Chemie

Bildung von Benzol aus Natriumbenzoat in Lebensmitteln

Bildung von Benzol aus Natriumbenzoat in Lebensmitteln

Natriumbenzoat wird häufig zur Konservierung von Lebensmitteln verwendet. Allerdings besteht der Verdacht, dass dieser Stoff unter bestimmten Bedingungen zu krebserregendem Benzol reagiert. Dazu gibt es bislang jedoch nur eine belastbare Studie. Jan Rosenboom hat daher in Simulationen und Experimenten untersucht, welchen Einfluss die Bedingungen in Lebensmitteln auf die Bildung von Benzol und weiterer schädlicher Nebenprodukte haben. Dabei spielt ein katalytisches System aus Ascorbinsäure, Hydroxylradikalen und Kupferionen eine Rolle. Diese Faktoren variierte der Jungforscher in chemischen Experimenten systematisch. Für den Stoffnachweis nutzte er eine Kombination aus Gaschromatografie und Massenspektrometer. Sein Fazit: In Lebensmitteln können solche Schadstoffe entstehen, wenn auch in geringen Mengen.

Chemie die klammert – was die Umwelt nicht will!

Chemie die klammert – was die Umwelt nicht will!

Farbstoffe aus Abwässern herauszufiltern ist wichtig für Mensch und Umwelt, weil diese Substanzen oft giftig und krebserregend sind. Felix Mende untersuchte in zahlreichen Messreihen mit porösen metallischen Materialien, wie diese die gefährlichen Stoffe an sich binden. Weil er mit seinen Versuchen eine gute Reinigungswirkung belegen konnte, weitete er seine Analysen auf Medikamente aus – mit Erfolg! Auch ein Antibiotikum konnte er aus dem Wasser holen. Die verwendeten Reinigungssubstanzen, sogenannte Metal-Organic Frameworks, sieht der Jungforscher als eine vielversprechende Lösung im Bemühen um sauberes Wasser. Seine Grundlagenforschung könnte künftig Kläranlagen zugutekommen und eventuell sogar helfen, Pestizide aus dem Wasser zu entfernen.

Elektrodenroulade

Elektrodenroulade

Wasseranalysen mit Teststreifen oder Testkits sind ungenau und teuer. Diese Ansicht vertreten Justin Ebert, Elisabeth Szuppa und Katharina Radtke. Die drei konstruierten daher eine alternative Messapparatur, die gelöstes Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Ammoniak im Wasser präzise und automatisch erfasst. Herzstück des Geräts sind Aquarienelektroden, deren Spitze die Jungforscher mit gasdurchlässiger Teflon- oder Kunststofffolie umhüllten und an handelsübliche pH-Meter – das sind Geräte zur Anzeige des pH-Werts – koppelten. Ausgewertet haben sie die Messungen mit einem eigenen Computerprogramm, das die Potenzialspannung der Messelektrode in Konzentrationsangaben umrechnet.

Berechnung und Interpretation von Schwingungsspektren kleiner Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlicher C-Hybridisierung

Berechnung und Interpretation von Schwingungsspektren kleiner Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlicher C-Hybridisierung

In der Welt der Atome und Moleküle gelten ganz eigene Gesetze. Arta-Anushirwan Safari wollte wissen, welche Faktoren darüber bestimmen, wie schnell Atome schwingen und warum sich die Frequenzen voneinander unterscheiden. Mit einer speziellen Simulationsmethode berechnete er die Schwingungen von Ethan, Ethen und Ethin – dreier einfacher Moleküle, bei denen je zwei Kohlenstoffatome miteinander verknüpft sind. Seine Berechnungen zeigen, dass sich das Molekül umso schneller bewegt, je stärker die beiden C-Atome aneinander gekoppelt sind. Das Kohlenstoffatom im Ethin mit seiner Dreifachbindung schwingt mit doppelter Frequenz verglichen mit dem im Ethan, das nur einfach gebunden ist. Seine Erklärung: Eine enge Bindung enthält besonders viel Energie, die sich in schneller Bewegung ausdrückt.

Gela-Tape – der biologisch abbaubare Klebefilm auf Gelatinebasis

Gela-Tape – der biologisch abbaubare Klebefilm auf Gelatinebasis

Klebefilme sind praktisch, als Abfall aber biologisch kaum abbaubar. Die Alternative von Victoria Lohmann, Maximilian Reitenspies und Annika Merz kennt dieses Problem nicht: Ihr Gela-Tape besteht nur aus natürlichen, abbaubaren Stoffen. Die drei entwickelten eine Mischung aus Gelatine, Zucker, Wasser und Glyzerin, die der Rezeptur von Gummibärchen ähnelt. Mit einer selbst gebauten Beschichtungsapparatur trugen sie den Klebstoff auf transparente Folie aus natürlichem Chitosan auf. Im Vergleich mit marktüblichen Produkten zeigte sich: Wenn die Trägerfolie dünn und gleichmäßig beschichtet wird, haftet das Bio-Tape auf Papier und glatten Kunststoffen genauso gut wie herkömmliche Klebefilme.

Gewinnung eines Blütenöls von Impatiens glandulifera und Identifikation der Inhaltsstoffe

Gewinnung eines Blütenöls von Impatiens glandulifera und Identifikation der Inhaltsstoffe

Das Springkraut zählt hierzulande zu den weniger beliebten Pflanzen. Ursprünglich aus dem Himalaya stammend droht es heimische Arten zu verdrängen. Alle bisherigen Versuche, das Gewächs zurückzudrängen, brachten nur mäßigen Erfolg. Michael Eibl und Sandra Krogner suchten daher nach Wegen, einen Nutzen aus der kaum zu bekämpfenden Pflanze zu ziehen. Sie analysierten die Blüten und wiesen in deren Ölen Substanzen nach, die in der Medizin genutzt werden können. Das extrahierte Blütenöl, dessen Duft die Jungforscher als „komplex-blumig“ beschreiben, könnte außerdem zur Kreation von Parfums dienen, ähnlich wie man es von Rosenöl kennt. Vielleicht ziehen dann in Zukunft Blütenpflücker durch die Landschaft – und bremsen so die weitere Expansion des Springkrauts.

Giftmagnet Mikroplastik – Akkumulation von Schadstoffen auf Mikroplastik

Giftmagnet Mikroplastik – Akkumulation von Schadstoffen auf Mikroplastik

Die Meere werden zunehmend mit Plastik verschmutzt. Eine besondere Gefahr geht dabei von Mikroplastik aus, weil sich auf den feinen Partikeln hochgiftige Stoffe wie DDT ablagern. Welchen Einfluss diverse Umweltfaktoren auf diesen Prozess haben, untersuchten Finn Sombrutzki und Robin Hertel systematisch. Sie entwickelten ein Testverfahren, bei dem sie Polystyrol als Plastik und Indigo als Modellsubstanz für die Schadstoffe einsetzten. Die Polystyrolstücke verrührten sie mit Indigolösung. Dabei variierten die Jungforscher Temperatur, pH-Wert, Salzgehalt, Durchmischung, Körnung und Zeit. Anschließend wuschen sie das Indigo mit Aceton vom Plastik ab und wiesen die Indigomenge fotometrisch nach. Ihr Fazit: Insbesondere der Salzgehalt der Meere und die Feinheit der Partikel begünstigen die Anlagerung.

Herstellung von Silber-Nanodrähten und deren Verwendung für transparente leitende Beschichtungen

Herstellung von Silber-Nanodrähten und deren Verwendung für transparente leitende Beschichtungen

Leuchtdioden transparent wie Fensterglas – das ist eine der Ideen, die Benedikt Pintat verfolgt. Dazu hat er faszinierende Gebilde hergestellt – Drähte aus Silber mit einem Durchmesser von nur wenigen Nanometern. Der Jungforscher entwickelte eine raffinierte Produktionsmethode für die Nanodrähte: Basis waren einige Chemikalien, darunter eine Ethylenverbindung sowie Silbernitrat. Durch sorgfältiges Rühren und Heizen bildeten sich die hauchfeinen Silberdrähte, die Benedikt anschließend mit ausgefeilten Analyseverfahren nachweisen konnte. Die neue Methode, so hofft er, könnte für die Industrie hochinteressant sein und nicht nur durchsichtige LEDs ermöglichen, sondern auch biegsame Displays oder transparente Solarzellen.

Rot wie Blut. Entwicklung einer chemischen Synthese für Edelsteine auf Basis von alpha-Aluminiumoxid

Rot wie Blut. Entwicklung einer chemischen Synthese für Edelsteine auf Basis von alpha-Aluminiumoxid

Der Abbau von Edelsteinen schadet der Umwelt und findet oft unter menschenunwürdigen Bedingungen statt. Da beispielsweise Rubine und Saphire eine Mixtur von Aluminiumoxid und bestimmten Metallen sind, kann man sie womöglich selbst herstellen – so die Idee von Christian Schärf, Paul Rathke und Friedrich Wanierke. Das Trio experimentierte mit verschiedenen Schmelz- und Kristallisationsverfahren, analysierte den Syntheseverlauf und die gewonnenen Pulverpartikel und Kristalle. Dabei mussten die Jungforscher feststellen, dass die Natur ein besonders fähiger Chemiker ist. Zwar gelang es den dreien, winzige Rubin-Einkristalle herzustellen. Der Weg zu einem großen Edelstein aus dem Labor aber ist schwieriger als gedacht.

Rückgewinnung der Reinmetalle aus Computer- und Elektronikschrott

Rückgewinnung der Reinmetalle aus Computer- und Elektronikschrott

Wenn Computer ausrangiert werden, landen sie zumeist auf dem Müll – und damit auch die in ihnen verarbeiteten Rohstoffe, wie etwa wertvolle Metalle. Bisher gibt es kaum geeignete Recyclingverfahren. Deshalb entwickelte Alexander Gottschick ein mehrstufiges Verfahren, mit dem er aus sechs Prozessoren alter Computer die Rohstoffe Kupfer, Nickel, Eisen, Mangan und Gold in Reinform wiedergewann. In einem ersten Schritt löste er die Metalle in einer siedenden Salpetersäure-Lösung, wo sie zu Metall-Nitraten reagierten. Diese wurden unter Steigerung des pH-Wertes als Metallhydroxide ausgefällt und anschließend zu den elementaren Metallen reduziert. Das bereits zuvor abgefilterte Gold wurde mittels Elektrolyse aus einer Säure abgeschieden. Reinheit und Gehalt der Metalle wies der Jungforscher mit analytischen Verfahren nach.

Schrott zur Geruchsbeseitigung im Abwasser

Schrott zur Geruchsbeseitigung im Abwasser

In Abwasserkanälen bildet sich Schwefelwasserstoff. Dieses Gas, das beispielsweise für den typischen Gestank fauler Eier verantwortlich ist, riecht nicht nur unangenehm. In höheren Konzentrationen ist es für Menschen sogar gefährlich. Johannes Hammer suchte daher einen Weg, den im Abwasser stets vorhandenen Schwefel in eine ungefährliche Verbindung umzuwandeln. Dies gelang ihm durch Eisenstreifen, die er ins Abwasser hängte und unter Strom setzte. Durch diese Einflüsse zersetzte sich das Eisen langsam und bildete mit dem Schwefel das schwer lösliche und unkritische Eisensulfid. Umweltfreundliche Energie für einen solchen Prozess könnte künftig die Sonne liefern: Ein mittelgroßes Fotovoltaikmodul, rechnete der Jungforscher aus, reicht zur Entschwefelung des Abwassers von 60 Menschen.

Spiropyran – ein effizienter, haltbarer und massentauglicher Datenspeicher?

Spiropyran – ein effizienter, haltbarer und massentauglicher Datenspeicher?

Ein Molekül gleich ein Bit – das ist der Traum vieler Forscher, die angesichts rasant steigender Datenmengen an neuen Konzepten zu deren Speicherung arbeiten. Realisieren lässt sich dieser Ansatz mit molekularen Schaltern wie Spiropyran und Merocyanin. Marvin Hirth und Simon Hein studierten diese beiden Isomere, die aus denselben Atomen in unterschiedlicher Struktur bestehen und sich durch das Licht bestimmter Wellenlängen ineinander überführen lassen. Damit können sie die für die Datenspeicherung nötigen Zustände „0“ und „1“ abbilden. Die Jungforscher untersuchten mit spektralfotometrischen Verfahren, wie Temperatur und Wellenlänge die Gleichgewichtsreaktion zwischen beiden Isomeren beeinflussen. So erhielten sie Aufschluss über die Effizienz und Haltbarkeit eines auf diesen chemischen Verbindungen basierenden Datenspeichers.

Untersuchung der Anwendbarkeit und Verarbeitung von fotochromen Molekülen in Polymeren

Untersuchung der Anwendbarkeit und Verarbeitung von fotochromen Molekülen in Polymeren

Sebastian Obst ist fasziniert von sogenannten molekularen Schaltern. Diese Moleküle können beispielsweise bei Lichteinwirkung umkehrbar ihre Farbe ändern. Dieser Effekt wird in fototropen Brillengläsern genutzt. Der Jungforscher wollte wissen, ob ein solcher Farbwechsel auch in Kunststoffen funktioniert. Dafür synthetisierte er einen dieser Schalter-Stoffe mit dem Namen DNBP und mischte ihn in verschiedene Polymere. Dabei verändert sich das Verhalten des DNBP deutlich. Der Farbwechsel ist wesentlich langsamer und hängt von der Temperatur der Probe ab. Sebastian Obst vermutet, dass die molekularen Schalter in enge Wechselwirkung mit der Kunststoffmatrix treten und dabei gehemmt werden. Schalter und Polymer müssen daher in ihren Eigenschaften exakt aufeinander abgestimmt werden, damit sie funktionieren.

Verbesserung der Abbaubarkeit von Kunststoffen durch Zuschlagstoffe

Verbesserung der Abbaubarkeit von Kunststoffen durch Zuschlagstoffe

Für Tizian Lorenzen sind Kunststoffe Fluch und Segen zugleich: Einerseits handelt es sich dabei um vielseitige Werkstoffe, andererseits jedoch verschmutzen sie als Abfall auf lange Zeit Böden und Gewässer, weil sie kaum abbaubar sind. Der Jungforscher ging daher auf die Suche nach preiswerten und ungiftigen Zuschlagstoffen, die den Zerfall von Plastik in der Umwelt beschleunigen. Seine Experimente mit dem Kunststoff PLA zeigten, dass das Material durch Zugabe von Reisstärke und Natriumstearat in feuchten Umgebungen schneller von Mikroorganismen zerlegt wird. Allerdings verschlechtern die Zusatzstoffe die mechanischen Eigenschaften des PLA. Die neue Rezeptur wäre daher vor allem für kurzzeitig genutzte Gegenstände wie Verpackungen und Einmalgeschirr geeignet.

Warum detonieren Alkalimetalle?

Warum detonieren Alkalimetalle?

Gibt man Alkalimetalle in Wasser, kommt es zu einer heftigen Reaktion, bei der Wasserstoff entsteht. Forscher sind sich uneins, welche Chemie dahintersteckt. Die einen erklären die Detonation mit einer Knallgasreaktion zwischen Wasser- und Sauerstoff. Andere gehen von einer physikalischen Explosion aus, bei der aufgrund der hohen Wärme Wasser schlagartig verdampft. Jüngste Forschungen sehen die Abstoßung zwischen den entstehenden Metallionen als Ursache der Explosion. Um mehr über den Reaktionsmechanismus zu erfahren, untersuchten Elias Chalwatzis, Christian Brudy und Daniel Crusius die Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser und anderen Reagenzien mithilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und Leitfähigkeitsmessungen. Ihre Ergebnisse stützen die aktuelle These der sogenannten Coulomb-Explosion.

Waschen – Auswirkung auf die Reißfestigkeit von Baumwollfasern unter Berücksichtigung der Enzyme

Waschen – Auswirkung auf die Reißfestigkeit von Baumwollfasern unter Berücksichtigung der Enzyme

Chemie ist, wenn der Fleck raus geht? Freyja Grundmann weiß es besser: Die chemischen Inhaltsstoffe von Waschmitteln reinigen nicht nur, sondern können Fasern auch schädigen. Die Jungforscherin verglich in ihren Experimenten die Wirkung verschiedener Markenprodukte und von Kernseife auf die Reißfestigkeit von Baumwollstreifen. Dabei fand sie heraus, dass die Zellulosefasern sowohl durch die alkalischen Inhaltsstoffe als auch durch die Enzyme im Waschmittel an Festigkeit und Stärke verlieren. Ihr Tipp: Wäsche nie lange in der Lauge liegen lassen, nur bei starker Verschmutzung waschen und möglichst neutrale Produkte mit niedrigem Enzymgehalt verwenden.

Wässrige Akkusysteme als Stromspeicher der Zukunft?

Wässrige Akkusysteme als Stromspeicher der Zukunft?

Lithium-Ionen-Akkus sind insbesondere bei mobilen Endgeräten weit verbreitet. Sie zeichnen sich durch eine hohe Leistungsdichte und Lebensdauer aus. Zwar sind weltweit genügend Lithium-Ressourcen vorhanden, doch sind diese sehr ungleich über den Erdball verteilt. Christian Brudy, Daniel Crusius und Elias Chalwatzis suchten daher nach einer Alternative zu Lithium in Akkusystemen. Dazu testeten sie Batteriesysteme mit unterschiedlichen Salzen und Säuren in wässriger Lösung. In einem Modellversuch betrieben sie einen kleinen Motor mit einem wasserbasierten Akku. Die Entwicklung der Jungforscher könnte einen Beitrag zu mehr Unabhängigkeit von der in Europa knappen Ressource Lithium leisten.

Apfel hin und her – Vergleich der antioxidativen Aktivitäten von Apfelschale und Apfelfleisch

Apfel hin und her – Vergleich der antioxidativen Aktivitäten von Apfelschale und Apfelfleisch

Antioxidantien im Obst schützen uns vor Zellalterung und Krebs. Felix Mende hat am Beispiel von Äpfeln untersucht, wo in der Frucht die meisten dieser Radikalfänger stecken. Mit verschiedenen chemischen Analysemethoden bestimmte der Jungforscher die Menge bekannter Antioxidantien in Schale und Fruchtfleisch mehrerer Sorten und verglich die Werte miteinander. Die Ergebnisse sind eindeutig: In der Schale stecken bis zu fünf Mal mehr zellschützende Wirkstoffe, das gilt besonders für die Sorten Braeburn und Jonagold. Außerdem enthalten Schalen andere zellschützende Stoffe als das Fruchtfleisch. Wie die Äpfel gelagert werden, spielt für den physiologischen Wert dagegen kaum eine Rolle. Die Empfehlung des Jungforschers lautet daher: Äpfel vor dem Essen auf keinen Fall schälen!

Power to Gas – ein alternatives Konzept

Power to Gas – ein alternatives Konzept

Wohin mit dem Strom, wenn Windräder und Solaranlagen mehr Energie liefern als gerade nötig? Ein attraktives Speichermedium ist das Gas Methan, ein Hauptbestandteil von Erdgas. Dieses lässt sich erzeugen, indem man mit überschüssigem Strom erst Wasser chemisch aufspaltet, dabei Wasserstoff gewinnt und diesen dann unter Einsatz von Kohlendioxid in Methan umwandelt. Dieses Verfahren ist zwar lange bekannt, doch Jakob Dichgans, Daniel Riesterer und Lumen Haendler optimierten es. Die Jungforscher bauten eine Anlage, die das dafür notwendige Kohlendioxid in einem kontinuierlichen Prozess aus Verbrennungsabgasen gewinnt. Ein doppelter Vorteil für die Umwelt: Das klimaschädliche Kohlendioxid gelangt nicht mehr in die Atmosphäre, und man erhält einen wertvollen speicherbaren Energieträger.

Grüne Olefine aus nachwachsenden Rohstoffen: Perspektiven für das Nacherdölzeitalter

Grüne Olefine aus nachwachsenden Rohstoffen: Perspektiven für das Nacherdölzeitalter

Es muss nicht immer Erdöl sein – wichtige industrielle Grundchemikalien wie Ethen lassen sich auch aus pflanzlichen Rohstoffen herstellen. Das haben Levin Winzinger, Larissa Roth und Felicitas Kaplar mit ihren Versuchen gezeigt. Sie untersuchten zunächst ein katalytisches Crack-Verfahren, mit dem schon heute Ethen aus Glyzerin gewonnen wird. Durch Verbesserungen des Katalysators gelang es ihnen, diesen Ansatz zu verbessern und die Gasausbeute deutlich zu steigern. Dann ersetzten sie Glyzerin durch Pflanzenöle und testeten sogar gebrauchtes Frittierfett. Ihre Analysen der erzeugten Gase belegen: Mit Ölen wird das Verfahren einfacher und effizienter. Die Ausbeute an industriell wichtigen Olefinen wie Ethen und Propen ist höher. Zudem hält der Katalysator länger und lässt sich einfacher regenerieren.

Die Dual-Graphit-Batterie – eine sichere und grüne Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie?

Die Dual-Graphit-Batterie – eine sichere und grüne Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie?

Lithium-Ionen-Batterien in Elektroautos sind groß, schwer und aufgrund mancher Inhaltsstoffe auch umweltschädlich. Amandus Krause, Benedikt Alt-Epping und Lara Sophie Grabitz wollten wissen, ob es bessere und umweltfreundlichere Alternativen gibt. In ihren Experimenten verglichen sie selbst gebaute Lithium-Ionen-, Dual-Graphit- und Nickel-Cadmium-Akkus in ferngesteuerten Modellautos. Sowohl bei Reichweite als auch bei Spannung und spezifischer Kapazität schnitt die Lithium-Ionen-Batterie eindeutig am besten ab. Dennoch glauben die Jungforscher, dass sich Weiterentwicklungen des Dual-Graphit-Akkus – insbesondere der Version mit drei Kohleelektroden – lohnen, da eine solche Batterie besonders kostengünstig und umweltverträglich wäre.

Vom Schnuller bis zur Backform – Recycling von Silikonen

Vom Schnuller bis zur Backform – Recycling von Silikonen

Silikone gehören zu den wichtigsten Kunststoffen im Alltag – und doch werden Silikonabfälle nur selten wiederverwertet. Moritz Tschiersch, Daniel Woelki und Benedict Heyder haben bekannte Recyclingverfahren verbessert und einen Stoffkreislauf für Silikone entwickelt. Zunächst experimentierten sie mit unterschiedlichen Chemikalien und verschiedenen Eisensalzen als Katalysatoren, um die langen Molekülketten des Kunststoffs zu spalten. Besonders knifflig war dabei, die perfekte Kombination aus Temperatur, Stoffmenge und Katalysator zu finden. Die gewonnenen Monomere analysierten die Jungchemiker mit moderner Spektroskopie und polymerisierten die Einzelbausteine anschließend wieder zu neuem Kunststoff.

Analysemethoden zur Bestimmung des Mikroplastikvorkommens in litoralen Sedimenten

Analysemethoden zur Bestimmung des Mikroplastikvorkommens in litoralen Sedimenten

Gefährliches Mikroplastik gibt es überall – sogar an den Stränden der Unterwarnow. Das haben Jean-Christin Beyer, Hilke Lotta Nickel und Emelie Jogschies herausgefunden. Die Jungchemikerinnen nahmen neun Monate lang regelmäßig Proben an zwei Standorten und analysierten die winzigen Partikel und Fasern mit verschiedenen Methoden. In ihren Proben fanden sie recht große Mengen an Mikroplastik. Gelangt dieses ins Trinkwasser der Hansestadt Rostock, könnte es wegen bestimmter Inhaltsstoffe wie Weichmachern eine Gesundheitsgefahr darstellen. Sie stellten außerdem fest, dass eine Analyse der Mikroteilchen aus unterschiedlichen Plastiksorten gar nicht so einfach ist und man daher am besten mehrere Methoden kombiniert.

Mikroplastik – ein wachsendes Problem

Mikroplastik – ein wachsendes Problem

Julia Henrike Freund sorgt sich um die Umweltgefahren, die von winzigen Plastikpartikeln in Flüssen und Meeren ausgehen. Bei der Recherche fiel ihr auf, dass das Klärwerk in Oldenburg durch besondere Filter besonders viel von dem Mikromüll aus dem Abwasser holt. Sie wollte wissen, wie diese Filter funktionieren und ob sich Mikroplastik auch durch andere Methoden herausfiltern lässt. Die Jungforscherin untersuchte Abwasserproben des Klärwerks und stellte fest, dass ein spezieller Stoff auf den Filtern die winzigen Teilchen absorbiert. Da Mikroplastik unpolar ist, entwickelte sie außerdem eine Methode, die mithilfe ebenfalls unpolarer Flüssigkeiten die Partikel aus dem Wasser fischt. Werden beide Methoden kombiniert, so ihr Resümee, ist die Säuberung des Wassers am effektivsten.

Nicht immer bloß wegschmeißen! – Wir recyceln Altelektronik und untersuchen mögliche Alternativen

Nicht immer bloß wegschmeißen! – Wir recyceln Altelektronik und untersuchen mögliche Alternativen

Elektroschrott enthält viele wertvolle Metalle. Aber wie schwierig ist es, Gold und Kupfer aus dem Schrott zu gewinnen? Tino Beste, Tom Bösing und Arian Bäumer wissen die Antwort. Sie analysierten elektronische Bauteile aus einem alten Computer mithilfe von Röntgenfluoreszenz und fanden dabei über ein Dutzend chemische Elemente. Außerdem experimentierten sie mit verschiedenen Säuren und Fällungsmitteln, bis es ihnen gelang, Leiterbahnen und Kontakte aus Nickel und Kupfer aufzulösen. Die dünnen Goldschichten auf den Bauteilen ließen sich danach als feine Blättchen abfiltrieren. Auch für das gelöste Altkupfer haben die Jungchemiker Verwendung: Da Kupferionen für viele Bakterien und Pilzsporen giftig sind, könnte die Lösung als Pflanzenschutzmittel genutzt werden.

Chemische Speicherung der Sonnenenergie mittels PCM-Materialien

Chemische Speicherung der Sonnenenergie mittels PCM-Materialien

Jeder kennt Wärmekissen, in denen ein festes Material durch Schmelzen kurzzeitig heiß wird und beim Erstarren wieder abkühlt. Diese Phasenwechsel sind unendlich oft wiederholbar. Nach demselben Prinzip müsste es möglich sein, in Phasenwechselmaterialien, kurz PCM, überschüssige Wärme aus Solaranlagen zu speichern, sagte sich Maximilian Albers. Er untersuchte zwei verschiedene Natriumsalzhydrate, um herauszufinden, wie viel Energie sie aufnehmen können und wie stabil die Zyklen aus Schmelzen und Erstarren sind. Der Jungchemiker kam zu dem Ergebnis, dass eine solche Wärmebatterie am besten aus zwei Speichern bestehen sollte. In dem einen Speicher liefert das erste Salz die Grundlast für Heizen und Warmwasser, das zweite Salz kann in einem weiteren Speicher Bedarfsspitzen abdecken.

Herstellung von Zementhohlkörpern mittels Pickering-Emulsionen

Herstellung von Zementhohlkörpern mittels Pickering-Emulsionen

Wie wird aus Beton ein guter Dämmstoff, der den Energieverbrauch von Häusern senken kann? Der Vorschlag von Richard Neubert und Marc Päßler: Man könnte dem Beton luftgefüllte Zementpartikel beimischen. Die beiden haben solche Hohlkörperchen hergestellt und nutzten dafür den Pickering-Effekt: Feststoffe wie Zement bilden um die Teilchen einer Emulsion eine mechanisch stabile Schicht. Die Jungchemiker experimentierten mit Seife, hydrophoben Chemikalien, basischen Lösungen und Zusatzstoffen, um die geeignete Emulsion zu finden. Die besten Ergebnisse erzielten sie mit wasserabweisender Stearinsäure und Natriumhydroxidlösung: Wird die Lösung auf Zementpulver getropft, bildet der Zement beim Aushärten um die Tropfen wenige Millimeter große Hohlkörperchen.

Versuche mit plasmatischen Vorgängen bei der Elektrolyse in wässrigen Lösungen

Versuche mit plasmatischen Vorgängen bei der Elektrolyse in wässrigen Lösungen

Wasser lässt sich mit Strom in Sauerstoff und Wasserstoff spalten. Benedikt Pintat hat durch seine Laborversuche entdeckt, dass bei dieser Elektrolyse noch mehr passiert: Unter besonders hoher Spannung bildet sich an den beiden Elektroden ein energiereiches Plasma, also ein Gemisch aus ionisierten Teilchen und Elektronen. An der Kathode macht sich das Plasma durch helles Leuchten und starke Hitze bemerkbar. An der Anode entlädt sich die hohe Energie durch Blitze, außerdem bildet sich auf dem Metall der Anode eine feste Beschichtung aus keramikähnlichen Oxiden. Gerade diese Beschichtung ist für die Industrie interessant, glaubt der Jungforscher. Je nachdem, welche Stoffe im Elektrolyten gelöst sind, ließen sich maßgeschneiderte, keramikbeschichtete Metallwerkstoffe erzeugen.

Printed – Herstellung einer auf Naturstoffen basierenden Farbe für Tintendrucker

Printed – Herstellung einer auf Naturstoffen basierenden Farbe für Tintendrucker

Können Druckerfarben umweltfreundlich sein? Franziska Mey, Ann-Jacqueline Herbst und Pascal Fichtel sind davon überzeugt. Aus der Wurzel der Berberitze extrahierten sie das leuchtend gelbe Berberin. Als blaue Farbe wählten sie das Indigokarmin. Da sich dieses allerdings schwer extrahieren ließ, synthetisierten sie es chemisch. Die Jungforscher stellten fest, dass gute Farben vor allem dickflüssig und lichtstabil sein müssen, um in Tintenstrahldruckern zu funktionieren. Sie experimentierten mit Verdickungsmitteln und Antioxidantien, bis das Druckbild zwar heller als normal, dafür aber sauber und stabil war. In der Zukunft wollen die Jungchemiker ihre Rezepturen noch verbessern, um auch mit Industriefarben konkurrieren zu können.

Nitrat und Nitrit. Warum man Essen besser nicht aufwärmen sollte!

Nitrat und Nitrit. Warum man Essen besser nicht aufwärmen sollte!

Spinat- oder Pilzgerichte soll man nicht stehen lassen oder wieder aufwärmen, das besagt eine alte Hausfrauenregel. Donia Bekziz und Sarah Rebeck wollten wissen, ob sich diese Regel auch wissenschaftlich belegen lässt. Dazu untersuchten die Jungforscherinnen, unter welchen Bedingungen sich in Fleisch und Gemüse gesundheitsschädliches Nitrit bildet. Ihre spektroskopischen Analysen zeigten, dass gepökeltes Fleisch und Wurst von vornherein Nitrit enthalten. Bei Gemüse entsteht Nitrit schon beim Kochen. Allerdings bildet sich weitaus mehr von dem Salz, wenn das zubereitete Gemüse ungekühlt und über mehrere Tage aufbewahrt wird. Ihr Resümee: Hausfrauen wissen, wovon sie reden!

Bisphenol A – ungebannte Gefahr im Alltag

Bisphenol A – ungebannte Gefahr im Alltag

Viele Kunststoffe enthalten den Weichmacher Bisphenol A, kurz BPA, der im Verdacht steht, den Hormonstoffwechsel des Menschen zu stören. Praktisch wäre daher ein BPA-Schnelltest für Verbraucher. Vor diesem Hintergrund hat sich Wiebke Paul zunächst mit den üblichen Nachweisverfahren beschäftigt und photometrisch eine Farbreihe unterschiedlicher Konzentrationen erstellt. Dann analysierte sie BPA in Plastikflaschen sowie Plastiktellern und stellte fest, dass sich der Weichmacher bereits durch heißes Wasser leicht aus den Kunststoffen herauslöst. Um einen einfachen Schnelltest zu entwickeln, will sie die in herkömmlichen Tests üblichen Chemikalien durch weniger giftige Stoffe ersetzen.

Hydrophobe Methylcellulosegemische oder „Der wasserunlösliche Kleister“

Hydrophobe Methylcellulosegemische oder „Der wasserunlösliche Kleister“

Methylcellulose ist eine chemische Verbindung und Hauptbestandteil vieler Tapetenkleister. Wird das geklebte Material allerdings feucht, löst sich der Klebstoff auf. Um Klebestellen wasserfest zu machen, gingen Jörn Klaßen, Jan Klüver und Seray Baglar auf die Suche nach geeigneten Zusatzstoffen. Sie testeten verschiedene biologische Geliermittel und stellten fest, dass insbesondere Gelatine und Alginate die Methylcellulose gegenüber Wasser resistenter machen. Auf Basis der von den Jungforschern entwickelten Rezepturen könnten in Zukunft ökologische und preiswerte Kleber hergestellt werden, die auch Feuchtigkeit und Nässe standhalten.

Das Fachgebiet Chemie bietet Jungforschern viele Möglichkeiten

Jungforscherinnen und Jungforscher können organische und anorganische Reaktionen untersuchen oder ihr Augenmerk auf die analytische, synthetische, technische sowie die physikalische Chemie richten. Von einfachen Tests zu Hause bis hin zu aufwendigeren Versuchen in der Schule oder im Labor – alles ist möglich.

Disziplinen im Fachgebiet Chemie sind vor allem

  • Analytische Chemie
  • Angewandte Chemie
  • Anorganische Chemie
  • Biochemie
  • Makromolekulare Chemie
  • Organische Chemie
  • Physikalische Chemie
  • Theoretische Chemie

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Chemie?

Vom Wettbewerb grundsätzlich ausgeschlossen sind Projekte, die Teilnehmer oder Dritte gefährden. Dazu zählen Experimente mit Sprengstoff, Drogen oder radioaktiven Stoffen.

Weiterführende Informationen

Weiterführende Links


  •  2 Klicks für mehr Datenschutz: Erst wenn Sie den Schalter aktivieren, wird der Button aktiv und Sie können Ihre Empfehlung an ShareNetwork senden. Schon beim Aktivieren werden Daten an Dritte übertragen.
  •  
  • Zum Seitenanfang