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Archive for the ‘Organik’ Category

Chemische Substanz: unbekannt!

Eigentlich ist die Identifikation einer chemischen Substanz mit modernen Analysemethoden kein Problem, eine „Politik der Desinformation“ kann jedoch trotzdem dazuführen, dass nicht bekannt ist, welche Substanz genau verwendet wurde. Hier ein paar Beispiele, bei denen genau dies der Fall iwar/ist:

  • Geiselnahme im Moskauer Dubrowka-Theater: Von offizieller Seite ist die Identität des beim Sturmangriff verwendeten Gases nie enthüllt worden. Wikipedia hat unter einem eigenen Lemma Informationen versammelt, vieles spricht dabei für ein Carfentanyl-Derivat, wohl vermischt mit Halothan. (einestages)
  • Entrattifizierung der Galapagos-Inseln: Die Rattenplage auf den Galapagos-Inseln im Pazifik scheint so massiv geworden zu sein, dass aktuellen Medienberichten (Guardian, National Geographic)  zufolge große Mengen an Gift eingesetzt werden sollen. In keinem Beruicht allerdings wird die Identität direkt bekanntgegeben (MotherNatureNetwork spricht immerhin über die Wirkungsweise des Cocktails und nennt den Hersteller, der auch keine Information preisgibt). Eine Studie von „Invasive Species International“, einem Ableger eines neuseeländischen Forschungsinstituts, deutet auf die Verwendung von Brodifacoum hin, einem sehr starken Rattengift, was auch ein Blogeintrag zu früheren Entrattifizierungsaktionen im Galapagos-Archipel zu bestätigen scheint.
  • Gas-Attacken November 2011 in Kairo: Im Verlauf der Ägyptischen Revolution griffen Sicherheitskräfte teils zu heftigen chemischen Waffen, die wohl neben CS– und CR-Gas weitere toxische Substanzen zu enthalten scheinen. Berichte darüber sind rar: Spiegel-Artikel, zdf heute-journal. Todesfälle auf Grund des Gases werden berichtet.
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Die Welt ist magenta! – R.P.57:1

Eigentlich ein recht unscheinbarer Artikel in der Angewandten Chemie:  „Kristallstrukturen  der Hydratstrukturen von Pigment Red 57:1“.

Red Pigment 57:1

Doch Pigment Red 57:1 (R.P.57:1) stellt das wichtigste organische Rotpigment dar, die Jahresproduktion beträgt beachtliche 50 000 Tonnen weltweit und der damit verbundene Jahresumsatz 200 Mio. €. So kommt dieses Azopigment für den Farbton Magenta beim Vierfarbdruck zum Einsatz, zum Beispiel zum Druck einiger exemplarischer Tageszeitungen wie The New York Times, The Sun, Bild, El País, La Repubblica, Le Monde oder Shanghai Daily oder auch Fachjournale wie die Angewandte Chemie selbst, was die Wissenschaftler alles selbst per Analyse herausgefunden haben.

Auch Wikipedia (deutsch, englisch) kennt R.P.57:1 (unter dem Namen Litholrubin BK) und er ist auch als Lebensmittelzusatzstoff E 180 zugelassen für auch essbare Käserinde (Sind Azopigmente im Essen wirklich eine gute Idee?).

Zur Erklärung der Abbildung, in der die Azogruppe (-N=N-) fehlt, bemerken die Autoren:

Alle kommerziellen „Azopigmente“ enthalten im Festkörper keine Azo-Gruppe, sondern liegen als Hydrazon-Tautomere vor. Man muss also richtigerweise von „Hydrazonpigmenten“ statt von „Azopigmenten“ sprechen.

Und gerade in Druckfarben wird das Pigment nicht gelöst, sondern lediglich dispergiert und somit bleiben die Festkörpereigenschaften erhalten. Übrigens: Allein die Bezeichnung „Pigment“ im Gegensatz zu „Farbstoff“ bedeutet „unlöslich im Anwendungsmedium“ (Wikipedia).

Die genaue Farbe des Pigments hängt dabei von der Menge des Kristallwassers ab, die Autoren konnten Kristallstrukturen für drei Phasen bestimmen:

  • n = 3 : rot
  • n = 1 : magenta
  • n = 0: trüb-dunkel magenta

Erstere und zweitere Strukturen sind hinreichend lang kinetisch stabil, das Monohydrat wandelt sich allerdings bei einer Luftfeuchtigkeit von 90 % innerhalb nur einer Woche zu Trihydrat um. Kommentar der Autoren:

Der Phasenwechsel zwischen dem carminroten Trihydrat und dem für den Vierfarbdruck verwendeten magentafarbenen Monohydrat kann auch auf gedruckten Zeitungen und Zeitschriften stattfinden; das gedruckte Rot kann somit je nach Witterungsbedingungen und Luftfeuchtigkeit einen unterschiedlichen Farbton haben.

Womit wieder gezeigt wäre: Chemie ist überall und alles hat einen Einfluss auf alles!

[1] S. L. Bekö, S. M. Hammer, M. U. Schmidt, Angew. Chem. 2012, 124, 4814-4818.

Aus gegebenem Anlass: 4-Methylimidazol

Noch ein kleiner Nachtrag zu „Ist Cola giftig?“.

4-Methylimidazol

Auch bei dem Eintrag in diesem Blog und genauso bei allen Presseberichten fehlte die Angabe einer Strukturformel. Okay, der Laie hat davon genauso wenig wie von dem Namen. 4-Methylimidazol ist zwar ein schön systematischer Name, wenn man das Hantzsch-Widmann-System beherrscht (Aber warum heißt das eigentlich Imid?), doch Hilfe ist nur einen Klick entfernt, bei Wikipedia. Und jetzt auch hier auf der rechten Seite. Der Eintrag in der englischen Wikipedia ist besonders aktuell, die aktuelle Entwicklung wird hier bereits wiedergegeben. Auch ist der Seite der Grenzwertzu entnehmen, der in der EU für Zuckerkulör gilt: 250 mg/kg.

Doch in diesem Blog soll es um mehr gehen als nur Wikipedia-Wissen. In einem recht aktuellen Paper[1] ist ein Reaktionsschema für die Entstehung von 4-MEI aus Methylglyoxal beschrieben, das nach Meinung der Autoren ein Pyrolyseprodukt der Glucose ist und ein wichtiger Precursor für 4-MEI. Nebenbei analysieren die Autoren gängige, auf dem Markt erhältliche Cola-Sorten („bought from a local market“ in CA) mit Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie (die üblichen Verdächtigen bei solchen Analysen), wobei sie keine Marken nennen (für die Wissenschaft verzichtbar). Die ermittelte Konzentration an 4-MEI ist bei allen fünf Proben zwischen 0,30 und 0,36 µg/mL angesiedelt und der Gehalt liegt somit zwischen 177,30 und 212,76 µg pro Flasche (pro 20 US fl.oz. = 591 mL). Die Autoren bemerken auch, dass diese Menge gering ist im Vergleich zu den bei Tierversuchen sich als schädlich erweisenden Dosen:

Therefore, the amounts ingested from these beverages may not be significant.

Allerdings wollen sie in ihrer Studie keine Aussage über die Krebsgefahr machen.

[1] J.-K. Moon, T. Shibamoto, J. Agric. Food Chem. 2011, 59, 615.

Kategorien:Aktuell, Lebensmittelchemie, Organik Schlagwörter:

Die Honeywell-DuPont-Verschwörung

Kurz der Hintergrund: Die meisten Kälteanlagen wie Klimaanlagen und Kühlschränke arbeiten mit einem Kältemittel, das zuerst komprimiert wird, sich im Kondensator unter Wärmeabgabe verflüssigt, durch eine Drossel entspannt und im Verdampfer wieder gasförmig wird unter Wärmeaufnahme. Dies ist das Prinzip der Kompressionskältemaschine.

Chemisch wird die Sache durch die Wahl des Kältemittels. Früher waren in Kühlschränken etc. Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) „State of the Art“, die sich aber durch die photochemische Bildung von Chlorradikalen als schädlich für die Ozonschicht (vgl. Ozonloch und die Bedeutung der Ozonschicht hier im Blog) erwiesen haben.

Tetrafluorethan (R134a)

Für die Autoklimaanlagen fand sich als Ersatzstoff Tetrafluorethan (um genau zu sein: 1,1,1,2-Tetrafluorethan, bekannt auch als R134a), ein unbrennbares, farbloses Gas. Allerdings wirkt dieser Stoff als Treibhausgas, gemessen in GWP (Global Warming Potential) bezogen auf CO2, was zu einem Verbot durch die EU-Kommission führte [PDF].

HFO-1234yf

Und hier kommen jetzt die chemischen Großkonzerne Honeywell und DuPont ins Spiel. Einen immensen Umsatz von vielleicht 4 Mrd. € im Jahr witternd versuchen diese „Global Player“ äußerst aggressiv das unter dem Kürzel HFO-1234yf vermarktete 2,3,3,3-Tetrafluorpropen als Ersatz für R134a durchzusetzen. Die Autoindustrie hat ihren Widerstand aufgegeben. (vgl. hier und hier, PDF-Seite 134), die Kosten für die aufwändige Umrüstung bei Verwendung anderer Stoffe wie CO2 fürchtend. HFO-1234yf lässt sich problemlos in bisherigen Kälteanlagen einsetzen, jedoch hat der Stoff auch einen gravierenden Nachteil:  Er ist brennbar (sogar hochentzündlich, im Gegensatz zum Vorgänger R134a), was aber laut der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) angesichts der vorhandenen Mengen an Benzin oder Schmierölen wenig ins Gewicht fällt (PDF). Jedoch wird bei der Verbrennung Fluorwasserstoff (HF) frei, ein stark ätzendes, äußerst unangenehmes Gas, wie Versuche des LMU-Chemikers Andreas Kornath zeigen.  Ab und an gab es deshalb die üblichen boulevardesken Horror-Schlagzeilen à la „Killer-Kältemittel“ (Google-Suche), doch erst jetzt formiert sich Widerstand gegen die einseitige Abhängigkeit von Honeywell und DuPont, was in den Medien wiederum kaum wahrgenommen wird: Die EU-Kommission hat jetzt kartellrechtliche Schritte eingeleitet (Pressemeldung), da sie mit der einzigen Fabrik in China bei konkurrierender Vermarktung durch Honeywell und Dupont ein verbotenes Kartell vermutet, also wettwerbsfeindliches Verhalten bei Patentierung und Vermarktung.

Durch eine kleine Anfrage der Linken im Bundestag im März diesen Jahres sind weitere Details bekannt geworden. Weltweit gibt es demnach drei Fabriken: eine Versuchsanlage in den USA, eine vom Erdbeben im März 2011 beschädigte Anlage in Japan und eine Fabrik in Changshu, China, die eigentlich im Herbst 2011 den Betrieb aufnehmen sollte, deren Eröffnungstermin aber auf Grund von Umweltauflagen der chinesischen Behörden zum Zeitpunkt der Anfrage weiter ungewiss war. Die Bundesregierung rechnet in ihrer Antwort mit erheblichen Lieferschwierigkeiten bei HFO-1234yf bis ins dritte Quartal 2012. Zusätzlich wird über die Hauptabbauprodukte von HFO-1234yf geschrieben:

Die drei genannten Hauptabbauprodukte Trifluoressigsäure, Trifluoracetylfluorid und Formaldehyd weisen grundsätzlich biozide Eigenschaften auf. 

Die Alternative CO2 (R744) als Kältemittel zu verwenden – unbrennbar, als Abfallprodukt sowieso vorhanden und bedarf lediglich der Reinigung – hat jetzt hoffentlich wieder Chancen, das Umweltbundesamt sprach sich schon vor einem Jahr für diese Alternative aus (hier und hier). Allerdings lässt sich damit für die Konzerne kein Geld verdienen.

Ein gutes Beispiel für die Macht der Chemie-Konzerne!

Edit am 14.10.2012 (Grund: wissenschaftliche Fehler). Guter aktueller Übersichtsartikel: B. Osterath, Nachr. Chem. 2012, 60, 732–733.

Kategorien:Aktuell, Organik

Die Wahrheit über UV-A und UV-B

Ist über UV-Strahlung nicht schon alles gesagt? Ja, aber nicht aus chemischer Sicht und das Thema hat sehr viele Facetten, die jeden Bereich der Chemie betreffen.

Die ultraviolette Strahlung wird in drei Bereiche unterteilt: UV-A-, UV-B- und UV-C-Strahlung, nach abnehmender Wellenlänge geordnet, also nach zunehmender Energie. Es wird auch von weicher, mittlerer und harter UV-Strahlung gesprochen. Um den Planeten Erde bewohnbar zu machen, kommt die Chemie ins Spiel: Die „Ozonschicht“ in der Stratosphäre absorbiert im Zuge der Bildung von Ozon durch photochemische Bildung von O-Atomen und wiederum des Zerfall des Ozons („Ozonkreislauf“) die komplette, lebensfeindliche UV-C-Strahlung und den größten Teil der UV-B-Strahlung.

Anorganik/Organik: Unsere Augen schützen wir mit Sonnenbrillen mit „UV-A- und UV-B-Filtern“, in denen spezielle Filterfarbstoffe alles UV-Licht ausfiltern (was mit der Tönung der Brille nichts zu tun hat). Unsere Haut bedecken wir mit Sonnencreme, die zwei Schutzmechanismen bietet: Anorganische Pigmente wie Titandioxid (TiO2, ein immens vielseitiges Material, über das noch mehr zu berichten sein wird) oder Zinkoxid (ZnO) brechen und reflektieren das Sonnenlicht (physikalischer Schutz), organische Stoffe absorbieren UV-Strahlung und geben sie als Wärme wieder ab (chemischer Schutz).

Biochemie: In der Haut durch UV-B-Strahlung entstehende Melanine wirken ähnlich den organischen Lichtschutzsubstanzen, Melanine bieten auch einen echten Lichtschutz und sorgen für die gewünschte Bräune. UV-B-Strahlung ist außerdem für den Sonnenbrand verantwortlich, aber auch für die Bildung des wichtigen Vitamin D3, das einzige Vitamin, das im Körper gebildet werden kann, und daher den Namen „Vitamin“ eigentlich nicht verdient. Aber dazu etwas an anderer Stelle.

UV-A-Strahlung dagegen ist durch die photochemische Bildung von Thymindimeren in der Erbsubstanz DNA für Hautkreb verantwortlich.

So weit der Überblick. Man kann also sagen: Es ist durchaus sinnvoll, sich der Sonnenstrahlung auszusetzen, zumindest für kürzere Zeiträume, weil Sonnencreme gerade verhindert, dass das Vitamin gebildet wird. Eine Bestrahlung hinter Fensterglas, gerade jetzt im Winter interessant, ist keine Alternative; das Glas absorbiert UV-B-Strahlung komplett, Sonnenbrand und Vitaminbildung werden vermieden bzw. verhindert, UV-A kann aber ungehindert passieren und die DNA zerstören. Künstliche UV-Bestrahlung in Solarien mag ästhetisch interessant sein, gesundheitlich ist es allerdings fraglich wegen der großen Hautkrebsgefahr und einer vorzeitigen Hautalterung; als Lichttherapie sind Solariumsbesuche auch komplett ungeeignet.

Zu empfehlen sei noch ein Artikel bei io9, der sich mit der interessanten Lichtwirkung von „Schwarzlicht“ beschäftigt.

Kategorien:Anorganik, Biochemie, Organik
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