Georg Schwedt Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten

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3 Georg Schwedt Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten

4 Noch mehr Titel von Georg Schwedt zu diesem Thema Betörende Düfte, sinnliche Aromen 2008 ISBN: Wenn das Gelbe vom Ei blau macht. Sprüche mit versteckter Chemie 2008 ISBN: Chemie im Alltag für Dummies 2008 ISBN: Vom Tante-Emma-Laden zum Supermarkt. Eine Kulturgeschichte des Einkaufens 2006 ISBN: Was ist wirklich drin? Produkte aus dem Supermarkt 2006 ISBN: Experimente rund ums Kochen, Braten, Backen 2004 ISBN: Chemische Experimente in naturwissenschaftlich-technischen Museen. Farbige Feuer und feurige Farben 2003 ISBN: Chemische Experimente in Schlössern, Klöstern und Museen. Aus Hexenküche und Zauberlabor 2002 ISBN: Experimente mit Supermarktprodukten. Eine chemische Warenkunde (dritte Auflage) 2008 ISBN:

5 Georg Schwedt Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten Das Periodensystem als Wegweiser Zweite, erweiterte Auflage

6 Prof. Dr. Georg Schwedt Landsberger Straße Bonn 1. Auflage vollst. überarb. u. stark erw. Auflage 2009 Alle Bücher von Wiley-VCH werden sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren, Herausgeber und Verlag in keinem Fall, einschließlich des vorliegenden Werkes, für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie für eventuelle Druckfehler irgendeine Haftung Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind. Printed in the Federal Republic of Germany Gedruckt auf säurefreiem Papier Satz TypoDesign Hecker GmbH, Leimen Druck Strauss GmbH, Mörlenbach Bindung Litges & Dopf GmbH, Heppenheim ISBN

7 Inhaltsverzeichnis Vorwort zur 2. Auflage Vorwort zur 1. Auflage XIII XV 1. Eine kurze Geschichte des Periodischen Systems der Elemente 1 Literatur Vom praktischen Nutzen des Periodensystems Am Anfang war der Wasserstoff. Das erste Element im Periodensystem Atomarer Wasserstoff im Status nascendi reduziert Permanganat-Ionen Reaktion von Permanganat-Ionen mit molekularem Wasserstoff Reduktion von Permanganat-Ionen durch Wasserstoff in alkalischer Lösung Die»Iod-Wasserstoff-Reaktion«23 5. Eisen-Auflösung durch Wasserstoffentwicklung Die erste Gruppe im Periodensystem: Alkalimetalle Natrium: Nicht nur Kochsalz Flammenfärbung durch Natrium Spektroskopie einer Natriumflamme Kalium: In Blumendüngern und Brausetabletten Flammenfärbung durch Kalium: Beobachtung mit Handspektroskop oder durch Cobaltglas Kalium-Nachweis als Kaliumhydrogentartrat Kalium-Nachweis mit dem Reagenz Kalignost Magnesium und Calcium: Mineralstoffe aus der zweiten Gruppe Calcium überall Calcium-Nachweise als Carbonat oder Oxalat Aus Kalk wird Gips Komplexierung von Calcium-Ionen mit Wein und Citronensäure Komplexometrische Titration von Calcium 38

8 VI Inhaltsverzeichnis 5.2 Magnesium in Präparaten und Lebensmittel- Zusatzstoffen »Schweres basisches Magnesiumcarbonat« Komplexometrische Titration von Magnesium Magnesium in Brausetabletten Bor und Aluminium: Elemente der dritten Gruppe Borate und Perborate in Reinigungsmitteln Borsäure-Nachweis als Trimethylester in der Flamme Borax in»edelglanz-stärke« Titrimetrische Bestimmung von Borat-Gehalten Aluminium und seine Salze: Vom Rohrreiniger bis zum Körperspray Prüfung einer Alu-Folie auf ihre Beständigkeit Auflösen einer Alu-Folie in einem Rohrreiniger Lösen von Aluminium in einem salpetersäurehaltigen Reiniger Nachweis von Aluminiumsalzen in Deodorants (Amphoterie des Aluminiumhydroxids) Ammonium-Alumen als Deostift Komplexometrische Titration von Aluminium Kohlenstoff, Leitelement der vierten Gruppe Kohlenstoff in Kohletabletten und Bleistiftminen Graphit als Bleistiftmine und sein Verhalten in der Flamme Graphit als Elektrode Zeichenkohle in der Flamme Rußgewinnung aus verschiedenen Kohleanzündern Vergleich von Graphit und Ruß Verhalten imwasser Von der Holzkohle zur Pflanzenasche Kohletabletten mit medizinischer Kohle Kohle aus Bad Emser Pastillen Schwarze Tusche Kohlenstoff im Eisen- oder Stahlnagel Kohlenstoffdioxid: Die Kohlensäure im Mineralwasser Titrimetrische Bestimmung der Hydrogencarbonat- Gehalte von Mineralwässern Löslichkeit von Calciumcarbonat durch Kohlenstoffdioxid Brausetabletten lösen Calciumcarbonat Natron oder Bullrichs Salz: Nicht nur für den übersäuerten Magen Kohlenstoffdioxid aus Natron im Backpulver 78

9 Inhaltsverzeichnis VII 41. Nachweis der Wirkung von Bullrichs Salz ph-werte hydrogencarbonat-/carbonathaltiger Lösungen Säure-Base-Titrationen: Carbonate neben Hydrogencarbonaten Soda und Percarbonate: Waschmittel Der Geist der Soda als Löschmittel Die Alkalität der Soda im Vergleich zum Natriumhydroxid Pottasche, die Pflanzenasche zum Backen ph-wert einer Pottasche-Lösung Prüfung auf Gehalte an Hydrogencarbonat Organische Kohlenstoffverbindungen Kohlenwasserstoffe und Chlorkohlenwasserstoffe Flammpunkte Rußeffekte Nachweis von Chlor durch die Beilstein-Probe Zum Lösevermögen der Kohlenwasserstoffe Benzin zur Flüssig-flüssig-Verteilung »Hartparaffine«als Kohleanzünder Alkohole, Ketone und Ester Oxidierbarkeit mit Permanganat Vergleich der Oxidation mit Permanganat in saurer und in alkalischer Lösung Oxidation von Spiritus (Ethanol) Brennbarkeit von Ethanol/Wasser-Gemischen Destillation von Ethanol Flüchtigkeit und Oxidierbarkeit von Aceton und Essigsäureethylester Mono-, Di- und Tricarbonsäuren Eisenkomplexe in Essigsäure Ausfällung von Eisen(III)-hydroxid aus essigsaurer Lösung Titrimetrische Bestimmung von Essigsäuregehalten Verflüchtigung von Essigsäure Löslichkeit von Calciumcarbonat durch organische Säuren Komplexierung von Eisen(III)-Ionen durch organische Säuren Oxidation organischer Säuren durch Kaliumpermanganat Titration von Citronensäure Wein- und Citronensäure als Komplexbildner des Kupfers 109

10 VIII Inhaltsverzeichnis 69. Oxidierbarkeit von Weinsäure im Vergleich zur Citronensäure Titration von Weinsäure Löslichkeit der Sorbinsäure Oxidierbarkeit von Sorbinsäure mit Permanganat Maleinsäure als ungesättigte Säure Reduktion von Eisen(III)-Ionen durch Ascorbinsäure Oxidation von Ascorbinsäure durch Permanganat Oxidation von Vitamin C mit einer Iod-Stärke-Lösung Reaktion von Eisen(III)-Ionen mit Phenylsalicylat Salicylsäure in Hühneraugentinktur Salicylsäure im Duschgel und in flüssiger Cremeseife Nachweis der Salicylsäure in Aspirin -Tabletten Seifen und Tenside Prüfung von Seifen und Tensiden mit Rotkohlsaft Komplexbildner im Reinigungsmittel EDTA und Editronat als Komplexbildner in Seifen Nachweis von Seife Kationische Tenside Anionische Tenside Kohlenhydrate Oxidation von Zuckern mit Kaliumpermanganat Eine modifizierte Fehlingsche Probe Nachweis reduzierender Zucker mit Tollens Reagenz Zuckeralkohole im zuckerfreien Kaugummi Modifizierte Stärken Maltodextrine Aromatische Verbindungen: Curcumin und Anthrachinone Curcumin-Nachweis Extraktion von Curcumin und Reaktionen im Extrakt Hydroxyanthrachinone im Sennesblätter-Tee Terpene Carotiniode als Farbstoffe in Puddingpulvern Anthocyane als Farbstoffe in Fruchtbärchen Rußeffekte bei der Verbrennung von Terpenen Emulsionsbildung mit Wasser Nachweis ungesättigter Terpene Aminosäuren, Peptide und Proteine: Nicht nur in Lebensmitteln 139

11 Inhaltsverzeichnis IX 101. Ninhydrin-Reaktion Biuret-Reaktion Löslichkeit von Proteinen in Wasser, Kochsalzlösung oder Alkohol Nachweis von Kleber-Eiweiß im Weizenmehl Isolierung von Kleber-Eiweiß Ammoniak aus Eiweißstoffen Enzyme und ihre Wirkungen Amylasen Proteasen Proteasen versus Gummibärchen Cellulasen Lipasen Silicium: Mitglied der Kohlenstoff-Gruppe Kieselerde in Mineralstoffpräparaten Nachweis löslicher Silicate Ausfällung der Kieselsäure Zeolithe in Waschmitteln Ionenaustauschwirkung der Zeolithe: Nachweise Ionenaustausch mit Zeolithen quantitative Bestimmung durch komplexometrische Titration Stickstoff und Phosphor: Elemente der fünften Gruppe Ammoniak in Metall-Polituren und aus Stickstoffdüngern Ammoniak: Wirkung auf Rotkohlsaft Titration des Ammoniakgehaltes im Fensterreiniger Ammoniak als Komplexbildner Ammoniak im Stickstoffdünger Freisetzung von Ammoniak aus NPK-Düngern Ammoniumchlorid: In Salmiakpastillen und Entrußern Ammoniumchlorid in Salmiakpastillen Ammoniumchlorid im Rußentferner Umsetzung des Rußentferners mit Waschsoda Ammoniumcarbonat im Hirschhornsalz Zersetzung von Hirschhornsalz Kupfersulfat und Hirschhornsalz Salpetersäure und Nitrate in Reinigungsmitteln Reduktion von Nitrat zu Ammoniak Titration von Salpetersäure Roter Phosphor auf Zündholzschachteln und in Zündholzplättchen Knall und Feuer aus Knallplättchen 172

12 X Inhaltsverzeichnis 129. Phosphorreaktionen auf Schmirgelpapier Zündplättchen in der Kerzenflamme Phosphorsäure und Phosphate: Nicht nur in Colagetränken Bildung von Eisen(III)-phosphato-Komplexen Fällung von Eisenphosphat Nachweis der Phosphorsäure in Cola-Getränken Säure-Base-Titrationen von Phosphorsäure Phosphat im Zündholz Phosphat im Backpulver Sauerstoff, das Leitelement der sechsten Hauptgruppe: Nicht nur in der Luft Nachweis von Sauerstoff als Braunstein Oxidation von Farbstoffen durch aktiven Sauerstoff Erhitzen eines Sauerstoffwassers Zur Stabilität der Peroxoverbindungen Schwefelsalze: Verbindungen mit Sauerstoff, dem Partner aus der sechsten Gruppe Schwefeldioxid und Sulfit: Antioxidationsmittel im Speiseessig Sulfitnachweis mit Kaliumpermanganat Flüchtigkeit von Schwefeldioxid Reaktion von Sulfit mit einer Iod-Stärke-Lösung Sulfate, Persulfate und Sulfamate Nachweis von Sulfaten/Persulfaten Sulfate in Mineralwässern Amidoschwefelsäure als starke Säure Dithionit, das reduzierende Bleichmittel Reduktionen mit Dithionit Zersetzung von Dithionit Thiosulfat und Thioharnstoff in Silberbädern und Seifen Reduktionswirkungen des Thiosulfats Thioharnstoff im Silber- und Goldbad Thioharnstoff und Kupfersalze Halogene, die Salzbildner aus der siebten Gruppe Fluoride für die Zahnpflege und im Küchensalz Nachweis von Fluoriden mit Eisen(III)-thiocyanat Chloride, die Salze der Salzsäure Kochsalzgehalt im Zwieback: Titrimetrische Bestimmung Chlor, das Oxidationsmittel im WC-Reiniger 202

13 Inhaltsverzeichnis XI 154. Chlor oxidiert Iodid Chlor als Bleichmittel Freisetzung von Chlor aus einem Chlorreiniger Iod als Tinktur aus Drogerie und Apotheke Vom Iod zum Iodid Von Iod zum Hypoiodit Iod in organischen Lösungsmitteln Iodid reduziert Kupfer(II)-Ionen Die Iod-Stärke-Einschlussverbindung temperaturabhängig Iodat, das Iod in iodierten Speisesalzen Nachweis von Iodat Eisen, Kupfer und Silber: Nebengruppenelemente und Übergangsmetalle Eisen und seine Bioverfügbarkeit als Mineralstoff Fällbarkeit des Eisens Nachweis von Eisen(II)-Ionen in der Lösung einer Brausetablette Eisen-Brausetabletten und die Blutlaugensalze Oxidation von Eisen(II)-gluconat Fällbarkeit von Eisen(III)-hydroxid Eisen im Tee Kupfer als Salz in Entrußern Basische Kupfersalze, gefällt mit Soda Der Kupfertetrammin-Komplex Kupfer und Natriumhydroxid Kupfer auf dem Eisennagel Komplexometrische Bestimmung von Kupfergehalten Vom Kupfer zum Messing Silber im Höllenstein Fällung als Silberchlorid mittels Kochsalz Auflösung von Silberchlorid mittels Hirschhornsalz und Soda Fällung mit Natriumcarbonat (Soda) Reduktion von Silber-Ionen mit Ascorbinsäure Reduktion von Silber-Ionen mit Dithionit Wirkung eines Silber-Reinigungspulvers Gewinnung von Silber an einem Eisennagel bzw. auf einer Kupfermünze Reaktionstypen charakteristische Reaktionen 226 Register 231

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15 Vorwort zur 2. Auflage Im Unterschied zu den Experimenten in meinem Buch Experimente mit Supermarktprodukten Eine chemische Warenkunde (3. Auflage 2008) orientiert sich dieser Band an der Systematik des Periodensystems der chemischen Elemente vom Wasserstoff bis zu den Halogenen. Es werden zwar auch für diese Experimente Alltagsprodukte überwiegend aus dem Supermarkt verwendet, jedoch zusätzlich einige Laborchemikalien benötigt, die in Schulen aber in der Regel vorhanden oder auf einfache Weise zu beschaffen sind. In diesem Band werden auch die grundlegenden chemischen Formeln und Gleichungen dargestellt. Die in beiden Bänden beschriebenen Experimente werden inzwischen in vielen Schulen und in zahlreichen Schülerlaboren (seit 2007 auch in der»experimentierküche«des Deutschen Museums Bonn, seit 2008 im Schülerlabor SCOLAB des Hamburger Großmarktes) angeboten und durchgeführt. Die neue Auflage wurde hinsichtlich der Veränderungen von Produktrezepturen überarbeitet. Neu sind einige ergänzende Experimente, die dem hinzugefügten 14. Kapitel entsprechen. In diesem Kapitel werden die insgesamt 181 Experimente nach grundlegenden Reaktionstypen und charakteristischen Reaktionen (Gasentwicklung/Verflüchtigung, Niederschlagsbildung/Auflösung von Niederschlägen, Säure-Base-Reaktionen, Komplexbildungen und Reduktion/Oxidation) nochmals erfasst und systematisiert. Nach diesen Informationen lassen sich Alltagsprodukte auch in Experimente zu den Lehrplänen in Chemie für unterschiedliche Schultypen einbinden und veranschaulichen auf diese Weise die Bedeutung der genannten Reaktionstypen in der alltäglichen (angewandten) Chemie. Bonn, im April 2008 Georg Schwedt