Same procedure as every day… Der Wecker klingelt, man wälzt sich aus dem Bett und startet die alltägliche Morgenroutine. Damit man nicht versehentlich im frühmorgendlichen Halbschlaf ins Leere kämmt oder sich versehentlich mit der Zahnbürste ein Auge aussticht, vollführt man diese Verrichtungen vor einem Spiegel. Das Spiegelbild macht ja das Gleiche wie man selbst. Doch halt ! Irgendwas ist hier verkehrt… Ganz das Gleiche ist es nicht: Das Spiegelbild, der Schelm, hält die Zahnbürste in der anderen Hand !
Verwirrung im Spiegel
Logischerweise befindet sich in der Welt hinter dem Spiegel alles gegenüber dem ungespiegelten Original: Die Hände mit der Zahnbürste sind augenscheinlich erst mal auf der selben Seite. Doch stellen wir uns vor, dass uns das Spiegelbild durch eine Scheibe anguckt und versetzen uns einmal in seine Rolle, dann hält es die Zahnbürste von seinem Standpunkt aus nicht in der linken, sondern in der Rechten Hand.
Es stellt sich die Frage: Warum vertauscht der Spiegel Rechts und Links, aber nicht Oben und Unten ? Eine Frage, die das sogenannte Spiegelparadoxon aufzeigt.
Wie lässt sich das Ganze erklären ? Nun, wir haben hier kein physikalisches Problem, sondern ein psychologisches. Der Spiegel vertauscht nicht wirklich, er reflektiert. Erst durch die Interpretation des von uns wahrgenommenen Bildes, gewinnen wir den Eindruck der Vertauschung. Bezugspunkt ist dabei die allgegenwärtige Schwerkraft, die den Zusammenhang von Oben und Unten vorgibt. Weswegen wir unterbewusst, wenn wir uns in das Spiegelbild hinein versetzen von einer 180 Grad Drehung um die senkrechte Achse ausgehen. Dies wäre der intuitive Weg „hinter den Spiegel“ zu kommen: Indem wir einfach um die Scheibe herum laufen. Wenden wir uns hingegen aber einfach um und schauen uns eine Person an, die direkt hinter uns steht und uns über die Schulter in den Spiegel blickt, dann sehen wir deren linke Hand natürlich zu unserer Rechten.
Hinten ist Vorne, und Vorne ist Hinten…
Zeigen wir mit dem Finger in eine Richtung (oben/unten, rechts/links) deutet das Spiegelbild in die selbe Richtung. Das es dabei die andere Hand benutzt ignorieren wir mal. Deuten wir jedoch mit unserem Finger in Richtung des Spiegels (also senkrecht zur Spiegelebene), dann weist das Spiegelbild in die entgegengesetzte Richtung. Vorne und Hinten sind also vertauscht.
Hieraus resultiert auch, dass ein Kreisel und sein Spiegelbild sich in gegenläufige Richtungen bewegen. Der Spiegel vertauscht also auch den Drehsinn.
Der Drehsinn der Natur
Nun könnte man dies als nette Denksportaufgabe für Geometriefreaks abhaken, jedoch besitzt das Ganze weitreichende Bedeutung für uns alle: Angefangen vom Hobby-Heimwerker bis hin zur Pharmazie und zu biologischen Prozessen.
In einer idealen Welt wäre alles symmetrisch. Im Spiegel wären Bild und Spiegelbild identisch. Kompliziert wird es, wenn wir asymmetrische Dinge betrachten. Nehmen wir z.B. unsere Hände: Links ist wo der Daumen rechts ist, Rechts dort wo der Daumen links ist. Eine Hand ist spiegelbildlich zur anderen. Greifen wir nach einem runden (symmetrischen) Türknauf, ist es egal mit welcher Hand wir zulangen. Beide können ihn gleichermaßen gut packen. Versuchen wir jedoch einem Mitmenschen die Hand zu schütteln, gelingt dies nur, wenn er uns die selbe Hand reicht: Links zu Links, Rechts zu Rechts. Ergo: Würden wir versuchen unserem Spiegel-Ich die Hand zu reichen, würde dies nicht gelingen, weil die entgegen gestreckten Hände nicht ineinander passen würden (Links ≠ Rechts). Aufgrund des sehr anschaulichen Beispiels mit den Händen, spricht man von diesem Phänomen, wenn Bild und Spiegelbild aufgrund ihres vertauschten Drehsinns nicht deckungsgleich sind, von Chiralität (griechisch χείρ cheir, Hand).
Ein anderes Beispiel ? Schrauben. Diese besitzen ein Gewinde mit einem bestimmten Drehsinn. In ein simples Loch lassen sich alle Schrauben drehen, unabhängig von ihrem Gewinde. Besitzt das Loch jedoch selbst ein Gewinde, passt dort nur eine Schraube mit einem passenden Drehsinn.
Dieser Effekt tritt z.B. bei Molekülen auf, wenn an einem Kohlenstoff vier unterschiedliche Substituenten gebunden sind. Wie eine Schraube können sie in zwei unterschiedlichen Formen (Enantiomeren) auftreten. Ein besonders relevantes Beispiel aus der Natur: Aminosäuren.
Besonders relevant deswegen, weil alle Organismen in der Natur zu einem großen Teil aus Proteinen bestehen, welche wiederum aus Aminosäuren aufgebaut sind. Und eben weil die Aminosäuren mit einem bestimmten Drehsinn auftreten, tragen sie zu einem bestimmten räumlichen Aufbau unserer Proteine bei. Dies führt wiederum dazu, dass bestimmte Proteine wie z.B. Rezeptoren oder Enzyme bevorzugt mit einem bestimmten Enantiomer ihres Zielmoleküls interagieren. Das bedeutet, dass verschiedene Enantiomere eine unterschiedliche biologische Wirkung haben können, wie z.B. einen unterschiedlichen Geschmack, Geruch oder pharmazeutische Wirkung. Ein interessantes Beispiel ist z.B. Carvon, dessen (S)-Enantiomer nach Kümmel und dessen (R)-Enantiomer nach (Krause)Minze riecht.
S-Enantiomer: H2C-CH-CH3-Rest zeigt nach vorne / R-Enantiomer: H2C-CH-CH3-Rest zeigt nach hinten
Während nun dieser Effekt beim Carvon eher eine Frage des persönlichen Geschmacks ist, gibt es Bereiche wie die Entwicklung von pharmazeutischen Wirkstoffen, bei denen ein solcher Unterschied zwischen Enantiomeren durchaus bedeutsam sein kann.
Enantiomere in der Pharmazie
Die meisten chemischen Reaktionen sind ziemlich unselektiv, was Enantiomere angeht. Beide Formen des Zielmoleküls fallen in Form eines 1:1 Gemischs (Racemat) an.
Da sich Wirkstoff und Rezeptor durch ihre dreidimensionale Struktur wie Schlüssel und Schloss zu einander verhalten, ist es also nicht verwunderlich, dass ein Enantiomer (das sog. Eutomer) eine deutlich stärkere Wirkung hervorruft, als das andere Enantiomer (das sog. Distomer). Im einfachsten Fall bedeutet dies, dass ein solches Racemat ein um 50% verdünnter Wirkstoff ist: 10 mg Racemat entsprechen 5 mg reinem Wirkstoff.
Doch gilt es nicht nur die gewünschte Wirkung zu betrachten: Das Distomer kann trotzdem sehr wohl noch Nebenwirkungen auslösen (oder einen gänzlich anderen Rezeptor ansprechen). Es kann also zutreffender sein bei einem Racemat nicht von Verdünnung, sondern von 50% Verunreinigung zu sprechen !
Es gehört daher heutzutage zum Pflichtprogramm bei der Wirkstoffentwicklung sich alle stereoisomere des Pharmazeutikums getrennt auf ihre Eigenschaften zu untersuchen. Die zusätzliche Mühe ein enantiomerenreines Präparat auf den Markt zu bringen kann sich auch lohnen, denn eine besser wirksame oder besser verträgliche Form eines Medikaments (im Vergleich zum Racemat) lässt sich zusätzlich patentieren !
Lange Rede, kurzer Sinn: Auch wenn uns das Spiegelbild im ersten Anschein bis aufs Haar gleicht, so kann es dennoch es faustdick hinter den Ohren haben !
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.
„Also die alkoholische Gärung – oder vielmehr die Gärung des Alkohols – sie erzeugt Alkohol – das heißt also, der Alkohol erzeugt Gärung – sogenannte alkoholische Gärung“ — Johannes Pfeiffer (mit drei F) in „Die Feuerzangenbowle“
Mal wieder ist ein Jahr dem Ende zu und damit wird auf die Erfolge des alten Jahres angestoßen beziehungsweise die Glückwünsche für das neue Jahr mit einem ausgebrachten Toast bekräftigt.
Dinner for One – Butler James & Miss Sopie (Quelle: ndr.de)
Wie schon der treue Butler James in Dinner for One mit Sherry, Weißwein, Champagner und Portwein oder der Geheime Zauberrat Beelzebub Irrwitzes mit dem satanarchäolügenialkohöllische Wunschpunsch (im gleichnamigen Buch von Michael Ende) zeigen, genügt es nicht die Silvesternacht mit stillem Wasser zu begießen, sondern der illustre Anlass verlangt nach einem angemessenen stärkeren Getränke – einem edlen Tropfen, einem spirituellen – oder richtiger: einem geistigen Getränk – kurzum Alkohol.
Der betrunkene Butler
Bleiben wir also mal beim Butler James. Anlässlich des 90. Geburtstags seiner Dienstherrin Miss Sopie wird – same procedure as every year– ein Geburtstagsdinner bestehend aus Mulligatawny-Suppe (eine Art Currysuppe), Schellfisch aus der Nordsee, Brathühnchen und Obst zum Nachtisch gereicht nebst adäquater Getränke. Da die gute Dame aber wie gesagt 90 wird (und das bereits seit etlichen Jahren, offenbar schummeln Frauen bei der 90 ebenso wie bei der 30) hat sie ihre vier besten Freunde bereits überlebt. Da die Dame aber offenbar ein Gewohnheitstier ist, findet das Dinner wie gewohnt statt. Leidtragender ist nun der Butler, der nun an Stelle der Verblichenen der Jubilarin zuprosten muss. Und da kommt einiges zusammen – wir zählen mit: jeweils vier Gläser Sherry, Weißwein, Champagner und Portwein plus den Inhalt einer Blumenvase. Perfider Weise wird dem treuen James aber nur der flüssige Teil des Festessens zuteil. Sprich: Sofern er nicht schon vorher in der Küche etwas gegessen hat, kippt er sich den ganzen Alkohol mehr oder minder auf nüchternen Magen hinter die Binde, was auch sichtbar einen verheerenden Effekt auf ihn hat. Als naturwissenschaftlich interessierte Menschen fragen wir uns nun: Welchen Alkoholspiegel hat James nun im Blut ?
Auf dem Weg vom Glas in die Birne
Die Auswirkungen eines Drinks auf den Alkoholspiegel sind schwierig abzuschätzen, da hier eine ganze Reihe stark vom Individuum abhängige Faktoren eine Rolle spielen. Erst einmal müssen Geschwindigkeit und Effizienz der Alkoholaufnahme berücksichtigt werden. Obwohl Alkohol über die Mundschleimhaut aufgenommen direkt ins Blut geht, wird dort nur 2% der aufgenommenen Alkoholmenge resorbiert. Der Hauptteil wird im Magen, aber ganz besonders der Dünndarm für die Aufnahme verantwortlich. Da die Resorption im Magen aber relativ langsam von statten geht, spielt der Mageninhalt eine entscheidende Rolle. Ist man nüchtern, geht es sehr schnell. Flüssigkeiten passieren den Magen sehr zügig (< 1 Stunde). Der Alkohol kommt also Rasch in den Dünndarm und kann seine Wirkung entfalten (Grafik 1). Ist der Magen wohl gefüllt und wurde eine entsprechende „Grundlage“ mit fetthaltigen Speisen geschaffen, verweilt der Alkohol tendenziell länger im Magen (sehr fette Speisen verweilen bis zu 7 Stunden im Magen) und die Aufnahme erstreckt sich über eine längere Periode. Dies sorgt zwar nicht dafür, dass weniger Alkohol aufgenommen wird, da aber parallel zur Aufnahme immer schon etwas Alkohol abgebaut wird, ist der Spitzenwert der Blutalkoholkonzentration geringer. Sprich: Man wird weniger stark besoffen (Grafik 2).
Szenario 3 im Schaubild würde dem Szenario entsprechen, dass der Alkoholgenuss sich über einen sehr langen Zeitraum erstreckt. Wenn der Suff nachlässt, legt der Trinker nach um seinen Pegel im Mittel konstant zu halten.
Natürlich spielen Körpergröße und Gewicht eine große Rolle. Vereinfacht ausgedrückt: Je größer der Proband, desto mehr Platz hat der Alkohol um sich auszubreiten, desto geringer die Konzentration (Masse pro Volumen).
Alkohol löst sich ferner prima in Wasser, in Fett eher schlecht. Daher wirkt sich ein hoher Wassergehalt im Körper auf den Alkoholspiegel aus, sprich wir müssen auch Alter und Geschlecht berücksichtigen.
Ein feuchtfröhlicher Abend –
Doch zurück zu unserer Silvesterparty. Fangen wir zunächst mit ein paar Grundannahmen an: Wir können ziemlich sicher sagen, dass James männlichen Geschlechts ist und offenbar nicht mehr der Jüngste. Gehen wir einmal von einem Alter von 75 Jahren aus. Fit genug, um den Erfordernissen seines Berufs noch gerecht zu werden, aber in Vorgerücktem Alter. Einer kurzen Google-Suche zufolge war der Schauspieler Freddy Frinton etwa 1,91 m groß. Das Gewicht müssen wir raten. Gertenschlank ist er nicht gerade, aber auch nicht pummelig. Gehen wir also in etwa von Normalgewicht aus: etwa 91 kg.
Kommen wir zu den Getränken. Diese werden in Zinnbechern in Größe eines durchschnittlichen Wasserglases von etwa 0,3 L serviert. Da wir aber nicht genau sehen können, wieviel jeweils eingeschenkt wird, gehen wir von einer typischen Portionsgröße aus, wie sie z.B. in der Karl May Bar im Taschenberg Palais in Dresden ausgeschenkt wird.
Anzahl
Menge
Alkoholgehalt Vol%
Volumen EtOH [L]
Masse EtOH [g]
Sherry
4
50
20
40
32
Wein
4
200
12
96
76,8
Champagner
4
100
12
48
38,4
Portwein
4
50
19,5
39
31,2
Gesamt
223
178,4
Butler James verabreicht sich also in unter einer halben Stunde eine Portion von 178,4 g Alkohol. Um nun mit diesen Daten den Alkoholspiegel im Blut zu berechnen bedienen wir uns der sogenannten Widmark-Formel in ihrer Modifikation nach Watson.
Setzen wir dort unsere geschätzten Daten ein, erhalten wir als Worst Case (gesamter Alkohol wird aufgenommen) einen Alkoholpegel von 2.97 ‰. Doch halt !
Unsere Abschätzung dadurch erschwert, dass gar nicht der gesamte Alkohol aufgenommen wird, sondern eine bestimmte Menge als Resorptionsdefizit gar nicht ins Blut und damit ans Ziel gelangt. Dieser „Schwund“ ist unter Anderem auch von der stärke der konsumierten Alkoholika abhängig. Hartes Gesöff wie Schnaps (40 Vol%) erleidet einen nur geringen Verlust von 10 %, während ein man bei Bier teilweise bis zu 30 % als Resorptionsdefizit verloren werden kann. Berücksichtigen wir also zusätzlich ein mittleres Resorptionsdefizit von 15 % sind es immer noch 2.52 ‰.
Mit einem Alkoholspiegel von 2.5 – 3.0 ‰ bewegen wir uns schon im Bereich der schweren Trunkenheit. Gleichgewichtsstörung und Sprechstörungen sind typische Symptome und sind auch bei James gegen Ende des Essens bereits zu beobachten. In der Tat kann er sich noch glücklich schätzen, dass er nicht bereits kotzend in der Ecke liegt. Die Symptome hauen also in etwa hin. Da der Sketch allerdings nur 18 Minuten dauert, von denen wir noch die mündliche Einführung des Moderators abziehen müssen, ist es allerdings zweifelhaft, dass der Alkohol bereits zur Gänze aufgenommen wurde. Nach meiner Recherche wäre etwas im Bereich von 45 min bis 1:00 h realistischer bis der Maximalalkoholspiegel erreicht ist (Grafik 1). Selbst beim sogenannten Sturztrunk, bei dem in extrem kurzer Zeit große Mengen Alkohol getrunken werden und der zu einem verstärkten Anfluten der Alkoholwirkung führt, ist dies vermutlich extrem sportlich. Aber gestehen wir dem Bühnenautor etwas künstlerische Freiheit zu. Ob der Butler aber noch das mit einem Augenzwinkern angedeutete Schäferstündchen vollziehen kann, bleibt fraglich.
Mann + Alkohol + Frau = ??? Quelle: Alkoholvorlesung, Rechtsmedizin Uni Essen
Bier = Flüssignahrung ?
Und wenn wir gerade schon einmal dabei sind, hier noch gleich eine weitere Rechenübung zum Thema Alkohol: Ein beliebtes Sprichwort sagt: Drei Bier sind auch ein Schnitzel. In Sachen Alkohol können wir mit Gewissheit sagen: Drei Bier enthalten mehr Alkohol als ein Schnitzel. Aber wie sieht es mit Kalorien aus ? Im Netz finden wir das die Portionsgröße für ein Wiener Schnitzel im Mittel etwa 150 g beträgt.
Sind wir großzügiger und nehmen ein Wiener Schnitzel aus dem berühmt-berüchtigten Restaurant Waldgeist in Hofheim/Taunus in der Größe 1/4 Schwein sind es 250 g. Bei einem mittleren Kaloriengehalt von 242 kcal je 100 g sind dies 363 kcal für das normale und 605 kcal für das große Schnitzel. Hängt natürlich auch etwas davon ab, wie gut man das Schnitzel abtropfen lässt, wenn es in gutem Butterschmalz gebrutzelt wurde. Beim Bier haben wir es relativ einfach, da die notwendigen Werte für alle handelsüblichen Marken bestens katalogisiert sind. Legen wir also (typisch Dresden) ein großes (0.5 L) Feldschlösschen Pilsener als Referenz unserer Berechnung zu Grunde: 40 kcal je 100 mL entsprechen 200 kcal je großem Bier. Davon 3 Stück, ergeben nach Adam Riese 600 kcal. Ergo: Ja, das Sprichwort trifft hinreichend genau zu. Korrekt: 3 Bier sind auch ein großes Schnitzel.
Übrigens, in der Variante „Sieben Bier sind auch ein Schnitzel“ kommen wir auf 1400 kcal für das Bier, was 578 g Schnitzel entspräche.
In der Tat ist Bier nicht das schlimmste, was man in Punkto Kalorien trinken kann: 100 mL Vollmilch (3.5 % Fettanteil) haben z.B. 64 kcal und damit mehr als das doppelte der gleichen Menge Bier. Hochprozentiger Alkohol hat natürlich auch mehr Kalorien als Bier. So enthalten die Getränke, die Butler James konsumiert 1492 kcal (213,1 g Alkohol x 7 kcal/g = 1492 kcal). In reinem Alkohol wohlgemerkt, da natürlich noch Zucker in den Getränken enthalten ist, natürlich effektiv mehr. Die Kalorienzufuhr an Alkohol entspricht also etwa einem McDonalds Menü aus Big Mac, großer Pommes + Cola und einem McSundae zum Nachtisch.
Achten Sie also auf Ihre schlanke Linie und ihre grauen Zellen und lassen Sie es im neuen Jahr langsamer angehen als Butler James ! Die Lömitonne wünscht allen Lesern ein frohes & gesundes neues Jahr !
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
Häufig Tauschen Wahre Ostfriesen IhrPlatinGold und Quecksilber
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 ↩
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!“
Ok, das Thema Sonnenschutz haben wir uns bereits angeguckt. Was brauchen wir also noch um durch den heißen Sommer 2018 zu kommen ?
Ein Szenario, dass glaube ich Vielen nicht unbekannt sein wird: Wir haben uns trotz hochsommerlichen 32°C mehr oder minder erfolgreich durch den Arbeitstag gerettet, jetzt lechzen Gemüt und Kehle nach einem kühlen Trunk zum Feierabend… Also ab nach Draussen an die frische Luft. Schlecht nur, wenn man vergaß das Feierabendbier rechtzeitig in die Kühlung zu legen. Ein weiteres Problem: Wie bleibt der Nachschub an köstliche Gerstensaft angenehm kühl, wenn man mit ihm fernab des Eisschranks auf der Wiese sitzt ?
Kaltes Getränk mit Hilfe der Wissenschaft und kalten Putzlappen
Und auch hier zahlt sich ein gutes Quantum an naturwissenschaftlichen Kenntnissen aus: Man benötigt nur ein Stück saugfähiges Textil und Wasser um selbiges gut zu durchfeuchten. Man packt die Getränkeflasche nun in den triefend nassen Lappen und stellt sie an einen luftigen und trockenen Ort. Nun muß man eine Weile warten, während sich das Getränk auf nahezu magisch anmutende Weise abkühlt.
Verdunstungskälte heißt das Zauberwort ! Denn auch bei 30 °C verdunstet eine gewisse Menge Wasser, vorausgesetzt, die Luftfeuchtigkeit liegt unter 100 %. Je trockener, desto besser.
So zumindest die Theorie. Aber wie heißt es so schön: Versuch macht klug. Also habe ich mir aus einer leeren 500 mL Flasche einer beliebten Hipsterbrause, die ich mit Wasser gefüllt habe und einem Laborthermometer eine Testapparatur gebastelt. Das Ganze noch schnell in ein nasses Küchenhandtuch wickeln und schon startet der Kühlversuch.
Auch wenn die Kühlwirkung relativ verhalten zu Tage tritt, kann man doch nicht leugnen, dass die Methode funktioniert. Innerhalb von 2 Stunden pendelte sich die Temperatur in der Flasche von ursprünglich 29 °C bei knapp unter 23 °C ein. Das Wasser ist zwar nicht „Kühlschrank-kalt“ aber um Einiges erfrischender geworden. Sicherlich lässt sich der Verdunstungseffekt noch weiter forcieren, wenn man einen Ventilator neben die Versuchsanordnung stellt, der die feuchte Luft wegpustet und frische trockene Luft nachführt.
Wasserkühler auf spanische Art
Dabei ist diese improvisierte Form der Getränkekühlung keine neue Errungenschaft der neuzeitlichen Camping- und Grillbewegung, bei welcher sie recht populär ist. Wie mir der Kollege François beim Mittagessen erzählte, findet man eine Art Urform davon in Andalusien: den Botijo.
Der Botijo – ein traditioneller spanischer Wasserkühler
Dabei handelt es sich um einen bauchigen Krug aus gebranntem, porösen Ton mit einer oder mehreren Trinkstutzen. Das enthaltene Wasser dringt durch die Poren langsam nach außen und verdunstet dort an der sehr trockenen, heißen Luft (die ja im mediterranen Klima Andalusiens reichlich vorhanden ist) und kühlt dadurch den restlichen Inhalt des Krugs. Das funktioniert wie gesagt im staubtrockenen Andalusien sehr gut, in z.B. Panama allerdings, welches in der doch recht feuchten Monsun-Zone liegt, weniger gut, so der Kollege F. Und auch in Spanien, genauer gesagt an der Universidad Politécnica de Madrid, gibt es Wissenschaftler, welche die Funktionionsweise des Botijo genügend fasziniert hat, um die Leistungsfähigkeit dieses traditionsreichen Verdunstungskühlers zu untersuchen.
Unter kontrollierten Laborbedingungen wurde der Botijo mit 3.16 kg Wasser (T=39°C) gefüllt und (um gleichmäßige Temperaturen zu gewährleisten) in einen 39 °C warmen Ofen gestellt (simulierter andalusischer Sommer). Dabei wurde die Wassertemperatur, meiner Softdrinkflasche nicht unähnlich, mit einem Thermometer verfolgt und in regelmäßigen Intervallen der Wasserverlust mittels einer Waage kontrolliert. Das recht interessante Ergebnis: Nach 7 Stunden waren zwar 400 g Wasser (fast ein halber Liter) weniger im Krug, aber das Wasser hatte sich um 15 °C auf 24 °C abgekühlt.
Natürlich ist der Krug irgendwann leer, wenn man ihn zu lange stehen lässt. Aber in einem 39 °C warmen Sommer, wird das Wasser eh vorher getrunken, bevor es komplett verdunstet. Der Vorteil des kontinuierlichen Wasserschwunds ist aber auch eine kontinuierliche Kühlleistung, während mein feuchter Lappen deutlich schneller versagen würde, weil er entsprechend schneller austrocknet. Wer sich selber wissenschaftlich mit dem Botijo befassen möchte, kann dies anhand der folgenden Differentialgleichungen tun:
Dieser Tonkrug erfreut sich auch heute noch einer gewissen Beliebtheit in Spanien, überall da, wo ein kühles Getränk abseits entsprechender Infrastruktur gefragt ist. Ein Verwandter des Botijo findet man zuweilen auch in hiesigen Gefilden auf Mittelaltermärkten in Form von Bierkrügen aus Ton, die das enthaltene Getränk (das aber am Besten bereits vor dem Einfüllen gekühlt wurde) kühl halten, wenn der Krug sich vorher mit Wasser vollsaugen konnte.
Immer schön aufpassen, dass man in der Hitze nicht wegschmilzt
Hightech Kühlung aus Bayern
Während der Botijo einfach, aber genial ist, findet sich am anderen Ende der Hightech-Skala eine ausgefuchste (aber deutlich komplexere) Erfindung aus Bayern. Und in Bayern trinkt man natürlich nicht Wasser, sondern Bier. Daher ist es nicht verwunderlich, dass der Münchner Physiker Peter Maier-Laxhuber als er sich entschloss die Erkenntnisse aus seiner Doktorarbeit mit dem Titel „Sorptionswärmepumpen und Sorptionsspeicher mit dem Stoffpaar Zeolith – H2O“ zu kommerzialisieren, auch ein selbstkühlendes Bierfass entwickelte.
Bei dieser raffinierten Erfindung ist der eigentliche Bierbehälter (A) von zwei konzentrischen Kammern (B, C) umgeben. Die innere enthält ein saugfähiges Material, das mit Wasser durchtränkt ist. Die äußere Kammer (C) ist mit einem Zeolith (alias Molekularsieb) gefüllt, einem Material, welches aufgrund seiner Poren in Molekülgröße eine hohe Wasseraffinität besitzt. Beide Schichten stehen unter Unterdruck, um eine Verdampfung des Wassers in Kammer (B) zu erleichtern. Die Energie, die zum Verdampfen des Wassers notwendig ist, wird dem Bier in Kammer (A) in Form von Wärme entzogen.
Durch öffnen eines Ventils kann nun das Wasser aus Kammer (B) in die Kammer (C) hinein verdampfen und wird dort durch den Zeolith gebunden. Dies ist wichtig, da der notwendige Unterdruck durch den entstehenden Wasserdampf aufgehoben werden würde und so letztendlich die Produktion von weiterem Wasserdampf, welche ja durch Verdunstungskälte unser Bier kühlt, zum Erliegen kommen würde. Der Kühleffekt ist sogar so groß, dass das Wasser in (B) gefrieren kann. Interessanter Nebeneffekt: Der Zeolith erwärmt sich, wenn er Wasser aufnimmt, so dass unser Faß mit kühlem Bier außen recht warm wird. Daher auch der Begriff Sorptionswärmepumpe, da sozusagen die Wärme aus dem Bier nach Außen „gepumpt“ wird.
Um dem Nachhaltigkeitsgedanken entsprechend Sorge zu tragen kann das Faß für einen späteren erneuten Einsatz regeneriert werden. Durch Erhitzen lässt sich das gebundene Wasser aus dem Zeolith wieder freisetzen.
Wer das Faß ausprobieren möchte kann ein solches u.A. von der Tucher Brauerei erwerben, die damit wirbt „jederzeit und überall [...] frisch gezapftes, kühles Tucher. Ohne Strom. Ohne Vorkühlen. In weniger als 45 Minuten.“
Aus heiß wird kalt – Feuer & Flamme für kühles Bier
Und für all diejenigen, die für einen zünftigen Showeffekt zu ihrem Getränk keine Kosten und Mühen scheuen, hier noch eine Variante, mit der man Getränke mittels Feuer kühlen kann.
Achtung – Wer Folgendes ausprobiert tut dies ausdrücklich auf eigene Gefahr. Der Autor übernimmt keine Verantwortung für etwaige (Feuer)schäden
Man benötigt einen Eimer voll Sand, in den die zu Kühlende Flasche eingegraben wird. Anschließend gießt man eine reichliche Portion Brennspiritus über den Sand und entzündet das Ganze. Der Kühlungseffekt soll nun dadurch eintreten, dass der Spiritus an der Oberfläche des Sandeimers abbrennt und weiterer Spiritus aus dem Sand hochgesaugt wird (eine Art Dochteffekt). Die dabei auftretende Verdunstungskälte tut ihr Übriges. Ob das Ganze funktioniert ? Keine Ahnung, aus brandschutztechnischen Gründen habe ich auf ein Experiment verzichtet. Sollte der geneigte Leser sich dazu entschließen dieses Experiment selbst zu probieren, so tut er dies auf eigene Gefahr und hoffentlich fernab von brennbarem Material.
Welche Methode auch immer man letztendlich wählt: Immer genug trinken und einen kühlen Kopf bewahren !
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.
Wer hier öfters mitliest, der weiß, dass ich einen Faible für Kaffee und Kuriositäten habe. Zwei Dinge, die sich vortrefflich kombinieren lassen ! Werfen wir also einen Blick ins Kuriositäten-Kabinett des Kaffeekonsums:
1. Kaffee, das heimtückische Gift
Ein Sprichwort sagt, dass alles was Spaß macht entweder ungesund oder verboten ist. Diesen Vorwurf versuchte man 18. + 19. Jahrhundert dem Kaffeetrinken anzuhängen. So geschehen auch im sogenannten Kaffee-Kanon aus der Feder des sächsischen Komponisten Carl Gottlieb Hering:
C-A-F-F-E-E, trink nicht so viel Kaffee. Nicht für Kinder ist der Türkentrank; schwächt die Nerven, macht dich blass und krank. Sei doch kein Muselman, der das nicht lassen kann!
Das Kinder keinen Kaffee trinken sollen, soweit stimme ich dem Liedchen noch zu. Das der braune Trank aber blaß und krank macht, kann ich nicht bestätigen, da ich mich im Normalfall einer gesunden Gesichtsfarbe erfreue. Und das trotz täglichen Verzehrs von 2-3 Pötten Kaffee.
Angesichts der Wortwahl kann man allerdings auch argwöhnen, dass der Text vielleicht auch ein Stück weit politisch geprägt war, da in der Wortwahl die Türken nicht besonders gut weg kommen. Ob der Komponist während seiner Schaffenszeit in Sachsen so viele Türken gesehen hat, um sich eine wohlbegründete Meinung zu bilden, darf bezweifelt werden. Im 19. Jahrhundert war aber das Bild vom sogenannten „kranken Mann am Bosporus“ für das geschwächte Osmanische Reich Gang und Gäbe.
Aber auch Andernorts ging man gegen den Kaffee vor. In Schweden war Anfang des 18. Jahrhunderts in den wohlhabenden Kreisen schwer in Mode gekommen. Getreu dem Eingangs erwähnten Sprichworts erregte das Kaffeetrinken schnell den Argwohn an höchster Stelle, nämlich dem schwedischen König. Dieser erließ 1746 einen königlichen Edikt gegen „den Missbrauch und exzessives Trinken von Tee und Kaffee“, welches sich in einer saftigen Steuer auf eben diese Getränke äußerte. Wer diesem nicht nachkam und seinen Konsum verheimlichte mußte mit hohem Strafen und der Beschlagnahmung von Kaffeekanne und Tassen rechnen !
Da sich die Freunde der braunen Bohne aber davon offenbar nicht hinreichend beeindrucken ließen, folgte schließlich ein Verbot. Wie uns aber andere ähnliche Projekte, wie z.B. die amerikanische Alkoholprohibition, lehren, hält eine solche Aktion die Menschen nicht wirklich davon ab. Man trinkt also nicht mehr öffentlich, sondern eben im Verborgenen.
Nun war der damalige schwedische Monarch, Gustav III., mit den Ergebnissen der bisherigen Maßnahmen zur Eindämmung des Kaffeekonsums nicht zufrieden. Wenn also Zwangsmaßnahmen allein nicht fruchten, dann hilft vielleicht ein mit wissenschaftlichen Daten untermauerter Appell an die Vernunft.
Zu diesem Zwecke ordnete der Monarch so etwas ähnliches wie eine Langzeitstudie an. Da man die schädigende Wirkung des Kaffees natürlich nicht auf kosten guter gesetzestreuer Bürger testen wollte, suchte man sich zwei zum Tode verurteilte Häftlinge.
Deren Strafe solle in lebenslange Haft umgewandelt werden unter der Voraussetzung, dass der Eine täglich 3 Tassen Kaffee tränke und der Andere 3 Tassen Tee, sozusagen als Kontrollgruppe. Um eine bessere Vergleichbarkeit zu erzielen, wählte man ein Zwillingspaar. Ein eigens dafür abgestellter Arzt sollte dann den gesundheitlichen Zustand der beiden Kandidaten verfolgen und dokumentieren.
Nun, selbst wenn Kaffee für die Gesundheit schädlich wäre, so kann es zumindest kein besonders wirksames Gift sein, denn beide Probanden überlebten ihre Experimentatoren… Zwei Ärzte und schließlich auch Gustav III. (wenn auch letzterer durch einen Attentat ums Leben kam). Der Anekdote nach starb letztendlich der Teetrinker im recht hohen Alter von 83 Jahren, noch vor dem Kaffeetrinker, dessen Todesdatum leider nicht überliefert ist. Wir können also schließen, dass Kaffee nicht so schädlich ist, wie dereinst angenommen. Und auch der Teekonsum scheint keine nennenswerten Folgen gehabt zu haben.
2. Kaffeeakkustik
Wer interessante physikalische Effekte erleben will, braucht nicht gezwungener Maßen ein Labor. Eine Kaffeemaschine und ein Milchaufschäumer reichen, um einem interessanten akustischen Effekt zu lauschen. Rührt man seinen Cappuccino um und klopft danach mit dem Löffel rhythmisch auf den Boden der Tasse, so steigt die Tonhöhe des Klopfgeräuschs in den ersten Sekunden an. Dieses Phänomen ist der von Crawford und Kollegen 1982 beschriebene Cappuccino-Effekt. (Oder für englische Muttersprachler Hot Chocolate Effect)
Ursache ist, dass durch das Unterrühren der Schaumblasen (also das Einbringen von Luft) die Schallgeschwindigkeit im Kaffee verändert. Bereits ein 1 % Luftblasen im Kaffee senkt die Schallgeschwindigkeit in Wasser von 1500 m/s auf 120 m/s. Wie sich zeigen lässt hängt im System Kaffeetasse die Frequenz (d.h. die Tonhöhe) von der Schallgeschwindigkeit ab. Während die anfängliche niedrige Geschwindigkeit tiefe Tonhöhen begünstigt, führt das Aufsteigen der Blasen an die Oberfläche zu einer steigenden Schallgeschwindigkeit und damit auch zu einer höheren Tonhöhe.
Zugegeben, diese Erkenntnis ist erstmal von eher geringem praktischen Nutzen im Alltag, ist aber ein ganz nettes Kabinettstückchen. Übrigens, wer keinen Cappuccino mag: Funktioniert auch, wenn man Salz in siedendheißes Wasser oder kaltes Bier einbringt !
Neulich abends am Lagerfeuer an der Elbe, kam ich nicht umhin zu hören, wie eine Bekannte sich mit einem der anderen Anwesenden über das Phänomen „Chemtrails“ unterhielt. Dies nahm ich zum Anlass, mich heute einmal mit diesem Thema aus der Welt der Verschwörungstheorien anzunehmen.
Erstmals tauchte die Verschwörungstheorie Ende der 1990er auf, als Reaktion auf ein Forschungspapier in dem die US Airforce über Wettermanipulation spekulierte. Seitdem begegnet man diesem Phänomen mit großer Regelmäßigkeit in den Onlinemedien.
Unter Chemtrails1 versteht man das angebliche heimliche Ausbringen von Chemikalien oder Mikroorganismen per Flugzeug getarnt als Kondensstreifen, zwecks Erfüllung finsterer Ansinnen wie schleichender Vergiftung der Bevölkerung bzw. Manipulation von Wetter und Weltklima.
Kondensstreifen hat jeder schon einmal am Himmel beobachtet: Ein Flugzeug fliegt vorrüber und hinterlässt streifenartige Wolken am Himmel. Die heißen ruß- und vor allem Wasserdampf haltigen Abgase des Fliegers treffen auf kalte Luft, wodurch der Wasserdampf zu Tröpfchen bis hin zu kleinen Eiskristallen kondensiert. Das Resultat ist besagter Wolkenstreifen.
Passiert dies in relativ trockener Luft, also dort wo die relative Luftfeuchte unter 100 % liegt, verdampft das Wasser relativ schnell wieder, also löst sich im wahrsten Sinne des Wortes in Luft auf. Die genaue Gestalt und das Auflösungsverhalten dieser Wolken ist dabei von vielen Faktoren wie Temperatur, lokaler Windgeschwindigkeit und relativer Luftfeuchte ab.
Ein paar Theorien
Soweit würde uns mancher Chemtrail-Beführworter auch zustimmen. Zwischen diesen herkömmlichen Kondensstreifen jedoch werden angeblich noch Chemikalien versprüht, so die Befürworter. Was die genaue Natur dieser Chemikalien und die Motivation hinter diesen Sprühmanövern angeht, ist man sich jedoch nicht einig. Hier ein paar Theorien:
Geoengineering: Unter diesem Begriff kann man solche Bemühungen zusammenfassen, die Klima und Wetter beeinflussen. Eine Theorie z.B. postuliert, dass durch großflächiges Ausbringen von Partikel eine Reflexion von Sonnenlicht bewirkt werden und so die Globalerwärmung bekämpft werden soll. Ebenfalls wird gerne das sogenannte Welsbach-Patent zitiert, in dem spezielle versprühte Partikel Wärmestrahlung absorbieren und in form von sichtbarem Licht wieder emittieren sollen. Ohne hier zu weit mit physikalischen Erklärungen auszuholen, sei nur soviel angemerkt, als das so grundlegende physikalische Gesetzmäßigkeiten wie der 2. Hauptsatz der Thermodynamik und das Plancksche Strahlungsgesetz ein solches Wirkprinzip sehr zweifelhaft erscheinen lassen.
Ebenfalls als gezielter Eingriff in die Umwelt kann eine gezielte Vergiftung des Bodens bzw. Veränderung des pH-Werts desselben gesehen werden. Normales Saatgut würde eingehen, während spezielles genetisch verändertes Saatgut weiter wachsen und somit Saatgutgroßkonzernen zu Milliardenverdiensten helfen würde. Während diese Theorie wissenschaftlich erstmal nicht völlig abwegig ist, darf sie aber auch angezweifelt werden, da auch andere Pflanzen angegriffen würden und letztendlich zum völligen ökologischen Kollaps führen würde. Womit sich die Saatgutkonzerne ins eigene Fleisch schneiden würden.
Reduktion von Überbevölkerung Schließlich gibt es Theorien zur gezielten Vergiftung der Bevölkerung. Wie dies genau geschehen könnte, da gibt es viele verschiedene teilweise recht exotische Theorien, die von simpler Vergiftung, bis hin zum Hervorrufen von Unfruchtbarkeit (Geburtenreduktion) reichen.
Ebenfalls beliebt: Psychopharmakologische Beeinflussung der Bevölkerung, um diese Gefügig zu machen. Oder, als Motiv der Reduktion von Überbevölkerung: Beeinflussung des Paarungsverhaltens der Bevölkerung, dass diese sich eher zum eigenen Geschlecht hingezogen fühlt. Eine Theorie die etwas an die hypothetische Sex Bomb oder Gay Bomb aus der US amerikanischen Forschung zum Thema nicht-tödliche Chemiewaffen erinnert.
Chemische Indizien & Probleme
Was genau wird denn da nun eigentlich versprüht ? Die Auswahl an möglicher Substanzen ist recht vielfältig: Barium- & Aluminiumverbindungen, Titan, radioaktives Thorium, Ethylendibromid (EDB), Polymerfasern, Aerosolimpfstoffe gegen Milzbrand & Masern (Impfgegner aufgepasst !) und und und… Insbesonders Barium ist ein Stichwort, dass immer wieder fällt.
Behaupten kann man ja viel. Daher ziehen immer mal wieder Befürworter der Theorie mit Meßequipment los, um die Ausbringung giftiger Substanzen nachzuweisen. So z.B. geschehen im Jahre 2007 durch den Amerikaner Bill Nichols. Experimenteller Aufbau: Zwei Glasschalen wurden ca. 1 Monat im Freien stehen gelassen, um Regen und andere vom Himmel herabfallende Emissionen aufzufangen. Diese Proben wurden sodann in Kooperation mit einem lokalen Radiosender zur Analyse geschickt. Die dabei entdeckten vermeintlich stark überhöhten Bariumwerte waren leider eine Fehlinterpretation des Analysenergebnisses auf Grund von inkorrekt durchgeführter Umrechnung von Maßeinheiten.
Zusätzlich gilt es zu Bedenken, dass eine einwandfreie Probennahme, so daß aussagekräftige Analysen erhalten werden, ein recht komplexes Unterfangen sein können. So gilt es z.B. zu Beachten, dass die Probe nicht durch kontaminierte Probengefäße eben mit dem gesuchten Stoff verunreinigt wird, so dass ein falsch-positives Ergebnis erhalten wird. Ein gutes Beispiel hierfür ist z.B. der Fall des Phantoms von Heilbronn, bei dem die Polizei aufgrund von kontaminierter Testbestecke für DNA Tests lange einem Phantom hinterher jagte.
Ebenso ist die Art und Weise, wie im genannten Beispiel Proben genommen wurde nicht ganz unproblematisch. So kann mit einer Probe, die 1 Monat mehr oder minder unbeaufsichtigt irgendwo rumsteht allerhand passieren.
Einen weiteren Faktor gibt es ebenso zu Bedenken: Geht man davon aus, dass die fraglichen Substanzen als Zusatz im Flugbenzin vorliegen, dann ergibt sich das Problem, dass diese a) in diesem löslich sein müssen und b) die Verbrennung des Treibstoffs unbeschadet überstehen müssen. Während a) für viele anorganische Salze der Metalle Barium und Aluminium ein Problem darstellt, ist Anforderung b) ebenfalls ein Problem, da bei den hohen Verbrennungstemperaturen organische Substanzen verbrennen und damit unschädlich werden und für viele reaktive anorganische Substanzen ebenso anzunehmen ist, dass sie in eine inaktive Form übergehen.
Bliebe also nur der Einsatz von speziellem Sprühequipment, was wieder ein Problem mit der Geheimhaltung nach sich zieht (siehe auch unten).
Schließlich gibt es immer mal wieder Bilder von Flugzeugen mit mysteriösen Tanks im Passagierraum oder vermeintlichen Sprühdüsen. Soweit ich dies jedoch aus den mir zur Verfügung stehenden Quellen beurteilen kann, handelt es sich bei dem Bildmaterial oft um aus dem eigentlichen Kontext gerissene Fotos bzw. teilweise sogar gezielt manipulierte Bilder.
Chemtrail-Tanks ? Nein, eher Versuch zur Gewichtsverteilung mit Wassertanks in Passagierflugzeug Prototyp
Logistische Probleme
Gut, nehmen wir mal an, es gibt ein funktionierendes Wirkprinzip, welches via Flugzeug ausgebracht werden könnte. Die entsprechende technische Umsetzung einer lückenlosen Versprühung ist problematisch, wie man anhand einer überschlagsmäßigen Abschätzung (inspiriert von psiram.com) sehen kann:
Geht man von der geringen Dosierung von 1 mg pro m² aus, dann kommt man auf einen Materialbedarf von 1 kg pro km². Geht man von einer Landfläche von 10,2 Mio. km² für Europa aus, benötigt man 10200 t Material. Legen wir einen Airbus A3802 zu Grunde, der eine typische Nutzlast von 66 t hat, kann man sich vorstellen, dass man für eine einzelne flächendeckende Sprühung 155 Flüge bräuchte. Sind wir etwas großzügiger und nehmen ein Tankflugzeug A330 MRTT dann sind es immer noch 93 Flüge. In dem Falle wäre unser Flieger aber mit reinem Wirkstoff betankt. Sofern dieser nicht gleichzeitig ein gutes Flugbenzin ist, müßten wir ihn noch verdünnen, was die Anzahl der Flüge um 1 mg Wirkstoff auf den Quadratmeter zu bringen nochmal deutlich erhöhen würde. Schließlich müßten die Flüge auch regelmäßig durchgeführt werden, um einen Effekt von Partikeln in der Atmosphäre konstant aufrecht zu erhalten, da diese sich irgendwann Schwerkraftbedingt absetzen würden.
A330 MRTT Lufttanker
Die Ausbreitung gasförmiger Stoffe kann auch eine ganz eigene Dynamik entwickeln. Denn Wind und Wetter spielen auch eine Rolle. Regen wäscht den Wirkstoff aus der Luft und Wind pustet ihn sonst wo hin u.a. auch dort hin wo man ihn nicht haben will.
Geht es nur um das flächenhafte Leutevergiften, ist Trinkwasser sicher ein geeigneteres Medium.
Überhaupt gibt es sicher effektivere Methoden, wollte man die Bevölkerung reduzieren. Allein schon eine Reduktion von Alkohol- und Tabaksteuern, Aufhebung von Geschwindigkeitsbegrenzungen und ähnliche Maßnahmen würden schon einen entsprechenden Effekt auf die Bevölkerung haben und von dieser sogar teilweise noch begrüßt werden.
Die Luft vergiften ? Danke, machen wir selbst…
Heimlich & Co.
Sehen wir einmal davon ab, das viele dieser Theorien wissenschaftlich nicht haltbar sind, so ergibt sich noch ein ganz anderes offensichtliches Problem: Um ein solches weltweites Geheimunterfangen durchzuführen und vor allen Dingen geheim zu halten, bedarf es einer großen Zahl an Eingeweihter: Von den strategischen Planern, über die Firmen, die technische Ausrüstung und Chemikalien herstellen und liefern, weiter zu den Flugbesatzungen, welche die Flüge durchführen, bis hin zu denen, die alles am Ende vertuschen. Aber je größer die Anzahl der Mitwisser, desto schwieriger ist die Geheimhaltung. Ein Phänomen, das jedem, der schonmal eine Überraschungsparty organisieren musste, wohl bekannt sein sollte. Hierbei wäre noch nicht mal berücksichtigt, dass alle benötigten Teilnehmer mit diesem unmoralischen Projekt einverstanden sein müssten. Und selbst wenn nicht jeder eingeweiht wäre: Genügend Zeit vorausgesetzt, findet sich früher oder später immer jemand, dem etwas verdächtig vorkommt.
Inspiration durch reale Vorkommnisse
Einen Eingriff in das Wetter mittels Flugzeug ist aber nicht völlig ein Phantasieprodukt, denn es gibt Hagelflieger und Wolkenimpfen. Hierbei werden kleine Flieger gezielt Schlechtwetterfronten geflogen, um die Wolken gezielt zum Abregnen zu bringen. Hiermit soll zum Beispiel Schaden durch Hagelschlag bei Bevölkerung und Landwirtschaft verhindert werden. Man versucht dies zu Erreichen, indem Silberiodid gelöst in Aceton ausgebracht wird oder am Flieger Fackeln mit Schießpulver/Silberiodid gezündet werden. Hierbei entstehen kleine Impfkristalle, die zur Tropfenbildung und damit Abregnen der Wolke führen sollen.
Die Effektivität dieser Hagelflieger wird jedoch angezweifelt. So sollte der G8 Gipfel in St. Petersburg durch Animpfen von Wolken frei von Regen gehalten werden, wurde jedoch dennoch von ergiebigen Regenschauern heimgesucht.
Motivation der Befürworter
Stellt sich also die Frage: Warum glaubt man an diese doch recht windige Theorie ? Man muß kein großer Beobachter der Medien sein, um zu Bemerken, dass aktuell und in jüngerer Vergangenheit in gewissen Kreisen die Tendenz besteht kein Gutes Haar an der Regierung zu lassen, bzw. ein Wirken düsterer Mächte auf Seiten der Großindustrie zu vermuten.
In der Tat gibt es unter der Anhängerschaft der politischen Rechten viele Chemtrail-Gläubige, da die Theorie gut in ihr ideologisches Gedankengebäude wider der Regierung und/oder der Supermacht USA passt. So versuchte zum Beispiel 2010 ein Abgeordneter der NPD im Landtag von Mecklenburg-Vorpommern mit einer Anfrage an die Landesregierung eine mögliche Wettermanipulation über MeckPomm aufzuklären. Auch in Österreich, hier seitens der FPÖ, sind solche Anfragen nicht unbekannt. Selbst bei den allmontaglichen Vorkommnissen in Dresden schimpft man auf Chemtrails.
Fairerweise muss man jedoch auch sagen, dass auch aus dem Lager der CDU oder der Grünen Beiträge zum Thema Chemtrail kommen. Entsprechende Beiträge aus dem rechten Lager sind jedoch dennoch weitaus häufiger.
Fazit
Vielgestaltig sind die Theorien zum Thema Chemtrail und ebenso vielgestaltig ist die Motivation aus der heraus man das Thema befürwortet, ob politische Motivation oder ökologisch motiviertes Mißtrauen gegen die Großindustrie (für die in vielen Fällen, tatsächlich wissenschaftlich belastbare Beweise für diverse Missetaten gibt).
Die Vorgetragenen Argumente für Chemtrails halten jedoch einer näheren Überprüfung nicht stand. Generell sind Theorien, die auf sehr komplexen Annahmen beruhen mit Problemen behaftet. Deshalb möchte ich dem geneigten Leser das Prinzip von Ockhams Rasiermesser ans Herz legen:
Von mehreren möglichen Erklärungen für ein und denselben Sachverhalt ist die einfachste Theorie allen anderen vorzuziehen.
Eine Theorie ist einfach, wenn sie möglichst wenige Variablen und Hypothesen enthält und wenn diese in klaren logischen Beziehungen zueinander stehen, aus denen der zu erklärende Sachverhalt logisch folgt.
Oder wie mein Mathelehrer es formulierte: Die einfachen Erklärungen sind oft die besten, die genialen sind meistens falsch.
Kofferwort aus Chemicals (Chemikalien) und Contrails (Kondensstreifen). ↩
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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)
1. Kaffee, das heimtückische Gift
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