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4.3.2. Day in the Life of a chemist-DE-3.1.
Project N. 129193-CP-1-2006-1-DE–COMENIUS–C21 1
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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Project N. 129193-CP-1-2006-1-DE–COMENIUS–C21
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