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Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie und Umwelt

Ausbildung mit Markenzeichen. Seit 1951.

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CHEM2DO

Experimentieren mit Siliconen und Cyclodextrinen

Prof. Dr. Simone Krees
Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Didaktik der Chemie

Dienstag, 29. September 2015, 14.00 Uhr
Vortrag am Institut Dr. Flad

CHEM2DO
- Experimentieren mit Siliconen und Cyclodextrinen

Einen Koffer voller Experimente für die Sekundarstufen I und II stellte Prof. Dr. Simone Krees vom Institut für Didaktik der Chemie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster vor. Der unter anderem gemeinsam mit Ihrem Doktorvater Prof. Dr. M. Tausch und Firma Wacker Chemie AG entwickelte Schulversuchskoffer wartet mit acht spannenden Experimenten aus den Themengebieten Silicone und Cyclodextrine auf, die, mit Schlagwörtern wie "Wunderwasser" oder "Familienbande" bezeichnet, auf jeden Fall neugierig machen!

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In zahlreichen Bereichen unseres Lebens spielen - ohne, dass es uns bewusst ist - Silicone eine große Rolle. Da diese Polymere, wie Prof. Krees berichtete, "nach Maß" geschneidert werden können, d.h. mit gezielten Eigenschaften synthetisierbar sind, kommen sie häufig in Anwendungsbereichen mit sehr speziellen Materialanforderungen zum Einsatz.

Analog zu den Versuchen im CHEM2DO-Koffer stellte Prof. Krees verschiedene Einsatzgebiete für die recht vielseitige Stoffklasse vor, die beispielsweise bei der Herstellung von Brandschutzkabeln Anwendung findet. Neben weiteren vorteilhaften Eigenschaften habe die Silicone hier den Vorteil, dass als Produkt ihrer Verbrennung Siliciumdioxid entsteht, welches zum einen ungefährlich ist, aber zum anderen auch zur Keramifizierung des Kabels führt, so dass die innen liegenden Kupferlitzen geschützt sind. Neben der Hydrophobierung von Porenbeton zur Verhinderung von feuchtigkeitsbedingten Gebäudeschäden und der Anwendung als Abformungsmasse für Plastiken und Büsten, wusste Prof. Krees außerdem vom Einsatz der Silicone als Entschäumer in Waschmitteln und nicht zuletzt in der Raumfahrt zu berichten.

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Die zweite im Experimentierkoffer zu entdeckende Stoffklasse ist die der Cyclodextrine, die nicht nur sehr interessant, sondern gleichzeitig auch das Steckenpferd der Referentin ist, die zu diesem Thema promovierte und auch 2009 mit dem Manfred-und-Wolfgang-Flad-Preis ausgezeichnet wurde.

Cyclodextrine sind ringförmige Oligosaccharide, die aus Glucosemolekülen als monomerem Bestandteil aufgebaut sind. Sie werden vor allem in den USA aus Maisstärke hergestellt. Die Synthese wird von Enzymen (CGTasen) gesteuert, so dass eine selektive Herstellung von Cyclodextrinen mit sechs, sieben oder acht Glucoseeinheiten (α-, β- oder γ-Cyclodextrin) möglich ist. Die wirklich außergewöhnliche Eigenschaft dieser zu den Kohlenhydraten zählenden Stoffklasse ist es, dass die Moleküle in ihrer ringförmigen Struktur andere Moleküle "verstecken" können. Diese Eigenschaft ist, so Prof. Krees, vor allem dadurch bedingt, dass durch die räumliche Anordnung eine hydrophile Außenseite und ein hydrophober Hohlraum im Inneren des Moleküls entsteht. Dadurch ist eine gute Voraussetzung für zwischenmolekulare Kräfte gegeben.

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Anwendung finden Cyclodextrine zum Beispiel in Textilerfrischern, um unangenehme Gerüche durch Komplexbildung zu maskieren. Ein weiteres interessantes Einsatzgebiet stellte Prof. Krees mit dem Bild des "kleinsten Kosmetikkoffers der Welt" vor. Gemeint ist der Einschluss von Retinol (Vitamin A) in γ-Cyclodextrin, den sich die Kosmetikindustrie bei der Herstellung von Anti-Falten-Cremes zu Nutze macht: eine hohe Retinol-Konzentration in der Creme würde die Haut reizen. Aus dem Cyclodextrin-Wirkstoff-Komplex wird das Retinol jedoch nur allmählich freigesetzt, so dass sowohl eine ausreichende Wirksamkeit als auch gute Verträglichkeit erreicht werden können.

Frau Prof. Krees weckte mit ihrem Vortrag das Interesse für zwei bemerkenswerte und äußerst spannende Stoffklassen und machte Lust auf´s Experimentieren mit dem CHEM2DO-Koffer!

Anne-Marie Sand

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17. Stuttgarter Chemietage vom 28. September - 2. Oktober 2015
CHEM2DO.

Silicone begegnen uns täglich. Sie verhindern beispielsweise das Überschäumen in der Waschmaschine und schützen Gebäude vor Feuchteschäden. Cyclodextrine können Wirt-Gast-Komplexe mit verschiedenen Stoffen bilden. Die ringförmigen Oligosaccharide verkapseln Wirkstoffe in Nahrungsmitteln, Medikamenten und Kosmetika. Im Unterricht ermöglichen die Experimente mit den Siliconen und Cyclodextrinen vielfältige Alltagsbezüge und Anknüpfungen an Inhalte der Kernlehrpläne für SI und SII.

Im Vortrag werden fachliche Grundlagen zu beiden Stoffklassen und interessante Anwendungsbereiche präsentiert. Zu diesen Themen bietet der Schulversuchskoffer "CHEM2DO" nicht nur acht getestete und optimierte Versuchsvorschriften mit Arbeitsmaterialien, sondern auch große Mengen der zu verwendenden Chemikalien für Schülerversuche.

 
Prof. Dr. Simone Krees

Prof. Dr. Simone Krees

Promovierte im Arbeitskreis von Prof. Dr. M. Tausch, entwickelte gemeinsam mit Prof. Dr. M. Tausch, Prof. Dr. M. Anton, Dr. K. Hock und der Firma WACKER den Schulversuchskoffer "CHEM2DO", 2009 Manfred und Wolfgang Flad-Preis der Fachgruppe Chemieunterricht der GDCh.

 

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