Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie, Biotechnologie und Umwelt

Prof. Dr. Georg Schwedt

Chemie querbeet und reaktiv
Basisreaktionen mit Alltagsprodukten

Seit 1983 veranstaltet das Institut Dr. Flad zusammen mit den Universitäten Hohenheim und Stuttgart die "Stuttgarter Chemietage". Hunderte von hochkarätigen Referenten und Tausende von Interessierten waren seither Gäste der Schule.

Besondere Glanzlichter werden bei den "15. Stuttgarter Chemietagen" gesetzt. Die UN-Vollversammlung hat das Jahr 2011 zum Internationalen Jahr der Chemie erklärt und deshalb hat Schulleiter Wolfgang Flad beschlossen, die Chemietage nicht "nur" im Herbst durchzuführen, sondern informative und spannende Veranstaltungen über das gesamte Jahr anzubieten. Die Botschaft der diesjährigen Chemietage lautet: "Die Chemie verursacht keine Probleme, ganz im Gegenteil, sie löst Probleme". Dabei bedient sie sich ihrer ureigensten Sprache, des Experimentes, wie Prof. Dr. Georg Schwedt mit seinem Experimentalvortrag "Chemie querbeet und reaktiv" verdeutlichte.

Prof. Schwedt ist seit vielen Jahren mit dem Institut Dr. Flad in mehrfacher Weise verbunden, sei es als Mitglied des wissenschaftlichen Beirates, als Leiter zahlreicher Workshops, als Referent oder als Betreuer von Projektarbeiten. Laut Wolfgang Flad ist er sozusagen der "Hofchemiker" der Schule. Mittels der Verwendung von Alltagsprodukten wie Lebensmittel, Ostereierfarbe, Entfärber, Rohrreiniger, Büroklammer, Pottasche und Hirschhornsalz veranschaulichte er bei seinem jüngsten Besuch, welche charakteristischen Eigenschaften Säuren und Basen haben und wie Oxidation, Reduktion, Komplexbildung, Fällung, Verteilung zwischen zwei Lösemitteln vonstattengehen.

Der erste Teil des Experimentalvortrages befasste sich mit Säure-Basen-Reaktionen, gegliedert in die drei Aspekte a) Säure-Base-Indikationen b) Gasentwicklung durch Säuren c) Freisetzung von schwachen Basen.

Mit welchen Indikatoren kann Säure nachgewiesen werden? Welche Nachweismittel sind für Basen geeignet? Unter anderem sind das Pflanzenfarbstoffe. Rotkohlextrakt enthält den Anthocyanfarbstoff Rubrobrassin. Dieser ist ein guter pH-Indikator. Wird dem Rotkohlextrakt Citronensäure zugefügt, erfolgt eine intensive Rotfärbung (pH-Wert 2), bei Zugabe von Natron erfolgt Blaufärbung (pH-Wert 7). Liegt der pH-Wert über 8, z.B. durch Hinzufügen von Rohrreiniger (Gelbfärbung), der NaOH enthält, ist die Reaktion nicht mehr reversibel, da sich der Sauerstoffring am Anthocyanmolekül öffnet. Dass der pH-Wert auch für Gärtner von Bedeutung ist, erläuterte Prof. Schwedt am Beispiel von blauen bzw. roten Hortensien sowie von schwarzen Stiefmütterchen.

Ein weiteres Experiment demonstrierte die Gasentwicklung durch Säuren. Diese Gasbildung ist ein weiterer Indikator für Säuren. Zunächst wird Soda in Wasser gelöst, anschließend wird ein Löffel Citronensäure zugegeben. Reaktion: Aus dem Natriumcarbonat wird durch die Zugabe der Säure Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Bei einem weiteren Nachweis kam eine Büroklammer zum Einsatz. Nachdem Citronensäure in Wasser aufgelöst wurde, gibt man eine verzinkte Büroklammer hinzu. Reaktion: Die Säure greift das unedle Metall an, Wasserstoff wird als Gas freigesetzt, an der Klammer bilden sich Gasblasen.

Anschließend erklärte Prof. Schwedt die Freisetzung einer schwachen Base anhand der in Apotheken erhältlichen Salmiakpastillen. Diese dürfen bis zu 8% Salmiaksalz enthalten. Gibt man Salmiakpastillen in Wasser und fügt Soda (als stark alkalisch wirkend) hinzu, kann man mittels eines befeuchteten roten Lackmuspapieres einen Farbumschwung beobachten: Ammoniak als schwache Base wird als Gas freigesetzt - das Lackmuspapier färbt sich blau.

Der zweite Schwerpunkt des Vortrages befasste sich mit Redox-Reaktionen. Zunächst wurde gezeigt, wie in Wasser gelöstes Indigokarmin (Ostereierfarbe) durch Zugabe eines Entfärbers, der Dithionit enthält, reduziert wird. Ein in das Wasser getauchter Papierstreifen zeigt einen Farbumschwung: Der Umschwung von Tiefblau zu Gelb wird durch das schwefelhaltige Bleichmittel bewirkt. Zieht man den Streifen aus dem Wasser, tritt Sauerstoff hinzu und die Oxidation führt wieder zum Blau.

Iod, Reinigungsbenzin, Ascorbinsäure, Eisensalz, Kartoffelmehl, Spiritus und Reinigungsbenzin waren die Zutaten für die weiteren Experimente, anhand derer der Referent Reduktion, Phasentrennung, Verteilungsgleichgewicht sowie den Iod-Stärke-Komplex veranschaulichte.

Backpulver ist nicht nur zum Backen geeignet. Sowohl das "klassische" Backpulver als auch das phosphatfreie Weinsteinbackpulver sind ideale Materialien für chemische Experimente. In ein erstes Glas gibt man herkömmliches Backpulver, in ein zweites das Weinsteinbackpulver. Nach der Zugabe von wenig Wasser träufelt man einige Tropfen Eisen(III)salz-Lösung hinein. Reaktion: Nur die Lösung im zweiten Glas verfärbt sich gelb, es ist ein Tartratkomplex des Eisens entstanden und durch die Bildung von Kohlenstoffdioxid verändert sich der pH-Wert: Die Gelbfärbung wird schwächer.

Auch der Inhalt des Geldbeutels eignet sich zum Experimentieren. Centstücke enthalten Kupfer. Man benetzt sie mit Essigsäure. Der leicht blau gefärbten Lösung wird zunächst Soda zugesetzt. Reaktion: leicht bläulich-grüne Fällung von basischem Kupfercarbonat. Gibt man Hirschhornsalz (mit Ammoniumhydrogencarbonat) hinzu, färbt sich die Lösung tiefblau: Bildung eines Kupfertetramminkomplexes.

Chemie querbeet und reaktiv: Wie man anhand einfacher, handelsüblicher, günstiger Materialien, meistens in jedem Haushalt in Küche oder Bad vorhanden, grundlegende chemische Prozesse erklären kann, demonstrierte dieser Vortrag auf sehr anschauliche Weise.

"Die Chemie verursacht Probleme, statt sie zu lösen." Diesem Vorurteil muss man begegnen, indem man schon den Kleinsten, der Schulleiter macht es mit seinen Enkeln vor, die Küche auch chemisch schmackhaft macht.

Zur Lektüre empfohlen:

Schwedt, G.: Chemie querbeet und reaktiv - Experimente mit Alltagsprodukten, Wiley-VCH, Weinheim 2011.
Schwedt, G.: Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten. Das Periodensystem als Wegweiser, 2. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2009.
Schwedt, G.: Chemie zu allen Jahreszeiten. Einfache Experimente mit pflanzlichen Naturstoffen, Wiley-VCH, Weinheim 2007.

Angela Schmitt-Bucher