal of Visualized Experiments" (JoVE) ist nach eigener Aussage eine Video-Zeitschrift für biologische Forschungsergebnisse. Man kann dort seine Ergebnisse in Form von Videos veröffentlichen. Das kann durchaus sinnvoll und nützlich sein, wenn es um die Demonstration von Experimenten oder Arbeitstechniken geht. Einige Videos können ohne Abonnement angeschaut werden. Einige Beispiele finden Sie in der nachfolgenden Liste.

Developmental Biology: Lens Transplantation in Zebrafish and its Application in the Analysis of Eye Mutants Yan Zhang, Kyle McCulloch, Jarema Malicki Department of Ophthalmology, Harvard Medical School

Neuroscience: Live Imaging of Glial Cell Migration in the Drosophila Eye Imaginal Disc Patrick Cafferty, Xiaojun Xie, Kristen Browne, Vanessa Auld Department of Zoology, University of British Columbia

Psychology: Exploring Cognitive Functions in Babies, Children & Adults with Near Infrared Spectroscopy Mark Shalinsky, Iouila Kovelman, Melody Berens, Laura-Ann Petitto Department of Psychology, University of Toronto

Plant Biology: Mating and Tetrad Separation of Chlamydomonas reinhardtii for Genetic Analysis Xingshan Jiang, David Stern Boyce Thompson Institute for Plant Research, Cornell University

Nachtrag zu "The Golden Book of Chemistry"

Natürlich gibt es auch im Deutschen Experimentierbücher die was taugen, die also spannende Experimente enthalten. Die Frage ist dabei natürlich, woher man dafür die entsprechenden Chemikalien bekommt.
Hier einige Beispiele für Experimentierbücher aus dem Buchhandel:
"Chemische Kabinettstücke - Spektakuläre Experimente und geistreiche Zitate" von Herbert W. Roesky, Klaus Möckel
"Chemie in faszinierenden Experimenten" (Lernmaterialien, Unterrichtshilfen Naturwissenschaften) von Georg Wagner, Michael Kratz.
"Chemie als Experimentalshow" (zum Miterleben und Selbermachen) von M. Veith, W. Weckler, A. Adolf.
"Feuer und Flamme, Schall und Rauch: Schauexperimente und Chemiehistorisches" von F. R. Kreißl, O. Krätz
Vor allem das zweite Buch bietet richtig aufregende Experimente, z.B. wird eine durch Wasser sich selbst entzündende Mischung vorgestellt (S. 42) oder die Sache mit dem Löschen des "Fettbrandes" (S.54). Das Buch ist eigentlich als Arbeitsmaterial für Lehrer gedacht, aber trotzdem für jedermann zu kaufen. Die Experimente sind sorgfältig mit Warnhinweisen versehen, sollten aber trotzdem auf keinen Fall im Kinderzimmer nachgestellt werden!
Beim dritten Titel sind viele Versuche mit der Warnung "Vorsicht! Nur für geübte Experimentatoren!" versehen. Außerdem benötigt man für einige Versuche doch größere Apparaturen oder Anfertigungen von einem Glasbläser.
Demnächst werden an dieser Stelle folgende Themen behandelt:
Wie gefährlich sind Experimentierbücher?Sollte man diese verbieten?
Sind Vorschriften zum Bombenbau im Internet strafbar?

Klimagate im Internet

Eine Zusammenstellung von Quellen und Kommentaren

• Klimagate: Der Stoff aus dem die Krimis sind, ausführliche Zitate der E-mails mit deutscher Übersetzung von Dennis Knake (vom 21. 11. 09).
• Klimagate - Skandal um manipulierte Daten (Focus online vom 12. 12. 09) In dem Artikel wird erläutert, dass die Daten möglicherweise von einem Insider stammen. Dieser wäre durch das Gesetz als "Whistleblower" geschützt. Die Story vom Hackerangriff wurde möglicherweise lanciert, um die Verwendung dieser Informationen als unethisch darzustellen.
• Dreiste Manipulation der wichtigsten Temperaturdaten zur Welttemperatur nicht mehr auszuschließen: Climategate – Klimagate von Michael Limburg (ef online vom 22. 11. 09)
• Stefan Rahmstorf - Hacker geben Einblick in den Berufsalltag eines Klimawissenschaftlers von Michael Krüger(24. 11. 09) erschienen bei readers-edition.de und klimakatastrophe.wordpress.com
• Zusammenfassung der Geschehnisse um "Klimagate" und wissenschaftliche Disskussion der Temperaturdaten von Lord Monckton als PDF-Dokument (2,1 MB), bzw. als Kurzfassung auf dem Blog von Anthony Watts
• Kommentar in Nature Vol. 462 (2009) 545 (nur für Abonnenten)

Gamma-Butyrolacton - Lösungsmittel, Medikament oder Droge
Siehe unter bio-chemie.blogspot.com

Zeit für einen Wechsel in der Klimadebatte!

Die an die Öffentlichkeit gelangten E-mails der Climatic Research Unit (CRU) der University of East Anglia werfen ein sehr schlechtes Licht auf einige Verfechter der globalen Erwärmung.

In den E-mails ist die Rede von "Tricks" mit denen wissenschaftliche Daten manipuliert wurden. Die Verfasser sind nervös wegen möglicher Anfragen nach dem "Freedom of Information Act" und versuchen ihre Unterlagen zu manipulieren. Außerdem haben sie Veröffentlichungen anderer Wissenschaftler mit abweichenden Meinungen unterdrückt, "selbst wenn dafür neu definiert werden muss, was Peer-Review-Verfahren bedeutet".

Ob die Aktivitäten der Menscheit für die globale Erwärmung eine Rolle spielen, oder ob es überhaupt eine globale Erwärmung gibt, ist also noch gar nicht so genau geklärt.

Es ist Zeit für eine neue und sachlichere Debatte. Die Verfechter der globalen Erwärmung müssen endlich einsehen, dass sie nicht die allein seligmachende Wahrheit verfechten und das die "Skeptiker" oder "Leugner" der globalen Erwärmung genau so ehrliche Motive, sachliche Argumente und solide wissenschaftliche Ergebnisse haben können wie sie selbst.

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Die Motive der "Global warming Aktivisten" sind zwar ehrenwert und verständlich, sie wollen auch noch für unsere Nachkommen eine lebenswerte Erde hinterlassen. Das darf aber nicht dazu führen, Gegner in der wissenschaftlichen Debatte zu verunglimpfen und die eigene Meinung zur Religion zu erheben.

Mehr zu lesen bei Michael Crichton: The case for scepticism on global warming (Rede von 2005)

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Oder wie Lord Monckton kürzlich sagte: "Klimaveränderungen gibt es schon seit 4 Milliarden Jahren." (auf Youtube: Lord Monckton adresses a Greenpeace-campaigner on global warming)

Mit Magnetkraft Knochenbrüche heilen

Eine Pressemitteilung geisterte diese Woche durch die Zeitungen. Auf der Titelseite der Freien Presse vom Montag, 4. Januar 2009 (siehe auch Pressemappe der Freien Presse), erfuhren wir unter der Überschrift "Knochenbrüche sollen künftig schneller heilen", dass Wissenschaftler aus 20 Instituten in 10 Ländern unter Federführung des Forschungszentrums Dresden Rossendorf an neuartigen Methoden zur Heilung von Knochenbrüchen arbeiten. Dabei sollen magnetische Nanopartikel gezielt in beschädigtes Knochengewebe eingführt werden. Etwas genauere Informationen findet man auf den Seiten des Forschungszentrums Rossendorf. Im "FZD Journal" vom August 2009 (Seite 18) ist das geplante Verfahren schon in groben Zügen skizziert: Materialforscher wollen ein Gerüst aus bioaktivem Material entwickeln, dass das beschädigte Knochengewebe stabilisiert und das Wachstum von neuem Knochengewebe ermöglicht. Das Gerüst soll sich nach dem Ende des Heilungsprozesses idealerweise wieder auflösen. Dieses Gerüst soll nun noch weiter funktionalisiert werden. So könnte man z.B. Medikamente implantieren die langsam und wohldosiert abgegeben werden. Weiterhin ist man bestrebt die Gerüstsubstanz mit einem magnetischen Moment zu versehen. Dann könnte man auch später noch Medikamente in Form von funktionalisierten Nanopartikeln gezielt im Körper zu der Bruchstelle transportieren.

Das klingt für mich alles ziemlich nach Science Fiction, mal sehen, was daraus wird.

Weitere Informationen zu der ganzen Sache findet man in einer Pressemitteilung des Forschungszentrums Rossendorf vom 30.11.2009. Bleibt also noch die Frage, warum das erst jetzt in der Zeitung auftaucht? Am 4. Januar war wohl nicht viel los, deshalb schob man diese Geschichte ein, die doch eigentlich schon seit fast einem halben Jahr bekannt ist!