Natur - Chemie
Elemente, Verbindungen, Chemie im Alltag, Stoffe und Materialien, Mineralogie, Diverses
Die Kohlenstoff-14 Methode zur Altersbestimmung arbeitet mit der Messung von Kohlenstoff-14-Isotopen in totem Gewebe. Im Moment des Todes eines Lebewesens zerfällt das im Körper enthaltene C-14 mit berechenbarer Geschwindigkeit. Allerdings ist nach 8 Halbwertszeiten nicht mehr genug C-14 zur korrekten Messung zurück geblieben. Daher kann man mit dieser Methode nur Alter von max. etwa 40.000 Jahren bestimmen.
"Halbwertszeit" ist der Zeitraum, in der die Hälfte eines bestimmten Stoffes aus einer Probe verschwunden ist.
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Das schwerste Element, das in der Natur vorkommt ist Uran.
Uranoxid wurde 1789 von Martin Heinrich Klaproth, einem deutschen Chemieprofessor entdeckt. Reines Uran erhielt 1841 der Franzose Eugène Peligot.
Die Radioaktivität von Uran wurde 1896 von Henri Becquerel entdeckt. Der Name Radioaktivität stammt von seiner Schülerin Marie Curie .
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Mercaptane bzw. Thiole sind schwefelhaltige giftige Verbindungen und die übelriechendsten Substanzen. Der Geruch nach faulen Eiern stammt vom Schwefelwasserstoff. Nach einer Mischung von faulem Kohl, Knoblauch, Zwiebeln und Kloakengas richen Ethylmercaptan und Butylselenomercaptan. Auch der abschreckende Stinktiergeruch ist eine schwefelhaltige Substanz.
Das teuerste Kohlebrikett der Welt ist ein Diamant, welchen aus reinem Kohlenstoff besteht.
Smaragde haben die chemische Formel: Be3Al2Si6O18. Si steht für Silizium, Al für Aluminium O für Sauerstoff und Be für Beryllium. In seiner elementaren Form (d.h. als reines Element) ist Beryllium das giftigste Element unter den nichtradioaktiven Stoffen. Beryllium Stäube und Dämpfe führen zu irreversiblen Lungenschäden (Berylosis).
-271 C° kaltes Helium ist "supraflüssig": Es kann an der Gefäßwand hoch und über den Rand seines Gefäßes nach außen kriechen. So niedrige Temperaturen vberflüssigen zwar Gase, aber sind sehr schwer zu erreichen.
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Canthaxanthin ist ein gelber Farbstoff, der gerne als Futtermittelzusatz verwendet wurde.
Canthaxanthin hilft Zuchtlachse schön rosa zu färben, da diese in der Gefangenschaft nunmal keine teuren Kabben als Futter bekommen.
Canthaxanthin hilft auch beim "Färben" des Eidotters und der Geflügelhaut.
In freier Natur erhält Lachs seine rosa Farbe durch die Aufnahme von Krabben. Der Verbraucher erwartet von Zuchtlachs die gleiche Farbe, weshalb Futtermittelzusätze wie Canthaxanthin verwendet werden. Bei Geflügel wird Canthaxanthin verwendet, um Haut und Eidotter eine hellere gelbe Farbe zu geben,
Die "Arbeitsgemeinschaft für Wirkstoffe in der Tierernährung" sieht die Gefahren durch Canthaxanthin nur dann gegeben wenn es deutlich überdosiert eingesetzt wird.
So hätte man (selbst nach den Regelungen vor 2003) mehr als 300 Eiern pro Tag verzehren müssen, bis es zu Retinaablagerungen gekommen wäre.
Allerdings kann man diese Dosierung erreichen, wenn man zuviel "Selbstbräunungspillen" schluckt, da diese ebenfalls Canthaxanthin enthalten.
Der gelbe Farbstoff Canthaxantin gehört zu den Xanthophyllen und Carotinoiden.
Canthaxantin wird aber im Gegensatz zu allen anderen Carotinoiden nicht in Vitamin A umgewandelt und setzt sich im Körper (und in den Augen) ab.
Xanthophyll ist die Sammelbezeichnung für die chemisch verwandten, gelben bis roten Farbstoffe.
Sie werden auch zum Färben von Lebensmitteln eingesetzt. Man findet sie dann als E161-Nummern auf der Packung.
Da es einen ganzen Satz davon gibt wurde E161 unterteilt: Flavoxanthin (E 161a), Lutein (E 161b), Kryptoxanthin (E 161c), Rubixanthin (E 161d), Violaxanthin (E 161e), Rhodoxanthin (E 161f), Canthaxanthin (E 161g).
Man kann sie künstlich herstellen und aus Palmöl, Tagetes oder Luzerne gewinnen.
Andere Carotinoide sind ß-Carotin (kommt in fast allen Obst- und Gemüsesorten vor, die orange sind) und Lycopin (besonders inTomaten).
Die Elemente
Der Buchstabe "J" taucht im Periodensystem der Elemente nicht auf.
Das chemische Symbol Ag für Silber leitet sich aus dem Lateinischen ab (argentum = Silber). Die südamerikanishen Vorkommen von Silbererzen gaben ihrerseits dem Land Argentinien seinen Namen. Es ist übrigens das einzige nach einem Element benannte Land, während der umgekehrte Fall viel häufiger ist (Element nach einem Land benannt), z.B. Californium, Francium, Polonium, Germanium, Scandium.
Kohle und Diamant bestehen aus dem gleichen chemischen Element - Kohlenstoff.
Das erste künstlich dargestellte Element war das Technetium (Tc).
Nur eines der 81 stabilen chemischen Elemente ist nach einem Menschen benannt. Gadolinium ist nach dem finnischen Chemiker Johann Gadolin benannt.
Ein einziger Forscher war so forsch, einem von ihm entdeckten chemischen Element den eigenen Namen zu geben. Allerdings ging er dabei sehr geschickt vor: Paul-Emile LeCoq (frz. Hahn) de Boisbaudran entdeckte 1874 das Gallium (lat. Hahn).
Insgesamt 4 Elemente sind nach einem kleinen Ort in Skandinavien benannt. Ytterbium, Erbium, Terbium und Yttrium verdanken ihren Namen dem Ort Ytterby.
In der Bibel werden nur sechs der sieben im Altertum bekannten Metalle erwähnt: Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Blei und Zinn. Quecksilber wurde als einziges ausgelassen.
Gold, obwohl eines der seltensten Metalle, wurde als erstes entdeckt.
Mehr als zwei Tonnen südafrikanischen Gesteins sind nötig, um eine Unze (28,35g) Gold zu gewinnen.
Die häufigsten Elemente der Erdkruste sind Sauerstoff, Silicium und Aluminium.
Diamant verbrennt bei 800 °C zu Kohlendioxid.
Im Vakuum wandelt sich Diamant bei 1500 °C in Graphit um.
Unter hohem Druck(100 000 bar) und 2400 °C und Chrom/Mangan-Katalysatoren
wandelt sich Graphit in Diamant um.
Die mittelalterlichen Alchemisten lagen bei ihren Versuchen Gold aus Quecksilber machen zu wollen nicht so falsch. Quecksilber hat nur ein Proton mehr als Gold. Leider waren die technischen Möglichkeiten das Teilchen zu entfernen damals etwas eingeschränkt. Und auch heute ist es noch zu aufwendig aus jedem Quecksilberatom ein Proton herauszuschießen, um ein Goldatom zu bekommen.
Verbindungen
Kernseifen sind Natriumsalze der Fettsäuren, Schmierseifen sind Kaliumsalze der Fettsäuren.
In hartem Wasser bilden sich mit Seifen unlöslische Magnesium und Calcium-Salze der Fettsäuren. Das eklige Ergebnis ist der sogenannte "Abschaum".
Die chemische Formel für Rubidiumbromid ist RbBr. Es ist die einzige bekannte chemische Formel, die ein Palindrom ist (von vorne wie hinten gleich zu lesen).
Aromastoffe erhält man, wenn man Säuren mit Alkoholen verbindet. Bananen- und Kiwiaroma erhält man, wenn man Buttersäure (zuständig für den typischen Schweißgestank) mit bestimmten Alkoholen verbindet. Sehr interessant wenn man einen Vorher - Nachher - Geruchstest macht...
Die beiden ersten künstlich hergestellten Tenside sind Kernseife und Schmierseife
Königswasser löst Gold und Platin auf. Königswasser besteht aus einem Teil konzentrierter Salpetersäure und drei Teilen konzentrierter Salzsäure.
Backpulver ist Natriumcarbonat (Soda) und das "Baking Soda" was mal in der Zahnpasta beworben wurde ist auch nichts anderes.
Wenn man sagt, "Hier riecht es nach Chlor." dann ist es der Geruch von Hypochlorid (Schwimmbad). Chlor selber ist ein stechend riechendes Gas.
Die meisten gasförmigen Elelemente wie z.B. Sauerstoff und Stickstoff sind farblos, aber Chlor ist gelb-grün, Brom ist braun und Iod ist violett.
Essig war die stärkste in der Antike bekannte Säure.
Wasser nimmt keinen "molekularen Abdruck" von Molekülen, die es umgibt. Bei den Experimenten, die dies angeblich zeigen, wurde nämlich von der Assistentin "etwas" nachgeholfen.
Dioxin ist keine einheitliche chemische Substanz, sondern ein Gemisch, dessen Zusammensetzung je nach den Entstehungsbedingungen schwankt. Es bewirkt eine Störung des Insulin-, des Schilddrüsen- und des Zuckerstoffwechsels.
Chemie im Alltag
Sekundenkleber (Cyanoacrylat) trocknet nicht durch die Gase, sondern durch die Feuchtigkeit in der Luft.
Sicherheitstreichhölzer sind sicher, weil die beiden notwendigen Zündsubstanzen auf Kopf und Reibefläche verteilt sind. Früher waren beide im Streichholzkopf vermischt und das Reiben des Hölzchens an einer rauhen Fläche genügte zum Entzünden.
Im Augenblick des Aufflammens erreicht ein Streichholz 1400-2000 ÁC.
Dynamit ist in Kieselgur (Silicium-haltige Ablagerung aus Kieselsäurealgen) aufgesogenes und so "entschärftes" Nitroglycerin.
Nitroglycerin heißt richtig 1,2,3-Propan-triol-tri-nitrat, ist ein farbloses Öl und explodiert bei Erschütterung.
TNT steht für 2,4,6-Tri-nitro-toluol und ist ein blaßgelbes Pulver.
Eine Backsteinmauer und ein Fenster bestehen aus dem gleichen Grundstoff - Sand.
Der erste natürliche Farbstoff, der nicht in der Sonne ausbleichte, war Purpur, gewonnen aus einer Schneckenart. Diese Lichtechtheit und seine Seltenheit machten Purpurrot zu einem begehrten und teuren Handelsartikel seit 1200 v.Chr.
Kleinteile
Warum hat Materie eine Masse? Das Standardmodell der Teilchenphysik erklärt dies dadurch, daß bestimmte Elementarteilchen so genannte "Higgs", andere Elementarteilchen, nämlich "Bosonen" aufsaugen und dadurch schwer werden. Logisch, geht ja gar nicht anders.
Quarks ist der Name für die Bestandteile der Nukleonen (die Atomkernbausteine Neutronen und Protonen). Der Name bezieht sich auf ein von James Joyce in seinem Roman "Finnegans Wake" geprägtes Kunstwort: "three quarks for Master Mark". Die drei quarks sind die Kinder eines Herrn Finn (oder Mark), die manchmal anstelle von Herrn Finn (Mark) auftreten. Entsprechend verhalten sich Protonen bzw. Neutronen in manchen Situationen so, als ob sie aus drei Quarks bestünden.
Stoffe und Materialien
Kupferlegierungen:
Kupfer + Zinn=Bronze
Kupfer + Zink = Messing, Tombak, Gelbguss
Kupfer + Zinn + Zink = Rotguss
Kupfer + Zink + Nickel = Neusilber, Alpakasilber
Kupfer + Nickel + Eisen + Mangan = Konstantan
Konstantan besteht aus 57% Kupfer und 41% Nickel, 1% Eisen und 1% Mangan und hat einen fast temperaturunabhängigen ohmschen Widerstand.
Neusilber besteht aus 45-67% Kupfer, 10-26% Nickel, der Rest ist Zink.
Messing ist aus 55-90% Kupfer und 45-10% Zink.
Tombak ist Messing mit einem Kupfergehalt von 70-90%.
Gelbguss war früher die Bezeichnung für Messing mit Zink und 55-80% Kupfer.
Bronze ist die Sammelbezeichung für die nicht als Messing geltenden, mehr als 60% Kupfer enthaltenden Kupferlegierungen.
Rotguss ist die Bronzelegierung aus Kupfer, Zinn, Zink und Blei.
Amalgam kommt vom arabischen "al-malgam" = erweichende Salbe.
Amalgame sind Legierungen von Quecksilber mit Metallen. Zahn-Amalgam besteht aus aus Silber-Zinn-Legierungen mit Zusätzen anderer Metalle (Kupfer, Zink).
Zement kommt vom lateinischen "caementum" = Bruchstein. Zement härtet auch unter Wasser aus.
Kevlar heißt auch Polyaramid.
Federn von Füllern haben meistens eine Spitze aus Iridium.
75% der natürlichen Diamanten werden in der Industrie (Schleifmittel, Optik, Elektronik) verwendet.
Glas ist keine Flüssigkeit wie so oft behauptet wird. Im Glas sitzen die Atome und Moleküle nicht in gleichmäßiger Anordnung in einem Kristallgitter. Glas erstarrt ungeordnet und so bleiben die Bausteine immer ein wenig beweglich. Aber in den wissenschaftlichen Untersuchungen der letzten Jahre ergab sich immer der Schluss, dass Glas unter normalen Bedingungen zwar strukturell ähnlich einer Flüssigkeit ist, aber auf Krafteinwirkung mit elastischer Deformation reagiert und daher als "amorpher Festkörper" zu betrachten ist. Deshalb wird Glas als "seltsamer Festkörper" angesehen, nicht als "seltsame Flüssigkeit".
Was oft behauptet wird, bei alten, dicken Scheiben könne man den Effekt der Schwerkraft auf die "Flüssigkeit" durchaus messen, stimmt allerdings nicht. Das "Altglas" wurde normalerweise mit der dickeren Seite nach unten eingebaut. Präzisionsfertigung war damals noch nicht so doll wie heute.
Linoleum besteht aus Leinöl, Harz, Holzmehl, Kalksteinmehl, gelber und blauer Farbe, Titanoxyd und Jute als Unterlage.
Das blaue Glas aus Hebron (Palästina) erhält seine Farbe von Kupferoxid.
Chitin für die technische Anwendung wird aus Krabbenschalen gewonnen.
Eine Nylonstrumpfhose bestand aus 7 km Nylonfaden.
Teflon ist kein "Abfallprodukt" der Weltraumforschung, wie oft behauptet, sondern wurde in den Labors von Dupont bei der Suche nach Dichtungsmaterialien entdeckt.
Die erste teflonbeschichtete Bratpfanne wurde schon 1944 hergestellt.
Teflon gilt als das "rutschigste" bekannte Material.
Blattgold ist 0,1 Mikrometer dick.
Blattgold wird von Goldschlägern hergestellt.
Um zu dem dünnen Blattgold zu kommen, werden 30 Arbeitgänge benötigt, nur 5 sind mit Maschinen durchführbar.
Natur-Seide ist aus Proteinen (Eiweiß), Kunst-Seide ist aus Cellulose (Kohlenhydrate).
Wild-Seide kommt von Gespinsten wild lebender Schmetterlingsarten Asiens und Afrikas.
| Ohne Mohs nix los: Die Mohs'sche Härteskala für Mineralien: |
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| 1 | Talk |
| 2 | Steinsalz/Gips |
| 3 | Kalkspat |
| 4 | Flußspat |
| 5 | Apatit |
| 6 | Feldspat |
| 7 | Quarz |
| 8 | Topas |
| 9 | Korund |
| 10 | Diamant |
Ein Mineral einer bestimmten Härtestufe ritzt Mineralien darunterliegender Härtestufen, d.h. Quarz ritzt Gips, Topas ritzt Quarz etc.
Wenn man gerade keine Sammlung zur Verfügung hat:
Der Fingernagel ritzt Mineralien der Härten 1 und 2.
Ein Pfennigstück ritzt bis Härte 3
Taschenmesser ritzen bis Härte 5
Flaschenglas hat Härte 5
Wasser
In einem Teelöffel Wasser sind eben soviele Wassermoleküle,
wie Teelöffel Wasser im Atlantik.
1979 schneite es zum ersten Mal seit Menschengedenken in der Sahara.
In der Atacama-Wüste in Chile ist nach menschlichem Wissen nie Regen gefallen.
Der Amazonas hat über 1000 Nebenströme.
Die Angel-Wasserfälle in Venezuela sind rund 20mal so hoch, wie die Niagarafälle.
Ein guter Schwimmer kann in Eiswasser maximal 200 Meter zurücklegen, bevor er stirbt.
Mini-Mineralogie
Alabaster ist Gips.
Gips ist Kalziumsulfat.
Gips verliert beim Erhitzen sein Kristallwasser. Beim Anrühren mit Wasser kann er es wieder aufnehmen und dabei erhärten.
Kalk ist der Grundstoff in Kreide, Marmor, Kalkspat, Aragonit und Hauptbestandteil von Eierschalen.
Marmor hat Flecken und Adern. Die kommen von Graphit, Eisenoxiden und -hydroxiden. Die Eisenverbindungen lassen den Marmor gelb, rot und braun erscheinen, der Graphit grau und schwarz.
Rubine und Saphire sind mineralogisch betrachtet Korund.
Korund ist ein Mineral aus Alumiumoxid.
Die roten Rubine enthalten zusätzlich noch Chromoxid.
Saphire können blau, grün, weiß oder gelb sein. Sie enthalten Titanoxid und Magnetit.
Smaragde, Aquamarine Goldberylle Heliodore und Morganite sind alle Beryll.
Beryll ist ein Mineral aus Be3Al2[Si6O18].
Smaragde sind grün durch Chromoxid.
Aquamarin ist blassblau, blau bis grünlich
Goldberyll oder Chrysoberyll ist gelb bis grün oder bräunlich.
Cymophan ist ein bläulicher Goldberryl
Alexandrit ist ein dunkelgrüner Goldberryl
Heliodor ist grünlich gelb.
Morganit ist rosenrot.
Quarz ist kristallisiertes Siliciumdioxid, SiO2
Zu den Quarzen gehören: Roter Carneol, grüner Chrysopras, Mokkastein, der Moosachat mit grünen, stängeligen Einschlüssen, Onyx, Sardonyx, Heliotrop, Jaspis, Plasma, Bergkristall, Amethyst und Citrin.
Bergkristall ist der reinste Quarz. Früher dachte man übrigens, Bergkristall wäre versteinertes Eis.
Amethyste sind violett bis purpurrot.
Citrine sind gelber Quarz.
Künstlichen Citrin kann man herstellen indem man Amethyst und Rauchquarz glüht.
Tigeraugen sind goldgelb bis goldbraun gestreifte Quarzmineralien.
Opal ist wasserhaltige Kieselsäure, SiO2·nH2O,
Obsidian ist ein vulkanisches Gesteinsglas entstanden aus rasch erstarrter, siliciumreicher Lava.
Bimsstein ist schaumig erstarrtes Gesteinsglas, die erstarrte Lava war zudem noch gasreich.
Pyrit ist messinggelbes FeS2
Alunit ist Alaunstein aus Kaliumaluminiumalaun
Bernstein
Bernstein kommt von "Brennstein".
Bernstein brennt leicht mit einer hellen rußenden Flamme und beginnt harzig zu riechen.
Kunststoffimitate riechen anders.
"Elektron" heißt Bernstein auf griechisch.
Wenn Bernstein gerieben wird, wird er negativ geladen.
"Succinum" nannten die Römer den Bernstein
"Succinum" ist lateinisch für Saft. Damit waren die Römer schon nahe dran.
Bernstein schwimmt im Salzwasser und sinkt im Süßwasser.
Bernstein ist ein Biolith (griech.: bios - Leben, lithos - Stein)
Bernsteinfunde gibt es fast weltweit.
Bernstein findet man nicht nur im Ostseeraum. In Südamerika (und in der Antarktis) findet man allerdings keinen Bernstein.
Bernstein ist deutlich älter als Kopal.
Der baltische Bernstein ist ca. 45 Millionen Jahre alt.
Zu den ältesten Bernsteinarten zählt der Libanon-Bernstein (ca. 130 Millionen Jahre).
Das eigentliche Bernsteinzeitalter ist jedoch die Erdneuzeit (vor 30-65 Millionen Jahren).
Nur wenige Bernsteinsorten reichen in die Zeit der Dinosaurier (vor 65 Millionen Jahren).
Inklusen sind die im Bernstein eingeschlossenen Pflanzen und Tiere. Inklusen sind selten. Nur 0,2% aller Bernsteinstücke haben einen Einschluß. Bisher wurde ein einziger Bernstein (3,5 cm) mit einer eingeschlossenen Eidechse entdeckt. Oft werden solche Inklusen gefälscht.
"Echt Bernstein" ist Pressbernstein. Dabei werden kleine Bernsteinstücke zu größeren gepresst. Preßbernstein ist nie klar, sondern milchig und frei von größeren Blasen
"Naturbernstein" ist die Bezeichnung für den unveränderten Bernstein.
Rügens größter Bernstein wiegt 1,686 kg.
Weitere Harze sind Kopal, Kauri, Schellack, Kolophonium, Weihrauch und Myrre.
Kopal wird wird in Afrika und Südamerika gewonnen. Kopal stammt aus wachsenden Bäumen. Kopal kann aber auch schon einige 10000 Jahre alt sein, ist aber nicht so alt wie Bernstein.
Das frische Kauri-Harz auf der Nordinsel in Neuseeland wurde als Kaugummi genutzt.
Gesteine
Basalte sind die häufigsten Vulkangesteine in Deutschland.
Die dunkelgrauen bis schwarzen Kopfsteinpflaster sind aus Basalt.
Split sind kleine Basaltsplitter.
Auch ein vulkanisches Gestein sind die Trachyte.
Trachyt kennt jeder, der den Kölner Dom gesehen hat. Dort wurde relativ viel Trachyt verbaut.
Leider verwittert Trachyt relativ schnell. Deshalb ist der Kölner Dom so oft eingrüstet.
Bimssteine sind ebenfalls vulkanischen Ursprungs. Sie entstehen aus Lavafetzen, die in die Luft geschleudert werden.
Granit besteht aus "Feldspat, Quarz und Glimmer, die vergess ich nimmer" (alter Geologenmerkvers).
Die Farben im Granit: Dunkle Glimmer und Biotite sind schwarz, Quarz ist grau, Feldspat ist weiss, rötlich gelblich oder bläulich.
Trockeneis
Trockeneis ist reines, festes Kohlendioxid
Trockeneis hat eine Temperatur von -78 °C. Der direkte Kontakt mit ungeschützter Haut kann ernsthafte Erfrierungen verursachen.
1 kg Trockeneis bildet zirka 500 Liter Kohlendioxid-Gas
Deswegen sollte man Trockeneis nur in nicht dicht schliessenden Behältern aufbewahren.
Kohlendioxid ist 1,5mal schwerer als Luft, breitet sich am Boden aus und sammelt sich in Vertiefungen an.
Kohlendioxid kann Bewusstlosigkeit verursachen
CO2-Gas führt bei über 7 Prozent in Atemluft zur Bewusstlosigkeit.
Der heutige CO2-Gehalt in der Atmosphäre von von 0,036 Prozent reicht schon aus, um einen Temperaturgewinn von rund 30 Grad zu bewirken. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt lägen die Temperaturen unserer Erde bei minus 15 Grad.
Das Wort "Vitamin" war ein Vorschlag des polnischen Biochemikers Casimir Funk.
Es setzt sich zusammen aus den lateinischen Begriffen für Leben und stickstoffhaltig (vita, amin).
Nicht alle Stoffe, die wir als Vitamine kennen, sind Amine.
Thiamin oder Vitamin B1, das Casimir Funk als Wirkstoff gegen Beri-Beri entdeckt hatte, ist ein Amin.