Chemie im Kontext

Die Erdölzeit ist nach heutigen Schätzungen in circa 50 Jahren vorbei. Gibt es eine Chemie ohne Erdöl? 
Ein sehr interessanter Stoff ist Ethanol, gemeinhin als Alkohol bezeichnet, der uns in vielfältiger Form im Alltag begegnet, nicht nur in alkoholischen Getränken sondern auch in Reinigungsmitteln, Deoderants und vielen kosmetischen Produkten.Ethanol kann auch als Treibstoffersatz oder -zusatz dienen und in Verbrennungsmotoren (Otto- aber auch Stirlingmotor) eingesetzt werden. In Brasilien wird dies aus der Not heraus, kein Erdöl zu haben, schon großflächig durchgeführt. Ethanol kann durch Fermentation aus Biomasse gewonnen werden. Dies ist eine regenerative Methode und in Bezug auf den CO2- Eintrag in die Atmosphäre neutral. Nach einer Aufarbeitung (Säurespaltung, enzymatischeSpaltung) kann z. B. selbst aus Stroh oder Holz (Cellulose, Hemicellulosen) durch Fermentation mit Anaerobiern (Bakterien bzw. Hefen) Ethanol gewonnen werden. Aus Ethanol kann auch durch eine einfache chemische Reaktion Wasser abgespalten und damit Ethen synthetisiert werden. Im Projekt „Chemie im Kontext“ wollen wir uns in der 11. Klasse im Rahmen des Chemieunterrichts mit diesem außerordentlichen Stoff beschäftigen und hoffen damit, dass die SchülerInnen einen Zugang zur Chemie gewinnen. Natürlich soll auch die Droge Alkohol angesprochen werden, ihre vielfältigen Wirkungen besonders nach dem Überwinden der Blut-Hirn-Schranke. Als niedermolekulares recht lipophiles Molekül gelingt dies sehr leicht, und es entfaltet seine vielfältigen Wirkungen auf das Zentralnervensystem. Aber dies ist auch ein gesellschaftliches Problem wie die Prohibition in den USA der dreißiger Jahre uns lehrt (Al Capone und die Mafia). Selbst der eingefleischteste Antialkoholiker kommt nicht am Genuss von Ethanol vorbei, fast überall ist - wenn auch gering – Ethanol drin – ein geöffneter Fruchtsaft, „alkoholfreies“ Bier............ aber wir haben in unserer Leber ein Enzym, die Alkoholdehydrogenase, die uns in die Lage versetzt, damit schnell fertig zu werden. Wie funktioniert der Test auf Alkohol? Früher benutzte die Polizei Puste- röhrchen, welche sich bei Anwesenheit von Ethanol in der Atemluft grün färbten. Sie beruhten auf einer Redoxreaktion, wobei Chrom von der sechswertigen zur dreiwertigen Stufe im Sauren durch Ethanol reduziert wird. Heute hat man elektronische Methoden, die im Prinzip wie bei der Gaschromatografie auf der Messung der Wärmeleitfähigkeit beruhen. Die spezifische enzymatische Methode der Blutalkohol- bestimmung beruht auf der Messung der Absorption bei 340 oder 366 nm mit dem Photometer, wenn NAD+ in Gegenwart von Ethanol zu NADH reduziert wird. Das Gleichgewicht der Reaktion wird durch Semicarbazid zum NADH verschoben, indem das entstehende Ethanal zum Semicarbazon reagiert. 




Beispielaufgaben  zur  Brennstoffzelle  und zur enzymatischen Katalyse: Urease