Wie unter alten Kriegsveteranen, ist es auch bei Chemikern, wenn sie beisammensitzen nicht unüblich in der Vergangenheit zu schwelgen und Annekdoten und „Kriegsgeschichten“ aus der Laborausbildung während des Studiums auszutauschen. Und so kam mir gestern, als ich mit einem Kollgen bei einem Eis in der Sonne saß folgende Geschichte wieder in den Sinn:
Ein Studienkollege pflegte mal zu sagen: “Ich bin organischer Chemiker ! Ich kann machen, dass Luft stinkt” In der Tat hat die organische Chemie eine Mannigfaltigkeit von Gerüchen – vom himmlischen Wohlgeruch bis zum übelsten Höllenodem – im Repertoir.
Schon die Praktikanten im chemischen Nebenfachpraktikum stellen Birnenester her (oder auf chemisch: iso-Amylacetat), dessen Geruch irgendwo zwischen extrem künstlichen Birnenaroma marke Fruchtzwerg und Eisbonbons angesiedelt ist. Auch beliebt: Ethylbutyrat… Riecht fast authentisch nach Ananas. Doch entfernen sie mal den Alkohol aus den Estern… Was übrig bleibt riecht nicht mehr lecker. Spaltet man das Ethylbutyrat, erhält man Ethylalkohol (geruchlich ja ganz ok) und eben Buttersäure, welche unsere olfaktorischen Rezeptoren mit dem Aroma von frisch Erbrochenen umschmeichelt. Einen Kohlenstoff wenig und wir erhalten Propionsäure… Eine tragende Geruchskomponente von überreifem Käse und Schweißfüßen. Nicht schön, aber noch harmlos.
Ein Hauch von Schwefel liegt in der Luft
Mehr Bumms hat da schon die Schwefelchemie. Ein Umstand, der selbst einem Chemie-Laien bekannt sein dürfte… Knoblauch… Zwiebel… Alles Düfte, die sich der Macht des Schwefels bedienen. Ein Geschickter Kunstgriff von Mutter Natur um sich Fraßfeinde vom Leibe zu halten. Sobald man Knobi und Zwiebel mit Zähnen oder Messer zu Leibe rückt, wird eine geruchslose, aber dennoch schwefelhaltige, Aminosäure gespalten und es entsteht ein Aroma, dass einem die Tränen in die Augen treibt.
Glücklicherweise habe ich beruflich nur noch wenig mit Schwefelchemie zu tun. Doch als Praktikant hatte ich mal das zweifelhafte Vergnügen ein Sulfid als Liganden für einen Metallkomplex basteln zu dürfen. Für den Laien: Sulfide sind Stoffe, die sich vom Schwefelwasserstoff, einem Fäulnisgas mit dem Geruch von faulen Eiern, ableitet und die Aromapalette von gekochtem Kohl, faulen Eiern und Knoblauch abdecken.
Trotz höchster Vorsicht und Benutzens zweier Lagen Handschuhe damals, haben meine Hände intensiv nach zu lange gekochtem Kohl gestunken. Konsequenz: Wo man hinkommt, wird sofort ein Platz frei und die eigene Freundin verweigert einem den Begrüßungskuss und verbannt einen auf das Sofa am anderen Ende des Raums. Ja, Schwefelchemie kann einsam machen.
Vielleicht hat es deswegen auch fast 100 Jahre gedauert, bis die Inhaltsstoffe des Stinktiersekrets vollständig analysiert waren: Kaum hatte sich ein wagemutiger und vermutlich auch schwer verschnupfter Chemiker daran gegeben, die Emissionen des Stinktiers genauer unter die Lupe zu nehmen, kam es nicht selten vor, dass dieser von seinem beruflichen Umfeld (teilweise unter Gewaltandrohung) dazu genötigt wurde, dieses übelriechende Projekt wieder zu stoppen.
Schlimmer geht immer…
Die absolute Pole-Position in der Kategorie Superstinker (zumindest in meinen Augen) belegt aber eine ganz andere Geruchsnote. Isocyanide… Die ungeliebten Geschwister der Cyanide (Derivate der Blausäure, giftig aber von erträglichem Geruch). Schwer zu beschreiben wonach Isocyanide riechen… Ein absolut durchdringender, fremdartiger und ultimativ widerwärtiger Gestank. Cyclohexylisocyanid… Das war das einzige Mal, dass ich wegen eines Geruchs das Labor fluchtartig verlassen musste, weil ich sonst in den Abzug gekotzt hätte. Guter Grund also diesen Mief zu meiden und jegliche Arbeit damit kategorisch zu verweigern. Sehr zu meinem Leidwesen holte mich der Superstinker jedoch wieder ein: Während meiner PostDoc Zeit musste ausgerechnet mein direkter Labornachbar diese Stinkbombe zu seinem Lieblingsreagenz machen, wodurch mir sicherlich so manche ungeplante Kaffeepause beschert wurde, um die Zeit auszusitzen bis das Isocyanid sich wieder verduftet hatte.
Und meine Abneigung ist sicherlich nicht unbegründet: So schreibt ein Geruchs- und Aromaexperte darüber folgendes:
[Isonitriles] are just the Godzilla of smells, you can’t believe how awful they smell, they make you vomit your guts out instantly.
aus: C. Burr, The Emperor of Scent: A Story of Perfume, Obsession, and the Last Mystery of the Senses
Wir sehen also, nichts womit man sich bei seinen lieben Labornachbarn Freunde macht. Kein Wunder, dass manche Leute es deswegen vorziehen, dieses Teufelszeug Sonntags zu destillieren, wenn sonst niemand im Labor ist. Noch drastischer werden die olfaktorischen Qualitäten dieser Superstinker von Davis und Yelland schon im Jahre 1937 beschrieben:
n-Butyl isocyanide proved to be so disagreeable to manipulate that none of its physical constants except boiling point were determined. Even when a hood with an extra forced draft was used, the odor pervaded the laboratory and adjoining rooms, deadening the sense of smell and producing in the operator, and in others, severe headaches and nausea which usually persisted for several days.
— Davis & Yelland J. Am. Chem. Soc. 1937, 59, 1998.
n-Butyl, eine Kette von vier Kohlenstoffen, das scheint eine ideale Grundlage in Sachen Gestank zu sein. Denn neben dem üblen Aroma, macht erst ein entsprechendes Ausbreitungsverhalten aus einem üblen Geruch einen wahren Superstinker. Eine infernalische Geruchsnote wird erst richtig heimtückisch, wenn diese über ein optimales Verhältnis von Flüchtigkeit und Persistenz verfügt. Kleine organische Moleküle sind leicht flüchtig… Bedeutet: Werden sie freigesetzt, verbreiten sie sich relativ schnell und verpesten die ganze Umgebung, oder in anderen Worten: ein Tropfen und die ganze Bude stinkt. Das hat allerdings auch Vorteile… Nach kurzem, aber intensivem Gestank, bleibt dieser nicht lange bestehen, weil er relativ schnell verfliegt. Größere Moleküle haben hingegen die umgekehrte Eigenschaft: Sie verdunsten zwar nicht so schnell und sind nur in der direkten Nachbarschaft der Quelle intensiv zu riechen, sind aber ziemlich hartnäckig, so dass man recht lange noch „Freude“ an ihnen hat. Hat man sie einmal in der Nase, wird man den Geruch auch bei reichlicher Frischluftzufuhr nicht so schnell wieder los. Hier besitzt der Butylrest (C4) das beste von beiden Eigenschaften… Flüchtig genug um zu stinken wie ein ganz Großer und in dieser Eigenschaft sehr ausdauernd.
Jeder Chemiker kennt es… Man kommt auf eine Party und begegnen dort Nicht-Chemikern. Man stellt sich vor, beginnt mit freundlichem Smalltalk und kommt im Zuge dessen auf das Thema Beruf zu sprechen. Auf die Antwort man sei Chemiker folgt, ganz in Übereinstimmung mit den gängigen Klischees, erstaunlich oft eine von zwei Fragen:
Ist bei Dir schon mal etwas explodiert ?
Kannst Du / Hast Du schonmal irgendwelche lustigen Drogen in deinem Labor hergestellt ?
Befassen wir uns einmal mit Frage 2: Ja, können kann der Chemiker Vieles. Auch Drogen herstellen. Aber nur weil er alles herstellen kann, heißt das noch lange nicht, dass er das auch wirklich tun sollte. Selbst in Vorstellungsgesprächen ist man vor solchen Fragen nicht gefeit:
„Würden sie sagen, dass die Synthese von Drogen eine lohnenswerte Tätigkeit ist ?“
Nein, würde ich nicht. Mal ganz abgesehen davon, dass so etwas verboten ist: Organische Synthese ist ein aufwendiges, oft mühevolles und ohne das richtige Equipment und Infrastruktur auch gefährliche Tätigkeit.
Und doch: Immer wieder hört man in den Nachrichten von illegalen Drogen-„Laboren“ und beschlagnahmten synthetischen Drogen, allen voran Methamphetamin – alias: Meth oder Crystal. Das goldene I-Tüpfelchen setzt dem ganzen noch die sehr populäre Serie Breaking Bad auf: Ein an Krebs erkrankter Chemielehrer steigt in die illegale Produktion von Crystal Meth ein, um mit den Erlösen den Unterhalt seiner Familie nach seinem Ableben zu finanzieren.
Methamphetamin – Was ist das ?
Wie findet man synthetische Substanzen, die in unserem Organismus biologisch wirksam sind ? Natürlich kann man den Brute-Force-Ansatz wählen und mit riesigem Aufwand eine große Substanzbibliothek testen, bis man einen Treffer landet. Die Pharmaindustrie nennt sowas High Troughput Screening.
Einfacher hat man es aber, wenn man bereits einen wirksamen Naturstoff zur Vorlage hat, von dem man sich strukturell inspirieren lassen kann. In unserem Fall wäre dies die Substanzklasse der sogenannten Phenethylamine, mit bekannten Vertretern wie dem Dopamin (ein erregend wirkender Neurotransmitter) oder dem Adrenalin (das bekannte Stresshormon, welches in Ausnahme Situationen die Herzfrequenz steigert und die versteckten Energiereserven freisetzt).
Wir sehen, das grundlegende Strukturmotiv ist immer gleich: eine Stickstoff-Gruppe (Amin) verbunden über eine C2H4-Kette (Ethyl) mit einem Phenyl-Ring = Phenethylamin.
Dementsprechend ist es ein gängiger Ansatz ausgehend von einer solchen Leitstruktur durch strukturelle Modifikationen, die Eigenschaften eines Wirkstoffs für die geplante Anwendung zu modifizieren.
Ausgangspunkt der Aktivitäten, die letztendlich zur Entdeckung des Methamphetamins und dem engverwandten Amphetamin führten, war die Suche nach dem Wirkstoff in der Pflanze Meerträubel (lat. Ephedra). Es war bekannt, dass diese Pflanze als Arznei bei der Behandlung von chronischer Bronchitis und auch leichten Formen des Asthmas nützlich ist. Dies nahm 1885 der Japaner Nagayoshi Nagai, der damals als wissenschaftlicher Assistent in den Labors der Humboldt Universität tätig war, zum Anlass den Wirkstoff im Meerträubel, das Ephedrin, zu isolieren. Größerer Erfolg war ihm jedoch damit nicht beschieden, da sich sein extrahierter Naturstoff in der praktischen Anwendung gegen das bereits bestens etablierte Adrenalin nicht durchsetzen konnte. Dies mag Nagai dazu bewogen haben das Ephedrin chemisch zu modifizieren, um seine Wirkung zu steigern. Dies gelang ihm schließlich in Form des Methamphetamins. Da sich aber auch dafür (vorerst) keine praktische Anwendung finden lassen konnte, geriet es erst einmal in Vergessenheit.
Erst als 1919 Akira Ogata, ebenfalls ein Japaner und Schüler Nagais, sich erneut mit dem Ephedrin beschäftigte und im Rahmen dessen auch erstmals eine kristalline, sehr reine Form des Methamphetamins herstellte, wurde man sich der ausgeprägten stimulierenden Wirkung gewahr. 1921 führte daher das japanische Pharmaunternehmen Dainippon Sumitomo Seiyaku das Medikament Philopon / Hiropon (jpn. hirō Müdigkeit + pon mit einem Schlag = ‚Müdigkeit verschwindet mit einem Schlag‘) auf den Markt.
Und hier offenbart sich uns, welch kuriose Wendungen die Geschichte mitunter nehmen kann. Was heute zu Recht eine verrufene, gefährliche Droge ist, war dereinst mal ein gerühmtes Medikament. Ein Schicksal, was im übrigen gar nicht so selten vorkam. Auch Heroin war einmal ein Medikament.
Auch in Europa wurde man auf das neuartige Stimulans aufmerksam und begann es zunächst zur psychiatrischen Behandlung zu vermarkten.
Größere Bekanntheit erlangte Methamphetamin doch erst, als sich die deutschen Temmler-Werke damit befassten und Methamphetamin ab 1938 unter dem Namen Pervitin auf den deutschen Markt brachten. Pervitin erfreute sich offenbar relativ schnell einer gewissen Popularität als rezeptfreier Muntermacher. Zur Wirksamkeit lässt sich zum Beispiel bei Wikipedia lesen:
N-Methylamphetamin unterdrückt Müdigkeit, Hungergefühl und Schmerz. Es verleiht kurzzeitig Selbstvertrauen, ein Gefühl der Stärke und dem Leben eine ungewohnte Geschwindigkeit.
Man kann sich demnach vorstellen, dass gerade Personen, die Stress ausgesetzt sind und sich zu Höchstleistung motivieren müssen, empfänglich für eine solche Pille sind. Offenbar zählte man auch Hausfrauen zu dieser Zielgruppe, da es zumindest zeitweise unter dem Namen Hausfrauenschokolade mit Pervitin versetzte Pralinen kaufen konnte. Ergo: Pervitin belegte eine ähnliche Marktnische wie heutzutage die Energy Drinks.
Die Zielgruppe der sog. Fliegerschokolade: die deutsche Luftwaffe
Aber der sicherlich größte Abnehmer war in dieser Zeit ein anderer. Denn 1938 begann bekanntlich der 2. Weltkrieg. Unterdrückte Müdigkeit, Selbstvertrauen und ein Gefühl von Stärke… Kein Wunder, dass die Wehrmacht auf Pervitin aufmerksam wurde und ihren Soldaten die Droge ins Marschgepäck packte, damit Piloten die ganze Nacht durchfliegen konnten und Panzerfahrer sich idealerweise in furchtlose Kampfmaschinen verwandelten. Typische Spitznamen unter den Soldaten waren demnach Herman-Göring-Pille (der selbst wohl einen großen Verbrauch an dieser Droge hatte) oder Panzerschokolade.
Doch der allzu sorglose Umgang mit Methamphetamin hat seine Schattenseiten. Das erste Problem ist relativ logisch und erfordert kein großes Fachwissen: Da die Droge im Konsumenten keine neue Energie erzeugt, sondern die Effekte der Erschöpfung unterdrückt, kehrt diese verstärkt in Form eines Hangovers nach Abklingen der Wirkung wieder auf. Das so etwas auf Dauer nicht gut gehen kann liegt auf der Hand. Erschwerend kommt aber noch hinzu, dass Methamphetamin stark suchterzeugend ist und regelmäßiger Konsum zu einem Gewöhnungseffekt führt, der ein stetes anheben der Dosierung nötig macht, um die angestrebte Wirkung zu erzielen.
Der Katalog der potentiellen Nebenwirkungen, insbesonders bei höheren Dosierungen hat es auch in sich: Persönlichkeitsveränderungen, Paranoia und Psychosen (inkl. Delirium, Halluzinationen und gewalttätigem Verhalten), Gehirnläsionen (inkl. strukturellen Veränderungen und Reduktion der Gehirnmasse und Blutungen). Der Katalog ist relativ umfangreich und lässt sich kurz zu „allgemeiner psychischer und physischer Verfall“ zusammenfassen.
Erratisches und aggressives Verhalten, wie es mit starkem Konsum einher geht, konnte man in jener Zeit auch Hitler und Hermann Göring attestieren, denen man besonders gegen Ende des 2. Weltkriegs einen starken Konsum dieser Droge zuschreibt. Sicherlich ist dies nicht die alleinige Ursache für deren Gräueltaten, aber der Methamphetaminmißbrauch hat garantiert dazu beigetragen.
Letztendlich konnte man die Nebenwirkungen und das Mißbrauchspotential nicht wegdiskutieren und man stellte Pervitin unter Rezeptpflicht. Dennoch blieb es auch nach dem Krieg weiter im Einsatz. Bis in die 1970er Jahre wurde es von Bundeswehr und NVA „für den Ernstfall“ bevorratet. Bei der NVA blieb es bis 1988 Bestandteil des Verbandssatzes im Sanitätswesen.
Auch andere Personen der Zeitgeschichte kamen mit Pervitin in Berührung. Konrad Adenauer, erster Bundeskanzler und Gründervater der Bundesrepublik Deutschland, soll gelegentlich zu einer Tablette Pervitin zur Leistungssteigerung gegriffen haben, wie jüngst aus den Tagebüchern seines Sohnes bekannt wurde.
Und wenn man an Leistungssteigerung denkt, dann ist der Gedankensprung zu Doping und Sport nicht weit. Es ist also kaum verwunderlich, dass auch mancher Sportler auf die Idee kam seiner Fitness mit Pervitin etwas auf die Sprünge zu helfen. Es ist dennoch erschütternd, wenn ein sportliches Idol vieler plötzlich dabei erwischt wird vor dem Wettkampf ins Medizinschränkchen gegriffen zu haben. Sicherlich ein besonders krasses Beispiel für ein solches Phänomen sind die viel gerühmten Helden des Wunders von Bern. So sollen 1954 einige der Nationalspieler an Gelbsucht erkrankt sein, nachdem der Mannschaftsarzt Franz Loogen ihnen „Vitamin C“ Injektionen aus einer verunreinigten Spritze verabreicht haben soll. Wenige Monate zuvor hatte man an der Universität Freiburg in einer lange unter Verschluss gehaltenen Studie unter dem Titel „Die Wirkung von Dopingmitteln auf den Kreislauf und die körperliche Leistung“ herausgefunden, dass Pervitin Injektionen die Leistungsfähigkeit eines austrainierten Sportlers um bis zu 25% steigern kann. Dies ist natürlich kein Beweis für Doping bei der Fußballnationalmannschaft, warf aber doch gewisse Fragen auf.
Ein besonders tragisches Beispiel ist der Profi Boxer Josef „Jupp“ Elze, der bei seinem Kampf gegen den Italiener Carlo Duran 1968 nach 150 (!) Kopftreffern zu Boden ging und schließlich an Gehirnblutungen erlag. Während vermutlich jeder andere bereits deutlich vorher kampfunfähig gewesen wäre, sorgte der Umstand, dass Elze mit Pervitin gedopt war, dass er bis zum bitteren Ende seine Verletzungen nicht bemerkte und damit als erster Dopingtoter der deutschen Sportgeschichte in die Historie einging.
Mittlerweile hat die Anwendung von Amphetamin als Arzneimittel in Deutschland ein Ende, da es im Betäubungsmittelgesetz als nicht verschreibungsfähig gelistet ist. Zu groß ist die Gefahr des Missbrauchs der stark suchterzeugenden Substanz.
Der illegale Einsatz als Droge ist jedoch ungebrochen. Gerade in unserer heutigen schnelllebigen Zeit, mit stetig steigenden Anforderungen an den Einzelnen, scheint ein Mittel mit dem man sich zu vermeintlicher Höchstleistung dopen kann einen besonderen Reiz zu besitzen.
Der Name Pervitin ist verschwunden, an seine stelle getreten sind die mittlerweile besser bekannten Namen Meth, Crystal Meth, Crystal, Yaba, Crank oder Ice. Bezeichnungen, die daher rühren, dass Amphetamin in seiner besonders reinen Form in klaren, farblosen, eben eisartig aussehenden, Kristallen vorliegt.
Während es zwar auch Konsumenten gibt, die Crystal oral einnehmen oder spritzen (ähnlich dem Pervitin), wird die Droge heutzutage (und so auch in Breaking Bad zu sehen) eher geschnupft oder mit einer speziellen Pfeife (Ice pipe) geraucht. Diese Konsumformen besitzen die Eigenschaft, dass die Wirkung sehr schnell und intensiv eintritt (Kick). Nicht nur dies allein, sondern auch der Umstand, dass der nachfolgende Hangover relativ ausgeprägt auftritt, tragen dazu bei, dass schnell eine psychische Abhängigkeit eintritt. Ebenso trägt eine schnelle Tolleranzbildung, d.h. eine Gewöhnung des Organismus an die Droge, und die damit einhergehende Dosissteigerung, um die gewohnten Effekte zu erzielen, zu einem Eskalieren des Konsums. Chronische Folgen eines starken Konsums sind u.A. Abmagerung, Zersetzung der Schleimhäute in Mund und Nase, Ausfall der Zähne (Meth mouth) und allgemeiner psychischer Verfall. Tatsächlich ist laut einer Studie aus dem Jahr 2010 Meth eine der Drogen mit dem höchsten Eigenschädigungspotential.
Der schädigende Effekt ist aber nicht allein auf die Droge zurück zuführen, sondern auch auf die Art und Weise, wie sie in den Verkehr kommt: illegale Drogenküchen.
Breaking Bad
Im Unterschied zu Drogen wie Cannabis, Salvia divinorum oder Magic Mushrooms, die direkt aus Pflanzenteilen (oder Pilzen) gewonnen werden, ist Crystal eine synthetische Droge. Sprich: Der Wirkstoff wird nicht in der freien Natur gefunden, sondern wird in einem Labor, einem pharmazeutischen Wirkstoff nicht unähnlich, hergestellt. Man kann sich natürlich vorstellen, dass bei Pharmazeutika höchste Reinheitsanforderungen gelten, um unerwünschte Nebeneffekte durch Verunreinigungen zu vermeiden. Hierfür braucht es nicht nur Erfahrung, sondern auch oft geeignete, saubere Ausgangsmaterialien und das notwendige technische Equipment. Sprich: Es ist aufwendig und teuer.
Dem illegalen Drogenkoch steht ein solches Equipment und die notwendigen Materialien nicht zwangsläufig zur Verfügung. Dies liegt unter Anderem schon mal daran, dass ein Teil der Ausgangsmaterialien (eben WEIL es Ausgangsmaterialien für die Drogenherstellung sind) unter Überwachung stehen und nicht einfach von jedermann erworben werden können. Selbst industrielle Verwendender mit einem legitimen Ansinnen müssen eine entsprechende Endverbleibserklärung abgeben, bevor sie diese Materialien kaufen können. Der Drogenkoch muss also improvisieren. Und dieses Improvisieren der Zutaten kriegen wir in Breaking Bad auch verschiedentlich zu sehen. Etwa die Beschaffung von Pseudoephedrin in Form von Erkältungsmedizin. Doch dies ist einfacher gesagt als getan, da man nicht mal eben die Apotheke leerkaufen kann, ohne Verdacht zu erregen. Daher muss dies immer in kleinen Mengen aus verschiedenen Quellen erfolgen. Und selbst dann muss der benötigte Ausgangsstoff erstmal aus dem Medikament abgetrennt werden.
Kann man die Zutaten nicht durch ein solches geschicktes Taktieren beschaffen, muss man das Rezept anpassen. Auch etwas, was einen Laien vor ein Problem stellt. Hierfür bedarf es schon ein ordentliches Maß an chemischer Expertise. In den dunklen Ecken des Internets findet man zwar reichlich Vorschläge, aber ob diese immer etwas taugen ist fraglich. Selbst wenn man ein Work-around für sein Problem findet, bedarf chemische Synthese schon ein gewisses Maß an Erfahrung, um auf unliebsame Überraschungen angemessen zu reagieren, wenn mal etwas nicht so läuft wie geplant.
Professionelles Laborequipment lässt sich zwar leichter beschaffen, ist aber unter Umständen teuer. Man kann sich zwar heute – Ebay sei Dank – ein mit dem grundlegenden Equipment ausstatten. Es gibt aber auch Länder, in denen solche Einkäufe bereits das Interesse der Polizei erregen kann. In manchen Staaten der USA z.B. ist es undenkbar, dass eine Privatperson ein legitimes Interesse haben könnte sich Glasgeräte für ein chemisches Labor zu erwerben. Ergo: Auch hier wird mit den verschiedensten Kunstgriffen improvisiert. Je weiter man sich von der idealen Laborvorschrift entfernt, desto schwieriger wird es ein Produkt in Pharmaqualität zu erhalten. Mangelnde Erfahrung mit Laborarbeit oder billigende Inkaufnahme mangelnder Qualität tun ihr Übriges. Überhaupt: Ohne Instrumente zur instrumentellen Analytik (z.B. den aus Film & Fernsehen bekannten Gaschromatographen) ist es ohnehin nicht ganz so einfach die Reinheit seines Produktes zu überprüfen. Neben dem gewünschten Wirkstoff kann noch allerhand sehr unschöne Verunreinigungen enthalten sein. Ein Beispiel, was die Konsequenzen solcher Verunreinigungen sein können, sieht man anhand der in der jüngeren Vergangenheit in den Medien sehr präsenten Droge Krokodil, die ebenfalls aus improvisierten Drogenküchen stammt: Gewebsnekrosen an der Injektionsstelle, Nierenschäden und Schlimmeres. Sicherlich keine gute Strategie, um sich nachhaltig einen Kundenstamm aufzubauen.
Da die entsprechenden Prozesse aber auch die Handhabung von Gefahrstoffen beinhalten, ist nicht nur der Konsument, sondern auch der Drogenkoch einer Gefahr ausgesetzt. Feuergefahr und unbeabsichtigte Aufnahme toxischer Substanzen über Haut und Atemluft sind ohne umsichtiges Handeln und entsprechende Sicherheitsvorkehrung durchaus reale Gefahren. Letztendlich wird oft auch die Umwelt beeinträchtigt, da chemische Synthese gefährliche Abfälle erzeugt, die aus Gründen der Tarnung nicht fachmännisch entsorgt werden, sondern oft in der Natur verklappt werden.
Diese Gefahren sind auch oft der Auslöser, der zur Entdeckung illegaler Drogenküchen führen, z.B. wenn Feuerwehr und Rettungskräfte zu Feuern oder Gefahrstoffereignissen gerufen werden, die aus solch illegalen Aktivitäten herrühren.
Ergo: Es ist zwar plausibel, dass ein Laie mit einem entsprechenden chemischen Kochrezept und einer improvisierten Ausrüstung Crystal Meth herstellt. Auch mag es unter den Chemikern entsprechende schwarze Schafe geben (a la Walter White), die ihr Können dazu einsetzen, um illegal Geld zu verdienen. Aber wer schon keine Skrupel hat sein Geld im Drogengeschäft zu verdienen, bei dem ist es auch fraglich in wie weit die Produktqualität über Profit Maximierung siegt.
Kommen wir mal wieder zur Chemie. Und zwar einem Aspekt der Chemie ohne den unser Alltag um einiges trister und im wörtlichen Sinn grau wäre: Farben !
Von den Buntstiften unseres Nachwuchses, über den Lack auf unserem Auto, der der Bemalung der Porzellantasse aus der wir jeden Morgen unseren Kaffee schlürfen, bis hin zu Farbstoff im Essen (weniger schön, wenn dieser synthetisch und künstlich zugesetzt ist). „Doch Halt !“, mag das da Mancher argumentieren, „Sind nicht auch die Blumen auf der Wiese oder z.B. die Flügel des Schmetterlings schön bunt und farbenfroh?“. „Völlig richtig“, antwortet da der Chemiker, „aber wir wollen auch nicht vergessen, dass Mutter Natur eine sehr begabte Chemikerin ist !“.
Warum ist Farbe bunt ?
Alle Farbe steckt im Licht. Klingt erst einmal ziemlich esoterisch, aber im Dunkeln ist bestenfalls gut munkeln, aber ohne Licht sieht man nun mal nichts. Guckt man sich das Sonnenlicht an einem klaren Sommertag an, dann erscheint es farblos. Betrachtet man es jedoch durch ein Prisma, dann sieht man, dass das weiße Licht aus mehreren farbigen Komponenten zusammen gesetzt ist oder präziser ausgedrückt: das weiße Licht (polychromatisch = vielfarbig) ist eine Überlagerung von Licht mehrerer Wellenlängen. Licht einer einzigen Wellenlänge (monochromatisch), wie z.B. 450 nm ist zum Beispiel blau-violett, während solches mit der Wellenlänge 600 nm rot-orange ist.
Absorption !
Kommen wir nun zu den Farbstoffen. Wir können einen Gegenstand sehen, wenn Licht auf ihn fällt und er dieses zu uns reflektiert. Werden alle Wellenlängen reflektiert, erscheint der Gegenstand weiß. Absorbiert der Gegenstand jedoch bestimmte Wellenlängen, d.h. entfernt er diese aus dem reflektierten Licht, nehmen wir ihn als farbig wahr. Fällt das Licht z.B. auf einen roten Apfel, schluckt dieser die blauen und grünen Anteile und wir sehen die Farbe Rot, also die Komplementärfarbe zu Blau-Grün. In der Regel ist dieses rote Licht aber trotzdem nicht monochromatisch, sondern enthält immer noch eine Kombination zahlreicher Wellenlängen, erscheint uns aber aufgrund des Nichtvorhandenseins der Komplementärfarben trotzdem rot. Man spricht hier auch von subtraktiver Farbmischung, weil bestimmte Farben aus dem Licht abgezogen, sprich subtrahiert werden.
Elektromagnetische Strahlung von Radiowellen bis zur Gamma-Strahlung – in der Mitte: sichtbares Licht !
Jetzt wird’s physikalisch
Damit ein Stoff Licht absorbieren kann, benötigt er einen Chromophor (griechisch χρῶμα chrṓma ,Farbe‘, φορός phorós ‚tragend‘). Dies ist ein strukturelles Element mit delokalisierbaren pi-Elektronen, oder einfacher ausgedrückt mit „beweglichen“ Elektronen, die man durch Zuführung von Energie aus ihrem Grundzustand in ein energetisch angeregten Zustand heben kann. Je größer die Lücke zwischen diesen Zuständen ist, die überbrückt werden muss, desto mehr Energie in Form von Licht ist notwendig. Am energiereichsten ist blaues Licht (kurze Wellenlänge), während rotes Licht (große Wellenlänge) am anderen Ende der Energieskala liegt. Dabei wird immer nur die Wellenlänge absorbiert, deren Energie der Lücke zwischen den Zuständen des Chromophors entspricht. Ergo: Der Farbstoff absorbiert nur ganz bestimmte Wellenlängen aus dem polychromatischen Licht und es entsteht ein ganz bestimmter Farbeindruck. Besonders ausgedehnt ist der Chromophor im Graphit, welches eine Blätterteig-artige Struktur aus mehreren Lagen eines aus Benzolringen aufgebauten Wabenmusters ist. Hier sind die Elektronen besonders stark delokalisiert, weswegen ein sehr breites Spektrum an Wellenlängen absorbiert wird. Graphit ist deswegen schwarz.
Natürlich behält das angeregte Elektron nicht die Energie, sondern gibt diese nach kurzer Zeit wieder ab (ansonsten wäre die Fähigkeit zur Absorption irgendwann erschöpft und unser Farbstoff irgendwann nicht mehr farbig). Die Energie wird in den meisten Fällen in Wärme umgewandelt, kann bei besonderen Farbstoffen aber auch auf anderen Wegen, z.B. durch Aussenden von farbigem Licht wieder abgegeben werden. Dies kennen wir z.B. von Banknoten, die wenn wir sie mit UV-Licht bestrahlen fluoreszieren oder von den beliebten Leuchtsternen, die, einmal mit Licht „aufgeladen“ gelb-grün an der Kinderzimmerdecke leuchten (Phosphoreszenz).
Tintenblau und weißer Killer
Bleiben wir bei organischen Farbstoffen und dort bei einem besonders bekannten Beispiel: der blauen Tinte aus dem Füllfederhalter, die vermutlich jeder einmal beim Schreibenlernen in der Grundschule benutzt hat (bevor man später zu Kuli und/oder Finelinerstiften umgestiegen ist). Hier kommt z.B. der Farbstoff Wasserblau zum Einsatz, der nicht nur schön blau und relativ ungiftig ist, sondern auch wasserlöslich.
Wasserblau – mit und ohne Tintenkiller
Sehr zur Freude vieler Grundschüler besitzen nun dieser Triphenylmethan-Farbstoff den Vorzug, dass man ihn mit einem Tintenkiller bearbeiten kann, wodurch das Geschriebene unsichtbar wird. Hässliche Tintenkleckse und Schreibfehler können so diskret kaschiert werden.
Diese bereits im Kaiserreich unter dem Namen Radierwasser auf den Markt gekommenen Präparate funktionieren dadurch, dass an das zentrale Kohlenstoffatom eine OH-Gruppe oder eine Sulfitgruppe angelagert wird, wodurch die für den Chromophor notwendige Kette von Doppelbindungen unterbrochen wird und der Farbstoff farblos wird.
Doch Obacht ! Das Geschriebene verschwindet nicht, sondern wird nur unsichtbar ! So lässt sich das vermeintlich Gelöschte durch Salzsäure- oder Essigdampf, sprich durch Einwirkung einer Säure wieder zum Vorschein bringen, indem der ursprüngliche Farbstoff regeneriert wird. Auch ein jahrelanges Liegen an Luft kann durch Oxidation die Schrift zumindest teilweise wieder sichtbar machen.
Dies geht natürlich nicht nur mit blauer Tinte: Prinzipiell geht dies auch mit anderen geeigneten Triphenylmethan-Farbstoffen. Ein Beispiel, dass ich aus eigener Anschauung aus meiner Kindheit her kenne sind die Malmäuse und der Löschkater:
Malmäuse – Ein Hoch auf die 80er
Elf farbige Filzstiftmäuse, die von ihrem Antagonisten dem weißen Löschkater getilgt werden. Leider betrachtete meine Mutter die enthaltenen Chemikalien mit einer gehörigen Portion Argwohn, weswegen der Löschkater, der faszinierendste Teil des Sets, leider unter Verschluss blieb.
Geheime Botschaften
Hier sind wir dann auch nicht mehr weit von Geheimtinten entfernt, also Tinten, die im getrockneten Zustand farblos sind und erst durch Behandlung mit einem Reagenz wieder sichtbar werden. Nimmt man zum Beispiel die farblose Form des pH-Indikators Phenolphthalein zum Schreiben und bedampft das Schriftstück später mit Ammoniak, tritt die Schrift violett hervor. Alternativ kann man auch seine Nachricht mit einer schwachen Säure auf Papier schreiben. Erwärmt man den Brief dann später, beginnt das Papier sich an der beschrifteten Stelle zu zersetzen und färbt sich braun. Ein beliebter Versuch für Kinder benutzt hierfür z.B. Zitronensaft und ein Bügeleisen.
Da sich solche Tinten ausgezeichnet für den diskreten Versand von pikanten Liebesbriefen eignen, bürgerte sich auch der Begriff „sympathetische Tinte“ (von griech. Sympatheia „Zuneigung“) ein. Der römische Dichter Ovid empfahl hierfür auch die Benutzung von Milch, die sich durch Bestäuben mit Ruß wieder sichtbar machen lassen sollte. Einen ähnlichen Verwendungszweck hatten sogenannte Damentinten: Hier war die Nachricht zunächst offen lesbar, verblasste aber mit der Zeit durch offenen Zutritt von Luft. Also ideal um dem Liebhaber zu schreiben, ohne für den Vormund oder den gehörnte Ehemann später verfängliche Schriftstücke zu hinterlassen. Also eine frühe Form des heute benutzten Snapchats.
Bunte Tinte ? Nicht für Jedermann !
Warum sich bei der Tinte letztendlich der Farbton Blau durchgesetzt hat, ist durch einfache Google-Recherche nicht ganz zu klären, wenn auch sich diverse Hinweise finden lassen. Erst einmal: Früher war Tinte eher braun bis schwarz. Synthetische Farbstoffe kamen erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts auf und begründeten den Aufstieg der chemischen Industrie. Davor beinhalteten Tintenrezepturen schwarzen Ruß und/oder ein Gemisch aus Eisen(II)sulfat und den Saft von Galläpfeln. Zunächst war eine solche Eisengallustinte eher von schwacher Farbe, aber sobald das Eisen vom Luftsauerstoff in die Oxidationsstufe III oxidiert wurde, bildete sich mit der Gallussäure aus den Galläpfeln ein schwarzer, unlöslicher und damit dokumentenechter Farbstoff. Nachteil: Bekleckerte Textilien lassen sich nur schwer reinigen und das saure Eisensalz zersetzt über längere Zeiträume das Papier. Um der Tinte aber etwas mehr Farbkraft zu verleihen, bevor sie völlig oxidiert ist, setzte man der Tinte später den synthetischen Farbstoff Methylenblau zu. Der Eisenanteil hat sich dann im alltäglichen Gebrauch verloren, die blaue Farbe ist geblieben.
Wenn ich mich an meine Schulzeit erinnere, war die Benutzung von blauer Tinte bei Klassenarbeiten streng vorgeschrieben. Eben um eine zweifelsfreie Unterscheidung von der Korrektur des Lehrers mit roter Tinte zu gewährleisten. Grün war wiederum nur dem Schuldirektor vorbehalten.
Vorbild ist hier wohl die Vorschrift zu Aktenvermerken in Bundesministerien1: Grün bleibt dem Minister vorbehalten, Parlamentarische Staatssekretäre benutzen violett, Staatssekretäre nehmen den Rotstift, Abteilungsleiter blau und deren Unterabteilungsleiter benutzen den Braunstift, wenn sie am Seitenrand einen Vermerk anbringen. Ordnung muss schließlich sein.
Ein weiterer Vorteil von blauer Tinte gegenüber schwarzer, der aber erst in modernen Zeiten zum Tragen kam: Durch die Farbe der Tinte kann man das Original leicht von schwarz-weißen Fotokopien unterscheiden. Wobei dieser Vorteil durch das Aufkommen von preisgünstigen Farbdruckern sicherlich auch mittlerweile überholt ist.
Nachzulesen in Anlage 2 zu §13 Abs. 2 der Gemeinsamen Geschäftsordnung der Bundesministerien (GGO) ↩
Auch in mir steckt ein kleiner Nerd. Und als Chemiker ist es da nicht verwunderlich, wenn man eine Brotdose mit dem Periodensystem der Elemente besitzt.
Für viele macht diese tabellarische Übersicht über die Bausteine der Materie einen substanziellen Teil des Missvergnügens aus, den sie mit dem Chemieunterricht in der Schule verbinden. Geradezu unerträglich und extrem schwierig erscheint Ihnen der Gedanke als Chemiestudent das PSE auswendig zu lernen.
Doch so schwer ist dies gar nicht. Das geht sogar ohne die dahinter verborgenen Gesetzmäßigkeiten zu kennen. Wie so oft im Leben braucht man nur eine gute Eselsbrücke.
Spalte (1. Hauptgruppe, Wasserstoff & die Alkalimetalle):
Heisse Liebe Nachts Kann Räuber beim Cusehen Freuen1
Yvonne Zerstört Neben Modernster Technik RuRh–Poldis Silberne Cd
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Und das sind noch nicht mal alle Elemente. Es fehlen noch die seltenen Erden (Lanthanoide auf Fachdeutsch) und so einige radioaktive Strahlemänner. Uran & Plutonium fehlen z.B. in der Aufzählung. Insgesamt gibt es 118 Elemente. 80 davon sind stabil, 93 kommen natürlich vor, 25 können nur künstlich hergestellt werden. Die Herstellung neuer schwerer Elemente in Teilchenbeschleunigern scheint wohl eine Art Leistungssport und Wettstreit unter den Kernphysikern zu sein, denn in Flaschen füllen lassen sich diese Elemente wohl kaum. Nehmen wir zum Beispiel den jüngsten Sproß der Familie, Oganesson2 (Og, Ordnungszahl 118): Mit einer Halbwertzeit3 von kurzen 0,89 Millisekunden gehört es noch zu den stabileren superschweren Elementen. Da auch nur wenige Atome aufeinmal erhalten wurden, kann man verständlicherweise keine Chemie damit machen, so dass die Entdeckung dieses Elements von rein akademischem Interesse ist und nur zum Angeben in Wissenschaftlerkreisen taugt.
Aber es gab auch Zeiten, da kam die Wissenschaft mit deutlich weniger Elementen aus. Tatsächlich gab es bei den alten Griechen Anhänger der Theorie, dass alle Materie aus einem Urelement aufgebaut ist. Bei Thales von Milet war dies Wasser (ist in ausreichender Menge vorhanden), bei Anaximenes Luft (wird zum Mittelpunkt des Universums zu Wasser und Erde verdichtet) und bei Heraklit war es das sehr wandelbare Feuer.
Die klassischen 4 Elemente
An diesem Punkt kam nun Empedocles, der das ganze zur 4-Elementen-Lehre zusammenfasste: Im Prinzip beschreiben die 4 Elemente Eigenschaften, die unseren heutigen Aggregatzuständen entsprechen: Wasser ist flüssig, Erde ist fest und Luft ist gasförmig. (Feuer würde dem erst in jüngerer Zeit entdeckten Zustand Plasma entsprechen, kann aber im Kontext der alten Griechen erstmal ignoriert werden). Diese ewig existierenden und unveränderlichen Grundsubstanzen findet man dieser Lehre nun in verschiedenen Mischungsverhältnissen in allen uns bekannten Materialien. Dies ist im Grundgedanken gar nicht mal sooo weit von unserem heutigen Verständnis entfernt. Im Detail ist es zwar irgendwie logisch, aber dennoch falsch: Ist etwas fest & hart, enthält es ein großes Maß des Elements Erde, bei einer Flüssigkeit dominiert eher das Element Wasser und so weiter. Alkohol z.B., eine brennbare Flüssigkeit könnte dieser Logik folgend z.B. sowohl Wasser als auch Feuer enthalten.
Wenn man aber schon mal dabei ist ein System aufzustellen, dann kommt man schnell in Versuchung auch noch andere Aspekte damit zu erklären. Indem den Elementen bestimmte Gottheiten des griechischen Pantheons zugeordnet wurden, erhielten sie zusätzlich noch eine Reihe von Attributen und Eigenschaften: So lässt sich die Kraft des Feuers mit dem Göttervater Zeus in Verbindung bringen sowie mit den Eigenschaften Zielstrebigkeit, Kraft und Ehrgeiz. Luft ist flexibel, quirlig und veränderlich. Dementsprechend dauerte es nicht lange, bis man menschliche Gemütszustände oder auch medizinische Probleme mit einem Ungleichgewicht der Elemente zu erklären suchte und durch Zuführung des mangelnden Elements über eine seiner zahlreichen Mischformen dem Leiden entgegenwirken versuchte.
Wir sehen der Übergang zwischen Wissenschaft und Esoterik war fließend. Und der Weg vom Naturforscher und Universalgelehrten der Antike zum Alchemisten nicht weit. Doch vier Elemente reichten noch nicht aus. Die Alchemisten des Mittelalters bauten noch ein fünftes Element, den Äther, der den anderen ursächlich innewohnt und zur Umwandlung der Elemente beiträgt und demnach – sehr passend – auch Quintessenz genannt wurde.
So nahm der Hokus Pokus seinen Lauf, der zwar auch nützliche Dinge hervorbrachte, wie die Entdeckung des europäischen Porzellans durch den Alchimisten Böttger, aber mit der modernen Chemie bestenfalls nur rudimentäre Gemeinsamkeiten hatte.
Dies sollte sich erst mit dem Engländer Robert Boyle (1627 – 1692) ändern, der zwar noch versuchte die Elemente in einander umzuwandeln und Gold mit dem Stein der Weisen zu gewinnen, der aber in seinem Buch „The Sceptical Chymist“ (Der skeptische Chemiker) forderte, gründliche experimentelle Untersuchungen anzustellen und die 4-Elemente-Lehre der Antike ablehnte. Als Begründer der chemischen Analyse fand er heraus, dass sich z.B. Holz durch trockene Destillation in Kohle und „Holzgeist“4 zerlegen lässt und demnach kein Element sein kann.
Robert Boyle, der Skeptiker
Der Franzose Antoine Lavoisier (1743 – 1794) war es dann der erstmals die moderne Definition eines Elements als „Stoff, der sich nicht weiter in andere Stoffe zerlegen lässt“ festlegte. In eben jene Zeit fällt auch die beginnende Entdeckung vieler chemischen Elemente oder Identifikation bekannter Stoffe als solche. Nun füllte sich also der Baukasten der Chemiker und man gewann auch erste Erkenntnisse darüber, wie man aus diesen Bausteinen neue Substanzen erschafft. Es wurde gemessen, beobachtet und analysiert, was das Zeug hält. Mit der Definition des Elements, war es nicht mehr Weit bis zum Konzept des Atoms, welches von Dalton im Jahre 1809 postuliert wurde: „Elemente bestehen aus für das jeweilige Element charakteristischen, in sich gleichen und unteilbaren Teilchen, den Atomen“
Chemie war damit nicht mehr die Veränderung eines mehr oder minder esoterischen Fluidums, sondern die Umgruppierung dieser Bausteine, die in einem bestimmten festen Verhältnis erfolgt.
Anhand der gefundenen Eigenschaften der Elemente und ihrer Atommasse versuchte man nun eine Systematik aufzustellen, anhand derer man die Eigenschaften der Elemente erklären und auch vorhersagen könnte. Während erste Ordnungsversuche mehrere isolierte Gruppen von Elementen unter Anwendung verschiedener Ordnungskriterien hervorbrachten, waren es die Herren Meier und Mendelejew, die unabhängig von einander eine Tabelle aufstellten, die erstmals alle Elemente, sortiert nach ihrem Atomgewicht und gruppiert nach ihren Eigenschaften, beinhaltete und damit Grundlage für unser modernes Periodensystem bildet. Mit 63 Elementen war dies natürlich im Vergleich zum heutigen Stand der Technik noch unvollständig, was damals auch Mendelejew auffiel, da die Periodizität seines Systems einige Elemente vorhersagte, die noch nicht entdeckt waren.
Das Periodensystem: der moderne Nachkomme der Vier-Elemente-Lehre
Mit den stetig wachsenden Kenntnissen des Atombaus und der Quantenmechanik, konnte man auch schließlich recht genau erklären, wie es zur Systematik hinter dem Periodensystem kommt und warum die Elemente chemisch sich so verhalten wie sie es nun einmal tun.
Interessant wurde es dann 1896 als der Franzose Henri Becquerel die Radioaktivität entdeckt, die auf den Zerfall von Atomkernen zurückzuführen ist. Demnach war also die Atome doch nicht so unveränderlich wie ursprünglich angenommen. Ein radioaktives Element zerfällt unter Aussendung radioaktiver Strahlung in ein anderes Element.
Eine simplifizierte Skizze des Bohrschen Atommodells ist heute das Sinnbild für „Atom“
In dieser Zeit war es dann auch, dass der Brite Ernest Rutherford und der Däne Niels Bohr ein Modell darüber aufstellten, wie das Atom in seinem Inneren aufgebaut ist: Negativen Elektronen kreisen auf definierten Bahnen oder genauer gesagt Orbitalen um den positiv geladenen Atomkern, der wiederum aus weiteren Teilchen, den positiven Protonen und den neutralen Neutronen aufgebaut ist.5 Und unteilbar ist das Atom (von altgriechisch ἄτομος átomos‚ unteilbar) auch nicht, wie Otto Hahn und Fritz Straßmann 1938 experimentell mit der Entdeckung der Kernspaltung zeigen konnten.
Doch was man spalten kann, dass kann man doch auch sicher künstlich zusammenfügen? Tatsächlich gelang diese Umwandlung schon 1 Jahr vor der Kernspaltung, nämlich als es Segré und Perrier gelang das lange vergeblich gesuchte instabile Element Technetium aus einer mit schweren Wasserstoff beschossenen Molybdänfolie zu isolieren. Bei diesem Bestrahlungsvorgang wird ein Neutron & ein Proton in den Atomkern des Molybdäns eingebracht, wodurch das Technetium, das erste künstlich gewonnene Element, entsteht. Apropos künstlich… Wie kommt es, dass man die Nachbarelemente in der Natur findet und nur das Technetium selbst ins Dasein zwingen muss ? Dieses Element ist leider instabil und unterliegt radioaktivem Zerfall. Sprich: Lag es bei der Entstehung der Erde einmal im Erdreich vor, ist es mittlerweile zerfallen und wird nur in sehr geringem Maße wieder aus schwereren radioaktiven Elementen nachgebildet. Uran z.B. ist zwar ebenfalls instabil, doch sein Zerfall schreitet langsam genug voran, dass man es in der Erde finden kann.
Und wie so in der Wissenschaft nun einmal ist, kam es wie es kommen musste: Ist die Pionierarbeit erst einmal vollbracht, beackern auch andere Wissenschaftler das Feld. 118 Elemente zählt das Periodensystem nun und es wird fleißig weiter geforscht. Und so schließt sich der Kreis: Der Traum der Alchemisten, Elemente in einander umzuwandeln, wird Realität.
Ok. Eigentlich heißt es Zusehen, aber hier machen wir uns die phonetische Ähnlichkeit zwischen den Verb zusehen und dem Namen Cäsium zu nutze… ↩
Klingt, zwar wie der Name eines armenisch-georgischen Physikers, ist aber ein chemisches Element ↩
Zeitspanne, nach dem eine Menge eines radioaktiven Isotops zerfallen ist ↩
Vom fiesen Katzenjammer war hier ja schon mal die Rede. Typisches Symptom: Kopfschmerzen. Doch nicht nur nach übermäßigem Verzehr von alkoholischen Getränken brummt uns der Schädel. Gerade in unserer heutigen schnelllebigen Zeit leiden ca. 70 % aller Deutschen über anfallsweise auftretende Kopfschmerzen, allerdings besonders häufig bei Stadtbewohnern, Menschen zwischen 30-40 Jahren und Erwerbstätigen mit einem jährlichen Einkommen größer 3500 €. Also all jenen, denen man ein verstärktes Maß an Stress zutraut.
Passend zum Stress kann man den Kopfschmerz in 90 % der Fälle dem Spannungskopfschmerz zuordnen. Aber auch bei Aktivitäten, die manche Leute eher der Entspannung zuordnen, nämlich dem Geschlechtsverkehr, Stichwort: Sexualkopfschmerz. Während dem Klischee zufolge Frauen eher VOR dem Geschlechtsakt zu Migräne neigen, setzt der Sexualkopfschmerz vor Allem bei MÄNNERN WÄHREND des Akts außer Gefecht. Kuriose Welt…
Vermutlich wegen dem im Alltag nicht ungewöhnlichen Auftreten von Kopfschmerz gibt es vermutlich nur wenige Medikamente, die ähnlich bekannt und verbreitet sind, wie die Kopfschmerztablette. Allen voran bekannte Wirkstoffe wie Aspirin, Paracetamol und Ibuprofen.
Aspirin (aka Acetylsalicylsäure)
Bereits im Altertum benutzte man einen Sud aus Weidenrinde in Wasser, um leichte Schmerzen zu bekämpfen und Fieber zu senken. Schon Hippokrates (der als Vater der modernen Medizin und Namenspate des hippokratischen Eids gilt) hatte Weidenrinde in seinem Apothekenschränkchen. Die Weide, lat. salix, enthält nämlich Salicylsäure und weitere dem Aspirin verwandte Stoffe.
Der erste Schritt auf dem Weg zur Kopfschmerztablette par excellence fand jedoch nicht wie man meinen sollte in den Labors von Bayer, dessen bekanntestes Produkt tatsächlich das Aspirin ist, statt, sondern im heimischen Labor des Chemikers Friedrich von Heyden in der Dresdner Leipziger Vorstadt statt. Von Heyden hatte am Vorläufer der TU Dresden Chemie studiert und dort den Chemiker Hermann Kolbe kennen gelernt, der die chemische Struktur der Salicylsäure aufgeklärt und ein Verfahren diese herzustellen entwickelt hatte. Die sogenannte Kolbe-Schmitt-Synthese erlaubte nämlich die Herstellung der pharmazeutisch wirksamen Salicylsäure in großen Mengen aus dem Rohstoff Phenol, welches aus Steinkohleteer gewonnen werden kann. Die Gewinnung aus dem Naturprodukt hatte immer den Nachteil, dass die Verfügbarkeit limitiert und der Gehalt an Salicylsäure saisonbedingt stark unterschiedlich sein konnte. Konsequenz: Gute Verfügbarkeit des Wirkstoffs, drastischer Preisverfall von 10 auf 1 Taler pro 100 g. Alles gute Bedingungen für ein „Massenmedikament“.
Da die Nachfrage nach Salicylsäure als Fiebersenker und Kopfschmerzmittel bald nicht mehr durch das Heimlabor Von Heynes befriedigt werden konnte, folgte bald die Gründung einer chemischen Fabrik in Radebeul und damit der Beginn der weltweit ersten Arzneimittelsynthese in industriellem Maßstab.
Nun hatte die Sache mit der Salicylsäure aber einen Haken. Zum Einen war dies der bittere Geschmack des Präparats. Weitaus negativer war vermutlich aber die schlechte Verträglichkeit, die sich in Form von Magenbeschwerden (Übelkeit, Erbrechen etc.) und bei hoher Dosierung Tinnitus manifestierte.
Hier kam nun Bayer ins Spiel, vertreten durch die Herren Eichengrün und Hofmann. Sie waren es, die ein neuartiges Verfahren zur Acetylierung entwickelten und damit Salicylsäure zu Acetylsalicylsäure / Aspirin veredelten.
Hier steht wie es gemacht wird – Das Laborjournal des Erfinders
Besagte Prozedur und der Name Felix Hofmann tauchen auch in einem anderen Zusammenhang auf: Wendet man das Verfahren zur Acetylierung des starken Schmerzmittels Morphin an, erhält man das nicht minder bekannte Diacetylmorphin aka Heroin, das auch erst als Pharmazeutikum vorgesehen war, dann jedoch traurige Geschichte als stark suchterzeugende Droge machte. Beide Wirkstoffe Aspirin & Heroin haben also einen gemeinsamen „Vater“.
Wie funktioniert’s ?
Dazu müssen wir erst einmal beleuchten, wie Schmerz überhaupt entsteht. Schmerz ist ein Symptom einer Gewebsschädigungen oder einer Krankheit. Wird Gewebe geschädigt, setzt der Organismus Schmerzstoffe, wie die Botenstoffe Acetylcholin, Serotonin, Histamin und die Kinine frei, die bestimmte Nervenendigungen (Nocizeptoren) aktivieren. Erst wenn ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, wird dieses Signal im Gehirn als Schmerzempfindung registriert. Parallel zu den Schmerzstoffen werden weitere Botenstoffe, die Prostaglandine, freigesetzt, welche die Wirkung der Schmerzstoffe auf die Nocizeptoren verstärken.1
Greift man also in die Bildung der Prostaglandine ein, sind die Nocizeptoren weniger empfindlich gegenüber den Schmerzstoffen und es ist ein größerer Reiz notwendig um ein Schmerzsignal zu erzeugen.
Liegen solche größeren Reize vor, braucht es natürlich schwerere Geschütze um den Schmerz zu unterdrücken. Daher gibt es noch eine ganze Reihe anderer Schmerzmittel. Keiner würde sich z.B. einem größeren chirurgischen Eingriff unterziehen, wenn er vorher nur eine Aspirin-Tablette bekommen hat.
Prostaglandine sind überhaupt an so einigen Prozessen in unserem Organismus beteiligt. Bei Entzündungen, bei Fieber, der Blutgerinnung und so einigem Anderen.
So kann Acetylsalicylsäure auch nützlich bei der Prophylaxe von Herzinfarkten, Schlaganfällen und Thrombose sein. Also Erkrankungen, bei welchen eine Blockade von Blutgefäßen durch Blutgerinnsel auftritt. Ohne hier zu sehr ins Detail zu gehen, beruht die Blutgerinnung auf einem Verklumpen von Blutplättchen und dient normalerweise dazu Wunden zu verschließen und Blutungen zu stoppen. Um dies zu erreichen und entsprechend zu regeln existiert ein hochkomplexer Mechanismus, in dem auch Prostaglandine eine wichtige Rolle spielen.
Bildet sich ein Gerinnsel jedoch nicht innerhalb einer Wunde, sondern innerhalb eines dünnen Blutgefäß und verschließt oder verengt es erheblich, kann dies o.g. ernste Konsequenzen haben. Hemmt man also die Fähigkeit der Blutplättchen sich zu Gerinnseln zusammenzulagern, wirkt man dem Auftreten solcher Gefäßverschlüsse und dem Auftreten z.B. eines Herzinfarkts entgegen. Aber auch die gewünschte Blutgerinnung ist reduziert. Vor Operationen sollte man also Aspirin und andere Gerinnungshemmer vermeiden, um Komplikationen durch starke Blutungen zu vermeiden !
Acetylsalicylsäure ist aber dennoch ein sehr sicheres Medikament. Tatsächlich sogar so sicher, dass es als „Over the Counter“-Medikament, also rezeptfrei, erhältlich ist. In manchen Ländern geht man sogar soweit, dass Aspirin auch ausserhalb von Apotheken erhältlich ist. Die mittlere tödliche Dosis liegt mit 200 mg/kg Körpergewicht sehr hoch. Ein 100 kg schwerer Mensch müsste also 20 g reines ASS zu sich nehmen, was in der Praxis wohl so gut wie nicht vorkommt. Dies bedeutet allerdings nicht, dass man Aspirin-Tabletten sorglos wie Bonbons zu sich nehmen sollte, da eben Nebenwirkungen vorkommen und es Situationen gibt, in welchem man Aspirin nicht zu sich nehmen sollte. In den USA sind Nebenwirkungen von ASS und anderen nicht-Opioid Schmerzmitteln unter den 16 häufigsten Todesursachen. Da die Statistik Aspirin nicht explizit aufführt, nimmt die Öffentlichkeit die Gefahren einer falschen, ggf. auch gewohnheitsmäßigen dauernden Einnahme einfach nicht wahr.
Daher auch hier: Für Risiken und Nebenwirkungen fragen sie ihren Arzt und Apotheker.
to be continued
Die Prostaglandine sind eine sehr vielfältige Familie von Botenstoffen und erfüllen noch eine ganze Reihe anderer Funktionen. Dazu jedoch später mehr… ↩
Man denke sich folgendes Szenario: Man steht auf einer Party, in der Hand das Kaltgetränk der jeweiligen Wahl, und bemüht sich um eine gepflegte Konversation mit den übrigen Anwesenden… Nicht ungewöhnlich ist dabei die Frage, was der- oder diejenige denn beruflich macht. Antwortet man dann mit “Chemie !” und laufen die Zuhörer nicht sofort weg (“Oh, so spät schon ? Ich komme zu spät zu meiner Zahnwurzelbehandlung…”), hört man oft die Frage: “Na, wann ist denn bei Euch das letzte Mal was explodiert ?”. Aber auch unter Leuten vom Fach sind Gespräche der Marke “Als-mir-die-Reaktion-durchging-und-ich-mein-Produkt-von-der-Decke-kratzen-musste” ein beliebtes Thema. Eben das Jägerlatein des Chemikers. Gottseidank, sind solche Vorfälle doch eher selten, aber im Laufe des Studiums sammelt sich doch ein kleines Repertoire an Geschichten an. Nicht unbedingt aus erster Hand und manche nur vom Hören-Sagen, aber immerhin, geht nix über ne gute Geschichte…
Als ich und meine Kollegen im ersten Semester unsere ersten Versuche im Anfängerpraktikum machen durften, hatte man uns eindringlich vor dem berüchtigten Arsenwasserstoff gewarnt, einem giftigen Gas, dem man bei nicht sachgemäßem Umgang mit arsenhaltigen Substanzen ausgesetzt werden kann. Warnsignal: der knoblauchartige Geruch. Ich erinnere mich in dem Zusammenhang an die Aussage: “Wenn sie aus der Abfalltonne Knoblauch riechen, dann ist es so gut wie um sie geschehen !”
Nun gemahnt diese Warnung nicht nur zur Vorsicht, sondern führt auch zu einem Phänomen, dass ich mal als Phantom-Knoblauchgeruch bezeichnen möchte. So trägt der Praktikant mit zittriger Hand seinen Arsenabfall zum Entsorgungsabzug und findet dort nun ein aufgeblähtes Abfallgefäß vor. Ein rasch hinzugeholter Kollege bestätigt, dass da mit der Abfalltonne etwas faul ist und so dauert es dann nicht lang bis man sich einig ist, dass es schwach, aber dennoch deutlich nach Knoblauch riecht… So in etwa ist’s vermutlich passiert. Besagte “Nasen-Zeugen” wurden sogleich von der Praktikumsleitung ins Krankenhaus verbracht, wo diese dann erst mal eine Nacht zur Beobachtung dabehalten wurden.
Achtung, Knoblauch !
Das Praktikum: Vorübergehend geschlossen, da der Abfallraum wegen Gasalarm nicht mehr begehbar ist, alle Arsenversuche: bis auf Weiteres gestrichen. Um den Sachverhalt zu klären, sollte sodann ein Gasspürröhrchen beschafft werden. Lieferdauer: 4 Tage, die Herstellerfirma hatte einen Wasserschaden in der Logistikabteilung. Nun, 4 Tage später, betritt der Praktikumsleiter höchstselbst den Raum in voller Schutzmontur um mithilfe der mittlerweile eingetroffenen Messvorrichtung festzustellen: AsH3 negativ. Die Kollegen erfreuten sich auch bester Gesundheit.
Ein ähnlicher Fall: Selenwasserstoff… Auch nicht gerade das was man gerne einatmen möchte. Nun gab es im Fortgeschrittenen Praktikum in der Anorganischen Chemie die Allseits beliebten Versuche zum chemischen Transport. Immerhin war die Uni Münster in den 50er Jahren ein Mekka für dieses Verfahren. Genau entsinne ich mich nicht mehr, aber einer dieser Versuche beinhaltete das Einschmelzen eines Zinksalzes zusammen mit Selen und Iod in eine Quarzglasampulle, welche sodann zur Synthese von Zinkselenid in einen Röhrenofen gepackt wurde. Von ausgesprochener Wichtigkeit ist hierbei die minutiöse Berechnung der Iodmenge und die peinlichst akkurat auszuführende Einwaage der Reaktionspartner, weil sonst das ganze Brimborium gern mal wegen Überdruck platzt und so Selendämpfe freisetzen kann. Tja und genau das ist im Festkörper-Labor wohl ein paarmal passiert. Das eine Mal saß wohl nach einem solchen Vorfall ein Kollege, der direkt neben dem Ofen stand, als die Ampulle platzte, hinterher im Praktikumssaal ziemlich bleich auf der Laborbank und erkundigte sich bei jedem der vorrüber kam danach, wie wohl Selenwasserstoff riecht, es hätte so komisch gerochen im Festkörperlabor… Und wie lange denn die Latenzzeit einer solchen Vergiftung sei… irgendwie fühle er sich schon ganz komisch… Passiert ist aber – mit Ausnahme der Glasampullen – niemand etwas.
Wenn man heutzutage den zahlreichen Werbebotschaften folgt, so sind Worte wie Bio, „natürlich“ und “frei von chemischen Zusätzen” die magischen Schlagworte, die man überall lesen kann. Chemie ist demnach widernatürlich, “Synthetisch” und “Atom-“ pure Abschreckung.
Wer würde schon gern ein Getränk zu sich nehmen, das ein organisches Lösungsmittel enthält, welches auch als Desinfektionsmittel und Treibstoff verwendet werden kann ? Ein Stoff der betäubend wirkt, das Krebsrisiko erhöht, Schädigend auf die Leber wirkt, Mangelerscheinungen auslöst und zudem auch noch ein Nervengift ist ? Und doch tun dies zahlreiche Leute regelmäßig, in dem sie alkoholische Getränke konsumieren. Einen edlen Wein zum Beispiel, der total natürlich von biologisch nachhaltigen Hefezellen aus Traubensaft erzeugt wurde.
Kurzum, wie meine Großmutter schon sagte: “Dat kütt, alles von de Atom !” Wirft man jedoch einen Blick über den großen Teich nach Amerika, so stellt man fest, dass man dort, zumindest in vergangenen Zeiten, der Chemie und der Wissenschaft, sprich dem “Atom”, wesendlich aufgeschlossener gegenüber war:
(aus: Popular Science Dezember 1947)
Tja, während so mancher die Atomenergie zum Teufel wünscht, wird auf dieser Reklameanzeige die fantastische, geheimnisvolle und atemberaubende (awesome, mysterious, breath-taking) Kraft der Atomenergie gepriesen: Sicher, aber aufregend ! Ein Schmankerl, dass dem heutigen angehenden Chemikus verwehrt bleibt. Nun, da man das Zeug heute offenbar nicht mehr kaufen kann, kann man es vielleicht ja selber aus dem Erdreich gewinnen ? Schließlich wurde das Uran aus dem Chemiekasten ja auch irgendwo ausgegraben.
(aus: Popular Mechanics Juni 1950)
Für nur einen lumpigen Dollar gibt es den Bauplan für einen Uran-Finder (im Volksmund auch Geigerzähler genannt). Eine lohnenswerte Investition, zumindest in der Vergangenheit: 35.000 $ (in heutiger Währung satte 330000 $) vom Staat sind schon verlockend.
(aus: Popular Mechanics September 1955)
Wirkt heutzutage etwas befremdlich, aber damals, wo Atomenergie (vor allem beim Bombenbau) schwer in Mode war, herrschte in den USA ein wahres Uranfieber, ähnlich dem bekannten Goldrausch. Wer im Uranium Fever auch heutzutage mitfiebern möchte, kann sich ja mal den gleichnamigen Song von Elton Britt anhören:
Uranium fever has done and got me down Uranium fever is spreadin‘ all around With a Geiger counter in my hand I’m a-goin‘ out to stake me some government land Uranium fever has done and got me down (Uranium Fever – Refrain)
Das hat schon was von Schatzsuche, so etwas. Aber es soll ja auch Leute geben, die Suchen kein Uran, die haben es schon. So hatte einer meiner Labornachbarn an der Uni bei einer Gelegenheit mal folgende Schätzchen aus den geheimnisvollen Tiefen eines Chemikalienschranks zu Tage gefördert: Uranylnitrat und Uranylacetat (Nein, das Zeug taugt nicht, um daraus eine Bombe zu bauen, da es sich hier um abgereichertes Uran handelt. Ferner erübrigt sich auch eine dicke Bleiabschirmung, da die α-Strahlung nicht durch das Glas der Flasche kommt)
Nicht desto trotz ein ziemlich giftiges Zeug und Radioaktivität halte ich mir, auch wenn sie schwach ist, dann doch lieber vom Leib. Ich persönlich halte mich da lieber an ein anderes nützliches Metall: Es ist zwar nicht vom Nimbus des Urans umgeben, dafür ist es aber auch nicht radioaktiv. Dafür hat es eine sehr schöne rote Flammenfärbung. Die Chemiker werden es erraten haben: Es geht um Lithium !
Wie man der unten stehenden Abbildung entnehmen kann (Scientific American, Ausgabe Feb. 1957), handelt es sich um das Miracle Element (sic!). Flugzeugbau, Air-conditioning und Mehrzweck-Fett, sogar organische Chemie. Meiner Meinung nach ein Element, dessen Verbindungen (besonders die Organometallverbindungen) in keiner guten Synthese fehlen sollten (wie der Knoblauch in einer guten Tomatensauce).
Für diese und viele andere Perlen der antiken Werbung empfehle ich den Besuch bei folgendem lesenswerten Blog : http://blog.modernmechanix.com.
Quellen:
[1] links: Wikipedia, Foto by André Karwath aka Aka (Lizenz); rechts: Wikipedia, Stichwort Kanister
Jedes Jahr Ende September / Anfang Oktober hält die wissenschaftliche Welt den Atem an in Erwartung der Verkündung der diesjährigen Nobelpreise in Medizin & Physiologie, Physik und Chemie, gefolgt von den Preisen für Literatur und Bemühungen um den Weltfrieden. Kurzum: Es wird getreu den Vorgaben Alfred Nobels, dem Erfinder des Dynamits, ein Preis „an diejenigen ausgeteilt […], die im vergangenen Jahr der Menschheit den größten Nutzen erbracht haben“.
Goldmedaille für Wissenschaftler
Darunter findet man zahlreiche kluge Köpfe mit ihren mehr oder weniger der Allgemeinheit bekannten bahnbrechenden Entdeckungen wie Albert Einstein (für den photoelektrischen Effekt, nicht etwa wie viele annehmen für die Relativitätstheorie), Otto Hahn (für die Entdeckung der Kernspaltung), Kary Mullis (Polymerase-Kettenreaktion, essentieller Schritt bei der Untersuchung des genetischen Fingerabdrucks), Watson & Crick (Doppelhelix-Struktur der DNA) und viele Andere.
Während der Nobelpreis also große Aufmerksamkeit genießt und schon sprichwörtlich als Sinnbild für den ultimativen Preis gilt, haben nur wenige bislang vom Ig-Nobel Preis gehört. Unbekannt, aber nicht weniger bemerkenswert. Dieser eher satirisch gemeinte Preis zeichnet wissenschaftliche Leistungen aus, die „Menschen zuerst zum Lachen, dann zum Nachdenken bringen“.
Während der Großteil der damit ausgezeichneten Forschung kuriose, unerwartete oder auch humoristische Qualitäten besitzt und deswegen ins Auge der Öffentlichkeit gerückt werden soll (etwa für den Nachweis, dass schwarze Löcher technisch alle Kriterien erfüllen, die Hölle zu beherbergen), gibt es auch das etwas ernstere Szenario das vermittels Satire Kritik an Phänomenen des Zeitgeschehens geübt werden soll. Etwa wenn das Kansas State Department of Education einen Preis in der Kategorie Bildung für die Förderung des Kreationismus im Biologieunterricht verliehen bekommt oder die Premierminister von Indien & Pakistan den Friedenspreis für den militant friedlichen Einsatz von Kernwaffen.
Verliehen wird der Ig-Nobelpreis von der im Umfeld der Harvard Universität erscheinenden Zeitschrift Annals of Improbable Research in den bereits erwähnten Disziplinen plus einiger zusätzlicher von Jahr zu Jahr verschiedenen etwas exotischerer Fachbereiche wie Verbraucher Technik oder Visionäre Technologie.
Der Ig-Nobelpreis in letzterer Kategorie wurde 1993 an Jay Schiffman aus Michigan in den USA verliehen für die Erfindung einer Vorrichtung mit Namen AutoVision, die ein gleichzeitiges Fernsehgucken und Führen eines Kraftfahrzeugs ermöglicht. Während das zugrundeliegende technische Konzept gar nicht mal so verrückt erscheint, quasi eine Kombination aus Windschutzscheibe und der berühmten GoogleGlass Brille, ist es aus nachvollziehbaren Gründen, nicht empfehlenswert diese Erfindung in ihrem vollen Funktionsumfang im Alltag zu benutzen. Entweder kommt es zu Auffahrunfällen oder aber man kriegt nur die Hälfte der Handlung seiner Lieblingsserie mit. Das verrückteste daran ist aber: Der Staat Michigan hat den Einsatz der AutoVision im Straßenverkehr sogar für rechtens erklärt.
Technische Revolution in der Apparatemedizin
Ein weiteres Patent mit zweifelhafter Altagstauglichkeit gewann 1997 den Preis in der Kategorie Apparatemedizin: „Vorrichtung zur Erleichterung der Geburt eines Kindes durch Zentrifugalkraft“.1 Zum Einsatz kommen soll diese Maschine bei Schwangeren, deren Beckenbodenmuskulatur durch die heutige bewegungsarme Lebensweise unterentwickelt ist und die folglich bei der Geburt beim Pressen ziemlich abmühen müssen, um das Kind hervor zu bringen. Die Patientin wird also auf eine Liege geschnallt, die dann um das Kopfende herum in horizontale Rotation versetzt wird. Da so die stärkste Zentrifugalkraft auf den Unterleib wirkt, soll das Baby durch die Fliehkraft ausgetrieben und in ein am Fußende der Liege befindliches Fangnetz befördert werden. Wir stellen fest: Eine sanfte Geburt für Mutter und Kind sieht entschieden anders aus.
Wer seinem täglichen Brötchenerwerb auf dem Gebiet der Forschung & Entwicklung nachgeht, der weiß, dass Forschung oft mit harter Arbeit verbunden ist. Auch kommt es vor, dass Forscher, die für ein Wirtschaftsunternehmen arbeiten nicht zwangsläufig ihre favorisierten Projekte oder eigenen forscherischen Neigungen ausleben können. Am Ende des Tages muß die Kasse stimmen und es soll Geld verdient werden. Dem entsprechend kann man schon leicht neidisch werden, wenn man liest auf welch amüsantem und/oder scheinbar sinnfreien Gebiet manche Leute sich betätigen.
Die Wissenschaft vom gepflegten Suff
Nehmen wir zum Beispiel den Gewinner der Kategorie Psychologie von 2013: „‘Beauty is in the eye of the beer holder’: People who think they are drunk also think they are attractive“2 Das man sich angeblich seinen Gegenüber schön trinken kann, ist hinlänglich bekannt. Aber funktioniert dies auch mit der Selbstwahrnehmung ? So wurden in einer Feldstudie Besucher einer Bar beobachtet und hinsichtlich ihrer Selbstwahrnehmung nach dem Konsum alkoholischer Getränke befragt. Resultat: Je betrunkener, desto attraktiver kamen sich die Probanden vor. Auch in einer Placebo kontrollierten Studie konnte dies bestätigt werden. Neben der gewonnenen Erkenntnis, sehen wir also, dass man auch in der Forschung das Angenehme mit dem Nützlichen verbinden können und seine Arbeit, eine geeignete Idee vorausgesetzt, auch in unsere Stammkneipe verlegen können.
Unwiderstehlich dank Bier !
Ebenfalls mit dem gepflegten Suff zu tun hat der Gewinner des Biologie-Preises von 2018: „The scent of fly“ (Der Geruch der Fliege).3 In dieser Arbeit wurde der Nachweise geführt, dass bereits eine einzelne Fruchtfliege ausreicht, um ein Glas Wein hinreichend zu kontaminieren, dass es für den Weinkenner geschmacklich verdorben ist. Neben diversen „Trockenversuchen“ wurden dem Wein Tasting Panel unteranderem auch ein trockener Pinot Blanc, Jahrgang 2013, der Staatsweinkellerei Freiburg kredenzt, der vorher mit einer einzelnen weiblichen Fruchtfliege „abgeschmeckt“ wurde. Wer kann schon von sich behaupten im Dienste der Wissenschaft Wein verkosten zu dürfen.
Krokodile & Katzen in der Wissenschaft
Das Kuriose ist ja, dass viele dieser Studien auf einer seriösen und validen Grundannahme basieren, sich aber aufgrund ihres unkonventionellen Versuchsaufbaus für den Ig-Nobelpreis qualifizieren. Beispielhaft ist hier z.B. der Beitrag in der Kategorie Wirtschaft von 2017: „Never Smile at a Crocodile: Betting on Electronic Gaming Machines is Intensified by Reptile-Induced Arousal 4 Die Annahme in dieser Studie ist, dass sich ein gewisser „Adrenalin-Pegel“ sich in einem risikofreudigeren Verhalten bei Glücksspielen manifestiert. Im Idealfall würde man sich jetzt einen Versuch unter Laborbedingungen vorstellen, bei dem die Probanden in die passende Gemütshaltung gebracht werden. Doch die Australischen Forscher verlegten ihren Versuch vom Labor auf eine Krokodilfarm. Um den gewünschten Zustand der Erregung herbeizuführen, wurde einem Teil der Probanden ein 1-Meter-langes Leistenkrokodil in die Arme gedrückt, bevor sie ihr Glück an einem Spielautomaten versuchen durften. Tatsächlich neigte ein Teil von besonders glücksspielaffinen Probanden zu einer höheren Risikofreudigkeit, sofern sie nicht durch die Krokodilbehandlung völlig verschreckt waren.
Ein Forschungskrokodil (Abbildung ähnlich)
Der reinen Wissenschaft zu frönen kann schön schön sein. Idealerweise lassen sich die Früchte der eigenen Arbeiten auch noch kommerzialisieren. Es gibt aber noch eine dritte Option: Wer sich mit Social Media auskennt, der weiß, dass Katzen immer gut ankommen. Also warum nicht auch mal in der Wissenschaft oder genauer in der Strömungslehre oder Rheologie sein Glück versuchen und Aufsehen erregen indem man Cat Content produziert: “On the rheology of Cats“ (Über die Strömungslehre von Katzen)5, Gewinner des Physik Ig-Nobelpreises von 2017, einer Studie in welcher der Frage nachgegangen wird, ob eine Katze sowohl Flüssigkeit als auch ein Feststoff sein kann. Natürlich ist diese Arbeit nicht ganz ernst gemeint und mehr ein Insider Joke für die Strömungsgelehrten, die sich mit einem Augenzwinkern der lustigen Eigenschaft von Katzen zuwendet, sich geschmeidig auch in die engsten Räume „hineinschmiegen“ zu können. Aber wer hat auch gesagt, dass Wissenschaft nicht fröhlich sein darf ?
Marc-Antoine Fardin, Rheology Bulletin, vol. 83, 2, July 2014, pp. 16-17 and 30.
Mathematik & Chemie
Und wer basierend auf eigenen Erfahrungen während der Schulzeit annimmt, dass Wissenschaften wie die Mathematik, völlig humorbefreit sind, der möge sich folgende Ig-Nobel Beiträge zu Gemüte führen:
“The Case of Moulay Ismael – Fact or Fancy?“ Für Klärung der Frage mittels Computersimulation, ob Moulai Ismail, der Blutdürstige (Kaiser von Marokko 1697-1727) tatsächlich 888 Nachkommen gezeugt haben kann. (Ja, kann er !)6
Gorbachev! Has the Real Antichrist Come? In welcher ein gewisser Robert W. Faid die Wahrscheinlichkeit ausrechnet, dass Michail Gorbatschow der Antichrist ist (710.609.175.188.282.000 zu 1)7
Da der Preis seit 1991 bereits in zahlreichen Kategorien vergeben wurde, würde es natürlich den Umfang dieses Artikels sprengen, hier alle wieder zu geben. Wer hier allerdings regelmäßig mitliest, weiß das ich aufgrund meiner teilweise berufsbedingten Affinität zur Chemie hier nicht aufhören kann, ohne einen chemischen Bezug hergestellt zu haben. Somit möchte ich hier den durchaus interessanten und potentiell alltagsrelevanten Ig-Nobel Beitrag zur Chemie des Jahres 2018 würdigen.8 Jeder kennt es: Das wache Auge des Betrachters hat einen Klecks Schmutz ausgemacht, hat aber gerade keine Reinigungsutensilien zur Hand. Deswegen versucht man in einem unbeobachteten Augenblick, die störende Anschmutzung schnell mit dem Spucke-befeuchteten Finger auszureiben (Szenario: Oma putzt die Wange ihres Enkels).
Spucke & antike Kunst
Tatsächlich scheint es im Kreise erfahrener portugiesischer Museumskonservatoren üblich zu sein diese Technik bei der Reinigung bestimmter empfindlicher Kunstgegenstände anzuwenden, da so besser und schonender gereinigt werden kann, als mit lösungsmittelbasierten Techniken. Tatsächlich konnte nachgewiesen werden, dass der typische Schmutzklecks hauptsächlich aus Lipiden (Fett !) besteht, die Proteine und anorganische Teilchen binden und folglicherweise mit den Enzymen im Speichel, die Fette und Proteine spalten können, aufgelöst werden. Somit ist das putzen mit Spucke durchaus gut wirksam, aber dennoch leicht eklig.
Schließen möchte ich mit jenem Ratschlag, mit dem auch jede Ig-Nobelpreisverleihung geschlossen wird:
“If you didn’t win a prize—and especially if you did—better luck next year!“
Sommer ist’s und die Sonne scheint. Ein durchaus begrüßenswerter Umstand, wenn man an die düstere Winterzeit drängt. Vorbei ist es mit dem Stubenhocken und raus geht’s Sonne tanken. Doch halt ! Tummelt man sich über Tag allzu arglos in der Sonne kriegt man Abends dafür die Quittung: Man sieht aus wie ein gekochter Hummer, schmerzend gerötete Haut, sprich: Sonnenbrand !
Doch was genau ist Sonnenbrand und woher kommt er ? Um dies zu verstehen müssen wir uns das Sonnenlicht mal genauer betrachten:
Das augenscheinlich farblose Sonnenlicht ist gar nicht farblos, sondern ist eine Überlagerung verschiedener Wellenlängen von elektromagnetischer Strahlung, die wir einzeln betrachtet als unterschiedlich farbig wahrnehmen würden.
Jedoch enthält die Sonnenstrahlung, die uns innerhalb der Erdatmosphäre erreicht, nicht nur das sichtbare Licht, sondern auch die energiereiche ultraviolette Strahlung (UV).
UV-Licht ist hinreichend energiereich, dass es unsere Zellen schädigt, indem photochemische Reaktionen, z.B. in unserer DNA, ausgelöst werden. Diese Schäden lösen eine Reihe von Reaktionen des Organismus aus, die einer Entzündung nicht unähnlich sind, u. A. bemerkbar an Rötung, Übererwärmung und Schmerz. Wie schnell eine solche Reaktion auftritt, ist dabei von mehreren Faktoren abhängig.
Warum vornehme Blässe nicht erstrebenswert ist
Zum Einen ist dies von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich. Während sehr hellhäutige Menschen sehr schnell Sonnenbrand kriegen, dauert es bei dunklen Hauttypen deutlich länger, bis eine entsprechende Reaktion auftritt. Beim sehr hellhäutigen Typ I (keltischer Hauttyp, rötliches/hellblondes Haar) ist die Eigenschutzzeit, d.h. die Zeit in der ein Sonnenbrand auftreten kann, in der Mittagssonne im Sommer unter 10 Minuten. Beim mediterranen Typ IV (bräunliche oder olivfarbene Haut, dunkele Haare) wären 30 Minuten noch ok. Wer eine ganz grobe Abschätzung haben möchte zu welchem Hauttyp er gehört kann einmal einen Blick auf die Seite des Bundesamts für Strahlenschutz werfen.
Natürlich ist die Verweildauer, die man in der Sonne bleiben kann auch in großem Maße von der Intensität des Sonnenlichts ab. Bei bewölktem Himmel ist die Gefahr sich zu verbrennen eher gering. Eine Abschätzung für diesen Faktor liefert der UV-Index:
Kurze Erklärung: Die Bestrahlungsstärke einer horizontalen Fläche wird nach dem Wirkungsspektrum, d.h. der Schädlichkeit der verschiedenen Wellenlängen des Lichts gesichtet. UV-Licht mit einer Wellenlänge < 298 nm wird mit dem Faktor 1 voll berücksichtigt, während länderwelliges Licht, d.h. mit abnehmender Energie immer weniger zum Ergebnis beiträgt. Um etwas handlichere Werte zu erhalten teilt man das Ergebnis durch 25 und erhält so eine Skala die sich im Bereich von 1 bis 11+ bewegt, wobei 1-2 geringer Sonnenbrandgefahr entsprechen und bei Werten über 8 – 9 Sonnenschutz unbedingt empfohlen ist. Wer sich also entsprechend vorbereiten möchte kann dies z.B. durch Beobachten des Wetterberichts tun. Übrigens, sollten Sie den schönen Sportarten Segeln, Surfen (soll heißen Sport in oder am Wasser) oder Ski fahren (sprich: im Schnee) fröhnen gilt es ein erhöhtes Risiko zu berücksichtigen, da Schnee und Wasser Licht reflektieren und für eine erhöhte Bestrahlung sorgen !
Vor UV-Strahlung wird gewarnt !
Weitere Faktoren, die einen Einfluss auf die UV Immission haben, sind Luftverschmutzung (Staubpartikel absorbieren Licht), der geographische Breitengrad und die höhe der Lage des Standorts (je höher und je näher am Äquator desto intensiver).
Da man jedoch im Sommer auch einmal an die frische Luft möchte, muss man sich geeigneter Schutzmaßnahmen bedienen. Die magischen Worte lauten demnach Reflektieren, Streuen und Absorbieren. Drei geeignete Konzepte, damit die UV-Strahlung nicht an unsere Haut dringt.
Schutzmaßnahmen gegen die Sonne
Um die Schutzmaßnahmen nach ihrer Wirksamkeit beurteilen kann gibt es den sogenannten Lichtschutzfaktor (LSF / LPF) bzw. UV-Schutzfaktor (USF / UPF). Diese Größen geben an, wie viel mal länger man sich in der Sonne aufhalten kann, ohne dass eine Hautrötung auftritt. Ergo: Beträgt die Eigenschutzzeit 10 Minuten kann man mit LSF 20 etwa 10 min x 20 = 200 min, d.h. etwas länger als 3 Stunden in der Sonne bleiben. Doch auch hier ist ein gerüttelt Maß an Vorsicht geboten: Da trotz aller Schutzmaßnahmen, die Einwirkung der UV-Strahlung auf unsere Haut nicht völlig neutralisiert wird, sollte man die verlängerte Schutz-Zeit nicht völlig ausreizen. Etwa 60 % werden empfohlen um das Risiko langfristiger Schäden zu minimieren. Da die UV-Belastung kumulativ wirkt, sind auch vergangene Aufenthalte in der Sonne zu berücksichtigen. Hier gilt also (wie eigentlich fast überall): Nicht übertreiben !
Wenn man nicht stationär im Schatten verharren will, so kann man z.B. den Ratschlag des Arztes Edmund Saalfeld aus dem BuchKosmetik – Ein Leitfaden für praktische Ärzte1 beherzigen:
„Bei Wanderungen im Gebirge, auf Gletschern, an der See […] Schleier tragen. […] Ferner sollen die Hüte eine breite Krempe haben[…]. Ferner soll hier vom Puder ausgedehnter Gebrauch gemacht werden.“
Der Ratschlag leuchtet erst einmal ein. Ist die Haut abgedeckt, bekommt sie wenig Licht. Wer sich jedoch schon mal einen Pullover über den Kopf gezogen hat, der weiß, dass die meisten Textilien nicht völlig undurchlässig sind. Der Schutz durch Textilien ist nicht nur von der Art des Textils (Webdichte des Stoffs etc) abhängig, sondern auch von gebrauchsabhängigen Größen wie Feuchtigkeit, Dehnung des Stoffs, eng anliegend oder nicht und Abnutzungsgrad bestimmt. Führt man sich z.B. das Resultat eines Wet T-Shirt Contest vor Augen, dann wird offensichtlich, dass ein nasses T-Shirt entsprechend durchlässiger ist und weniger schützt.
Wer sich aber in der Sonnenhitze nicht komplett verhüllen mag, greift zur chemischen Aufrüstung des Eigenschutzes der Haut:
Molekularer UV-Schutz
Mit voranschreiten der Wissenschaften kamen dann spätestens in der 1930ern findige Chemiker auf die Idee Salben und Cremes auf Basis von UV-Filter-Materialien zu entwickeln. UV-Filter sind Substanzen, die über die Fähigkeit verfügen Licht im ultravioletten Bereich zu absorbieren und als längerwelligere, energieärmere Strahlung, die unsere Haut nicht schädigt, wieder abzugeben.
Wie wir auf dem UV Foto rechts erkennen können, absorbiert das Sonnenschutzmittel den UV Anteil des Lichts, der so nicht mehr auf die Haut treffen kann. Da so auch weniger UV von der Haut reflektiert wird, erscheinen die behandelten Hautpartien dunkel.
Um möglichst Effizient UV Licht absorbieren zu können, besitzen viele dieser Substanzen sogenannte konjugierte Doppelbindungen, d.h. direkt nebeneinander angeordnete Kohlenstoff-Kohlenstoff oder Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindungen.
Rot hervorgehoben: Konjugierte Doppelbindungen
Ähnlich verhält es sich auch mit der natürlichen Bräune der Haut: Diese ist eine Art natürlicher Sonnenschutz, basierend auf dem Hautpigment Melanin, welches sich beim Menschen aus den Komponenten Eumelanin (schwärzlich-braun) und Phäomelanin (gelblich-rötlich) zusammensetzt und je nach deren Verhältnis zueinander auch die unterschiedlichen Hautfarben/Hauttypen bedingt.
Körpereigener Sonnenschutz – Melanine
Alternativ besteht auch die Möglichkeit UV-Schutz durch die mineralischen Pigmente Zinkoxid und Titandioxid zu erreichen, die einfallendes Licht streuen bzw. reflektieren. Diese besitzen den Vorzug nicht wasserlöslich und unbedenklich zu sein. Nachteil: Als Weißpigment, dass man auch in Wandfarbe vorfindet, bilden sie einen weißen Schleier auf der Haut. In neueren Formulierungen von Sonnenschutzpräparaten versucht man dies durch den Einsatz dieser Stoffe als Nanopartikel zu kompensieren.
Tatsächlich enthält ein Sonnenschutzmittel meist nicht nur einen, sondern direkt mehrere dieser Wirkstoffe, da ein einzelner Stoff nicht die gesamte Bandbreite des UV-Lichts abdeckt. Ebenso findet man auch Antioxidantien (z.B. Vitamin E, Vitamin C), die dem Zweck dienen freie Radikale abzufangen, die durch UV Einwirkung gebildet werden und die UV-Filter zerstören bzw. nicht zuletzt unsere Zellen schädigen.
Wieviel ist genug ?
Wie bei allen Wirkstoffen gibt es aber auch bei Sonnenschutzmitteln ein paar Regeln, die es bei der Anwendung zu beachten gilt. Um einmal dem Gerücht entgegen zu wirken, dass der Naturwissenschaftliche Unterricht an unseren Schulen komplett am Alltag vorbei geht ein Beispiel: das Lambert-Beer’sche Gesetz, welches die Abschwächung einer Strahlung bei Durchtritt durch ein Medium mit einer absorbierenden Substanz beschreibt. Die Extraktion (El), welche hier der gewünschten Abschwächung des UV-Lichts entspricht, ist abhängig von
Dem Exiktionskoeffizienten, also der Eigenschaft unseres UV-Filters, die beschreibt, wie effizient er das Licht absorbiert
Der Konzentration des UV-Filters in unserem Sonnenschutzmittel
Der Schichtdicke, d.h. wie dick wir die Sonnencreme auf unsere Haut auftragen.
Während wir auf Punkt 1 + 2 nur wenig Einfluss nehmen können, ist es offensichtlich, dass frei nach dem Motto viel hilft viel wir durch das Quantum, dass wir uns auf die Haut schmieren einen deutlichen Einfluss auf unseren Sonnenschutz haben.
Welche Schichtdicke benötigt man also ? Da die Dicke eines Fettfilms auf der Haut schwer zu bestimmen ist, geht man zweckmäßiger Weise von der Richtmenge von 2 mg Sonnenschutz je cm² Körperoberfläche aus. Das wären bei einer durchschnittlichen Körperoberfläche2 etwa 35 g. Wer es genau berechnen möchte:
Gegenanzeigen
Doch wie heißt es immer so schön in der Pharmawebung: „Zu Risiken und Nebenwirkungen fragen sie bitte…“ Klarer Fall, überall wo man sich Wirk- und Zusatzstoffe zuführt, ist die Frage nach unerwünschten Nebeneffekten nicht fern.
Tatsächlich lässt sich für manche der UV-Filter im Tierversuch eine hormonähnliche Wirkung nachweisen, die aber vom Bundesamt für Risikobewertung3 als für den Menschen als nicht relevant bewertet wird. Dies gilt natürlich vor der Maßgabe, dass das entsprechende Sonnenschutzmittel nicht in exzessiven Mengen eingesetzt wird. Ebenso ist sicherlich ein größeres Maß an Vorsicht bei Risikogruppen wie Schwangere oder stillende Müttern angebracht, bei hormonelle Einflüsse besonders kritisch auswirken können.4
Ebenso findet man den Einwand, dass bei Anwendung eines UV-Blockers mit LSF 20 etwa 95 % der Vitamin D Produktion, die UV-B Licht benötigt, zum Erliegen kommt. Um dennoch auf seine Kosten zu kommen empfiehlt das Robert Koch Institut: „Dies kann aber leicht durch einen kurzen (15-20 Minuten) Aufenthalt im Freien mit nicht eingecremten Armen und Gesicht, bei sonst textilgeschützter Haut kompensiert werden.“
Sicher das wichtigste Argument FÜR UV-Blocker ist die Hautkrebsprävention. So konnte in mehreren Studien gezeigt werden, dass der Einsatz von UV-Blockern das Risiko an schwarzem Hautkrebs zu erkranken, je nach Studie 18-33 % reduziert ist.5
Paradoxerweise gibt es auch Studien, die zeigen, dass es trotz Auftragen eines Sonnenschutzmittels zu erhöhtem Auftreten von Hautkrebs kommt. Dies ist jedoch nicht durch die Natur des Sonnenschutzmittels bedingt, sondern dadurch dass, gerade bei Einsatz von moderatem Lichtschutzfaktor, die Leute trotzdem eine erhöhte Dosis UV abkriegen, da sie sich sorgloser in der Sonne bewegen. 6, 7 Unter anderem wird dort bemängelt, dass sogenannte Confounder-Effekte, d.h. verdeckte Störeffekte aus Umwelt und falscher Anwendung nicht von den Studien berücksichtigt werden. Ein Umstand der solche und ähnliche Studien schwer zu interpretieren macht und dazu führt, dass regelmäßig in den Medien „eine neue Sau durch’s Dorf getrieben wird“.
Insgesamt kann man zu dem Schluss kommen, dass selbst wenn man die eingangs erwähnten Negativeffekte von Sonnenschutz berücksichtigt, insgesamt der Risiko-Nutzen-Faktor eine positive Bilanz aufweist.
Reza Ghiasvand, Elisabete Weiderpass, Adele C. Green, Eiliv Lund, Marit B. Veierød: Sunscreen Use and Subsequent Melanoma Risk: A Population-Based Cohort Study. In: Journal of Clinical Oncology. https://doi.org/10.1200/JCO.2016.67.5934↩
Neulich erreichte mich eine Anfrage meiner Schwester:
Kurzum: Funktioniert Wettervorhersage mit einem Sturmglas oder ist das nur Mumpitz ?
Sturmglas – Was ist das und wer hat’s erfunden ?
Bei einem Sturmglas handelt es sich um ein hermetisch abgeschlossenes Glasgefäß (meist ein Rohr), dass mit einer Mischung aus destilliertem Wasser, Alkohol, Campher, Kaliumnitrat und Ammoniumchlorid gefüllt ist. Sinn des ganzen soll sein anhand des Auftretens von Kristallen und deren Aussehen das Wetter der nächsten 24 – 36 Stunden vorherzusagen.
Die Erfindung des Sturmglases wird unteranderem einem Herrn Barth aus Nürnberg zugeschrieben, doch erst der britische Admiral Robert FitzRoy im 19. Jahrhundert war es wohl, der dem Sturmglas zu größerer Bekanntheit verhalf. Besagter Admiral hatte damals die Aufgabe ein meteorologisches Meßnetz für die Royal Navy aufzubauen und in dem dafür zu verwendenden Meßinstrumentarium sollte auch ein solches Sturmglas eingesetzt werden.
Wie das kristalline „Schneetreiben“ im Glas zu interpretieren sei, beschrieb FitzRoy in seinem Buch über Wetterbeobachtung, nachdem er mit niemand geringeren als Charles Darwin auf dessen zweiten Forschungsreise mit der HMS Beagle, empirische Studien über das Verhalten des Sturmglases angestellt hatte:
Wenn die Flüssigkeit im Glas klar ist, wird das Wetter sonnig und klar.
Ist die Flüssigkeit flockig, wird es bewölkt. Niederschlag ist möglich.
Wenn kleine Flöckchen in der Flüssigkeit schweben, kann man feuchtes, nebeliges Wetter erwarten.
Ein trübes Glas mit kleinen Sternen deutet auf Gewitter.
Sind an einem schönen Wintertag kleine Sternchen in der Flüssigkeit, wird es schneien.
Sind große Flocken überall in der Flüssigkeit, wird es je nach Jahreszeit bedeckt oder im Winter fällt Schnee.
Wenn viele Kristalle auf dem Boden sind, gibt es Frost.
Wenn sich an der Oberfläche Kristalle bilden, wird es stürmisch.
Grau ist alle Theorie…
Trotz dieser Studien blieb das Sturmglas eine Kuriosität, als ein anerkanntes wissenschaftliches Messinstrument, denn eine plausible Erklärung, wie das ganze funktionieren solle, war nicht vorhanden. Ein Einfluss des Luftdrucks (der bei heranziehendem Unwetter ja fällt) konnte man ausschließen, da die meisten Sturmgläser gasdicht abgeschmolzen sind und der Luftdruck damit wenig bis gar keinen Einfluss auf die Lösung ausüben kann.
Eine weitere Theorie, die jedoch erst in modernerer Zeit aufkam, war der Einfluß des impulshaften Auftretens von elektromagnetischen Wellen natürlichen Ursprungs in der Erdatmosphäre, sogenannten Sferics. Solche Impulse können z.B. durch das Auftreten von Blitzen entstehen. Der Einfluß dieser Impulse auf die belebte und unbelebte Umwelt ist jedoch Gegenstand von Diskussionen und wird weitestgehend esoterischen Kreisen zugeschrieben.
Dem Rätsel auf der Spur
Und auch in jüngerer Vergangenheit beschäftigt dieses kuriose (und zudem sehr dekorative) Messinstrument die Wissenschaftler. Sehr informativ ist z.B. eine Arbeit eines Allan Mills vom Institut für Geologie der Universität in Leicester, dass 2008 in Weather, dem Journal der Royal Meteorological Society, erschienen ist (Weather 2008, 63, 161 – 163.), in welchem einfache Sturmgläser verschiedentlich Umwelteinflüssen ausgesetzt werden, so z.B. auch verschiedene elektromagnetische Felder, die keinen sichtbaren Einfluß auf die Gestalt der auftretenden Kristalle hatten, was im Allgemeinen den Erkenntnissen der Kristallisation entspricht.
Ebenfalls sehr aufschlussreich sind die Untersuchungen von Kaempfe et al. vom Institut für Anorganische Chemie der Universität Duisburg-Essen, die das verhalten eines Sturmglases über 1 Jahr mit dem lokalen Wetter verglichen und zu dem Ergebnis kamen, dass ein solches Glas zur Vorhersage von schlechtem Wetter nur sehr begrenzt bis gar nicht geeignet ist. In Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Uni Leicester, wird das Kristallisationsverhalten auf die Umgebungstemperatur und die Geschwindigkeit, mit der sich diese ändert zurück geführt.
Hierbei kommt erschwerend hinzu, dass das Sturmglas in unserer modernen Welt mit wärmeisolierten Energiesparbauwerken und Zentralheizung in seiner Leistungsfähigkeit noch deutlich schlechter abschneidet als zu Zeiten von Admiral FitzRoy, als die Raumtemperatur noch deutlich von der Außentemperatur zusammenhing.
Interessant ist auch folgender Umstand:
Der Vergleich zweier baugleicher Sturmgläser zeigte, dass sich in jedem Kristallsystem ein individuelles Gleichgewicht aus- bildete. Beide Instrumente lieferten also unterschiedliche Vorhersagen für das Wetter, was die Komplexität des Systems und die daraus resultierende mangelnde Reproduzierbarkeit unterstreicht.
— Chemie in unserer Zeit 2012, 46, 26-31.
Mangelnde Reproduzierbarkeit ist für ein Meßverfahren ein sicheres Todesurteil.
Eine tierische Alternative
Nicht minder kurios war der zum Sturmglas in direkter Konkurrenz stehende Gerät, der sogenannte Sturmvorhersager (Tempest prognosticator) oder alternativ auch Egelbarometer genannt. Hierbei machte man sich die Wetterfühligkeit von Blutegeln (ähnlich dem Wetterfrosch) zu nutze: In zwölf Glasbehältern saßen jeweils 1 Egel, der bei heranziehendem Sturm aus dem Wasser und in eine schmale Metallröhre hinein kriechen sollte. Dort löste er einen Mausefallen-artigen Mechanismus aus, der eine Glocke zum Läuten brachte. Je mehr Egel in einer Zeitspanne die Glocke auslösten, desto höher die Wahrscheinlichkeit eines heranziehenden Gewitters. Auch wenn sich dieser Apparat letztendlich nicht durchsetze, so soll seine Erfolgsquote wohl ganz beachtlich gewesen sein.
Nachbau des originalen Storm prognosticator (By Badobadop [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], from Wikimedia Commons)
Das abschließende Urteil muß daher also lauten: Das Sturmglas ist ein recht dekorativer, aber dennoch gänzlich nutzloser Apparat zur Wettervorhersage. Das Egelbarometer funktioniert zwar besser, kann aber letztendlich aufgrund ästhetischer Defizite auch nicht empfohlen werden.
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Das Meerträubel (Ephedra fragilis)
![Nachbau des originalen Storm prognosticator (By Badobadop [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], from Wikimedia Commons)](http://www.loemitonne.de/wp-content/uploads/2018/06/Tempest_Prognosticator.jpg)