2 Lies: [pwa'so:] — Пуассон

16. Zum Abschluß dieses Abschnitts sei die Struktur des Spekt­rums einer bekannten Verbindung abgeleitet und das berechnete Spektrum mit dem experimentell beobachteten verglichen. Man mache es sich zum Grundsatz, die Literatur in jedem Falle so genau wie nur überhaupt möglich durchzusehen, denn oft erspar: eine Stunde Literaturarbeit mehrere Tage Arbeit im Laborato­rium.

Übung 5. Übersetzen Sie; beachten Sie die Bedeutung der Modalverben.

1. Die Absorptionswärmen dürften entsprechend groß sein. 2. Daß die Isothermengleichung ähnlich wie die einfache Lang- muir '-Isotherme in vielen Fällen gut, in anderen nur unvoll­kommen bestätigt wird, dürfte zunächst und in erster Linie dar­auf zurückzuführen sein, daß sie wie diese nur mit einer einzi­gen Art von Adsorptionszentren rechnet. 3. Demgegenüber mac!:t das Tetraedermodell van't Hoffs ganz bestimmte, durch den Versuch prüfbare Behauptungen über Zusammenhänge zwischen dem räumlichen Bau der Moleküle und einigen ihrer Eigenschaf­ten, die später im einzelnen besprochen werden sollen. 4. Das in den vorausgegangenen Abschnitten theoretisch behandelte Ver­fahren zur Messung schneller Reaktionen soll nun an einem praktischen Beispiel erläutert werden. 5. Zu diesem Zweck sei zunächst das Modell der Elektrolytlösung geschildert, daß wir bei der weiteren Auswertung benutzen wollen. 6. Die Nähe zum kristallin-flüssigen Zustand mag auch der Grund sein, warum die Unterscheidung zwischen kondensiert-festen und kondensiert­flüssigen Filmen Schwierigkeiten bereitet. 7. Man nahm zürn Beispiel an, daß die Sonne das Gold, der Mond das Silber, der Mars das Eisen, der Saturn das Blei in der Erde entstehen ließen. 8. Von den Verfahren, solche Schwingungen anzureger., ist wohl dasjenige, daß man eine Blase in ein mit einem schweren Gas gefülltes Gefäß fallen läßt, das älteste.

Übung 6. Übersetzen Sie; beachten Sie die substantivierten Adjektive und Partizipien.

1. Die wäßrige Seifenlösung verhält sich hinsichtlich der Adsorption wie ein Dreikomponentensystem. Entsprechendes gilt für Stoffe, welche in unpolaren Lösungsmitteln Übermoleküle verschiedener Zähigkeit und Polarität bilden. 2. Die Bindungen zwischen Sauerstoff und Stickstoff, die man in den klassischen Formeln als Doppelbindungen zu schreiben pflegt, erweisen sich als etwas von den Kohlenstoff-Doppelbindungen durchaus Ver­schiedenes. 3. Solange eine solche Behandlung noch fehlt, kann wegen alles Weiteren die Adsorption gelöster Stoffe an Fest­körpern Betreffenden der Hinweis auf die ausführliche Über­sicht in Freundlichs Kapillarchemie genügen; dort ist auch zu

finden, was hir_sicht]ich

der Adsorptionsgeschwindigkeit über dos bereits in § 19 Ausgeführte hinaus noch zu sagen ist.

II. verstehendes lesen und referieren •

LESESTÜCKE

Lesestuck 1

Stark gefärb₂ bzw. getrübte Säuren oder Laugen lassen sich mit Farbindikatt_{ren nur} schwer oder gar nicht titrieren. In die­sen Fällen ist d_e Lumineszenztitration neben elektrochemischen Methoden oft re_ht brauchbar. Bei ihr nutzt man die pH-Abhän- Kigkeit der Leuc_tintensität.

Lesestück 2

Eine zum Pf_ent eingereichte Arbeit beschäftigt sich mit der Defektoskopie: /jt den heute üblichen Prüfverfahren lassen sich Fehler in MetaWkstücken dann kaum feststellen, wenn diese Defekte etwa di gleiche Größe haben wie ein Metallkorn bzw. ein Mikrokrista _Das betrifft etwa Hohlräume und Haarrisse von einigen Hi^ertstel Millimeter Ausdehnung. Die sowjeti­schen Ingenieur j Ermolov und V. Vlassov entwickelten nun ein Prüfverfahr^ _{das auch} derartige Fehler erfaßt. Auf das zu untersuchende \rkstück werden dabei Ultraschallimpulse kom­plizierter Form egeben, bei denen sich Frequenz und Intensität der Schwingung ständig ändern. Wie die beiden Ingenieure zeigen konnten,! _{assen s}j_ch dadurch bei der Auswertung auch die kleinsten Hci_rä_ume mit Sicherheit von gleichgroßen Metall­körnern unterscijden — gleichgültig, ob es sich um größere Guß­stücke handelt _lCj_er beispielsweise um massive Schweißnähte unterschiedlicheArt.

Lesestuck 3

Man kann d Festigkeitseigenschaften des mit mehreren hundert Mill. jnnen pro Jahr gebräuchlichsten Grundwerk­stoffes, des Eis_1S) ;_{п re}cht weiten Grenzen und systematisch gezielt einstelle Als Methoden, die Festigkeit zu steigern, bewähren sich _w werden weiterentwickelt: das Legieren, die Entwicklung be^jntej. Verformungszustände, das Erzeugen feinster Gefüge_lurch

Schnellwärmebehandlung sowie das Ver­festigen durch iasenumwandlungen und durch Einlagern von dispersen Phase

Lesestück 4

Zu Beginn d 19 Jh _Wurde Wolfram verschiedenen Spezial- stählen zugeset; Nachdem um die Jahrhundertwende die ersten

Schnelldrehstähle mit Wolframzusätzen in der Industrie Eingang fanden, wurden um 1910 die ersten Wolframlangdrahtlampen in den Handel gebracht, die etwa sieben- bis neunmal soviel Licht abgaben als die davor üblichen Kohlenfadenlampen. Seit dieser Zeit war die Entwicklung der Technologie des Wolframs eng verbunden mit der Entwicklung der Glühlampentechnik.

Lesestuck 5

1912 reichte der Amerikaner W. D. Coolidge ein Patent ein, wonach das Wolfram ohne Zusatz von Bindemitteln (z. B. Dex­trin oder Zucker) —wie es bis dahin üblich war — bei höheren Temperaturen bearbeitbar ist. Das Metall bleibt dann auch bei gewöhnlichen Temperaturen gut verformbar. Bis in unsere Zeit hinein ist die grundsätzliche Methode dieses sog. Coolidge-Ver- fahrens beibehalten worden. Verbessert wurden im Laufe der Jahre nur der apparative Aufbau und einige spezielle Einzel­heiten bei der Weiterverarbeitung.

Lesestuck 6

Beim Erforschen biologischer Vorgänge gewinnt seit Jahren ein zusätzlicher Aspekt immer mehr an Bedeutung: das Bestre­ben, hocheffektive biologische Prozesse für die Technik zu nutzen. Diese Problematik ist Forschungsgegenstand der Bionik. Bedeu­tende Wissenschaftler äußerten in den vergangenen Jahren die Ansicht, daß in den nächsten Jahrzehnten große bionische Ent­deckungen zu erwarten seien. Die Biolumineszenz — der Leucht­vorgang bei Lebewesen — ist so ein leistungsfähiges biologi­sches System. In den letzten 10 Jahren ist unser Wissen auf die­sem Gebiet außerordentlich rasch gewachsen. Es ist nicht sehr wahrscheinlich, daß Erkenntnisse über die Biolumineszenz in den nächsten Jahren zu entscheidenden technischen Fortschritten führen werden. Trotzdem ist das Interesse an diesen Phänome­nen verständlich und gerechtfertigt; man kennt keinen Prozeß, bei dem Energie so vollständig zum Erzeugen von Licht aus­genutzt wird, wie das bei der Biolumineszenz geschieht.

Lesestuck 7

Das Mengenverhältnis, in dem die Isotope eines chemischen Elements in der Natur vorkommen, ist nahezu konstant. Diese Konstanz kommt auch darin zum Ausdruck, daß für jedes Ele­ment ein bestimmtes Atomgewicht angegeben werden kann. Genauere Untersuchungen haben allerdings ergeben, daß zahl­reiche chemische Elemente in ihren natürlichen Vorkommen geringfügige Schwankungen der isotopen Zusammensetzung zeigen.

Lesestuck 8

Wt> wir heute im allgemeinen Sprachgebrauch von Metallen reden, sind fast immer Metall-Legierungen gemeint. Obgleich sie chemisch als Gemische zu betrachten sind, unterscheiden sie sich in ihren Eigenschaften meist beträchtlich von ihren Bestand­teilen. Indem man zunächst willkürlich, später systematisch Zehntausenden von Legierungen auf ihre Eigenschaften unter­suchte, konnten Legierungen hergestellt werden, die jede von der Technik erhobene Forderung in hohem Maße erfüllen.

Lesestuck 9

1. Die Stoffe treten in sinnfällig unterschiedlichen Zustands- formen auf. Deshalb hat sich von alters her die Einteilung in die drei Aggregatzustände fest, flüssig, gasförmig bewährt. Bei dem Werkstoff Glas macht die Einordnung Schwierigkeiten, so dcß in der Literatur hierfür sogar der Begriff "vierter Zustand der Materie" diskutiert wurde.

2. Während bei den meisten Substanzen die physikalischen Eigenschaften eine eindeutige Funktion der Temperatur und des Druckes sind, kommt bei Glas noch eine Abhängigkeit von der Zeit hinzu. Dadurch ist bei gleichen thermodynamischen Para­metern (Temperatur, Druck) je nach den zeitlichen Versuchsbe­dingungen Glas einmal als fest und ein andermal als flüssig zu bezeichnen.

3. Das Verständnis hierfür wird erleichtert, wenn man z. B. an einen Würfel aus Pech denkt. Schlägt man Hammer darauf, so zeigt sich, daß er fest ist. Wiederholte man nach 10 Jahren diesen Versuch am gleichen Objekt, so wäre das Material noch immer fest, obwohl der Würfel in der Zwischenzeit unter dem Einfluß der Schwerkraft zu einer Platte "zerflossen" wäre. — Auch bei Glas können die Eigenschaften stark variieren.

Lesestuck 10

Der Mensch verbindet auf Grund seiner Lebenserfahrung nmals die Begriffe "Licht" und "Wärme"; denn die uns ge- iäufigsten Quellen natürlichen und künstlichen Lichts senden eine elektromagnetische Strahlung aus, die u. a. sowohl den sicht- br.ren als auch den infraroten Bereich umfaßt.

4<>

Kaltes Licht, dem also der infrarote Anteil fehlt, begegnet dem Durchschnittsbürger meist nur in der Strahlung der Rekla­me-, Leuchtstoff- und Fernsehröhren. Dabei haben kalte Licht­quellen für Beleuchtungszwecke einen sehr wichtigen Vorteil: Sie verbrauchen weniger Energie als Glühlampen, die die gleiche Lichtmenge erzeugen. Kaltes Leuchten kann auf verschiedene Weise angeregt werden.

Allgemein formuliert, reagieren bei der Chemilumineszenz die Stoffe A und В miteinander und bilden den Stoff С sowie ein metastabiles, angeregtes Reaktionsprodukt D*. Unter Licht­emission geht D* in den Grundzustand D über. In der Regel sind bei der Chemilumineszenz Katalysatoren beteiligt.

Für die Chemilumineszenz gibt es zahlreiche Beispiele. Aus der anorganischen Chemie ist die weitere Oxydation des drei­wertigen Phosphors im Phosphortrioxid am bekanntesten. An organisch-chemischen Verbindungen ist die Chemilumineszenz sehr vielfältig untersucht worden, z. B. am Luminol, am Luci- genin und am Lophin.

Auch der Biolumineszenz liegen chemische Reaktionen zu­grunde. Die Biolumineszenz ist deshalb eine Art der Chemilumi­neszenz, bei der die chemischen Reaktionen in lebenden Zellen ablaufen.

Lesestuck 12

1. In modernen Laboratorien werden bei bestimmten Auf­gaben — etwa für die Analyse von Gasen bei niedrigem Druck oder für Trennvorgänge — Massenspektrometer benutzt, die die elektrisch geladenen Atome oder Moleküle im Magnetfeld nach ihrer Masse "sortieren". Massenspektrometer sind damit oft unentbehrlich, leider aber kompliziert und nicht zuletzt sehr kost­spielig. Nach einer Meldung in der Zeitschrift "Bild der Wissen­schaft" haben nun Wissenschaftler eines US-amerikanischen Konzerns ein neues Verfahren entwickelt, das wesentlich ein­facher und billiger arbeitet, jedoch gleichfalls hochempfindlich ist.

2. Anstelle der üblicherweise erforderlichen Präzisionselek­troden befinden sich bei dieser Methode in dem Trennraum lediglich drei kleine Drahtnetze. Das neue Gerät arbeitet mit einem veränderlichen magnetischen Feld, das durch eine Kombi­nation von Wechselstrom und Wellen im Radiofrequenzgebiet entsteht. Dringen nun Gasionen, also elektrisch geladene Teil­chen, die bei ihrer Bewegung selbst ein Magnetfeld längs ihrer Bahn aufbauen, in dieses Wechselfeld ein, so werden Ionen bestimmter Massen von dem mit einer definierten Frequenz schwankenden Feld "eingefangen".

Partikel anderer Massen werden bei diesem Vorgang nicht festgehalten; sie bewegen sich vielmehr auf instabilen Bahnen und entweichen schließlich wieder. Die eingefangenen Ionen treffen dagegen auf einen Detektor und werden gezählt. Ändert man jetzt im Verlauf des Meßvorganges die Parameter des magnetischen Wechselfeldes, so lassen sich der Reihe nach auch die in dem Trennraum vorhandenen Partikel mit anderen Massen erfassen.

Lesestuck 13

1. "Bronzen" nennt man entweder die Kupfer-Zinn-Legierun­gen oder — in etwas erweitertem Sinn — alle Legierungen mit einem hohen Kupfergehalt. Bronzen waren bekanntlich die ersten von Menschen hergestellten und verarbeiteten Legierungen. Vor einiger Zeit hatte man Bronzewerkzeuge und -waffen im Ägäischen Aleer gefunden. Die Analyse des Werkstoffes führte zu einem überraschenden Ergebnis: Etwa 400 Jahre lang — ungefähr zwi­schen 2500 und 2100 v. u. Z. — wurde Bronze überwiegend aus Kupfer und Arsen hergestellt.

2. J. A. Charles¹ vom Metallurgischen Laboratorium der Universität Cambridge schreibt dazu, daß diese Bronze der "üblichen" (zinnhaltigen) in einigen Eigenschaften überlegen ist. Beispielsweise läßt sie sich besser gießen und in der Wärme besser bearbeiten.

3. Daß sich schließlich die Kupfer-Zinn-Legierung durchsetzte, führt Charles auf "Arbeits- und Gesundheitsschutz" zurück: Geschmolzene Arsen-Bronze gibt hochgiftige Dämpfe ab. Arbei­ter der Bronzezeit, die mit solchen Schmelzen zu tun hatten, dürften sich in der Regel nach kurzer Zeit schwere Vergiftungen zugezogen haben. Wahrscheinlich hat man später erkannt, daß das Arsen für diese Erkrankungen verantwortlich ist und daß man sie vermeiden kann, wenn man Arsen durch Zinn ersetzt.

1. Lesest ück 14

   1. 1860 entwickelten R. Bunsen und G. Kirchhoff die Spektral­analyse, eine heute klassische Methode für die physikalisch­chemische Untersuchung von Stoffen. Noch kurze Zeit vor dieser Entdeckung hatte der französische Philosoph A. Comte² verkün­det, der Mensch werde niemals die chemische Zusammensetzung der Sonne und der Sterne erfahren. Comtes Behauptung folgte zwangsläufig aus der von ihm propagierten Philosophie des Agnostizismus, die die Erkennbarkeit der uns umgebenden Körper prinzipiell verneint. Aber die Astrophysiker begannen — ausgerüstet mit der Spektralanalyse — ein Element nach dem anderen auf der Sonne und den Sternen zu entdecken Der Mond ist eine Ausnahme. Er leuchtet durch das reflek­tierte Licht, und daher ist sein Spektrum wenig aussagekräftig. Es entspricht praktisch genau dem Sonnenspektrum und kann nichts über die chemische Zusammensetzung des der Erde näch­sten Himmelskörpers aussagen. Allerdings muß hier eine Ein­schränkung gemacht werden. Wo eine unmittelbare Identifizie­rung der Spektrallinien nutzlos ist, sind bestimmte Aussagen auf indirektem Wege zu erhalten. Interessant ist z. B. das Er­ gebnis, das 1966 von der Mitarbeiterin des Observatoriums Pul- kovo, N. N. Petrova, erhalten wurde. Sie untersuchte das Refle- xionsverhalten verschiedener Abschnitte der Mondoberfläche und verglich die erhaltenen Spektren mit den Reflexionsspektren von irdischen Mineralien. Es zeigte sich, daß bestimmte Abschnitte der Mondoberfläche das Sonnenlicht genauso reflektieren wie Jlmenit — FeTi0₃, Granat — Mg₃Al₂[Si04]₃ und einige andere Mineralien.

Lesestuck 15

1. Uber das Zustandekommen des süßen Geschmacks bestan­den bisher nur sehr unklare Vorstellungen, um so mehr, als Stoffe mit sehr unterschiedlichen Strukturen als süß empfunden werden. Dazu gehören z. B. verschiedene Aminosäuren, sehr un­terschiedliche aromatische Verbindungen, wie Saccharin (Ben- zoesäuresulfimid), Dulcin (p-Phenetolcarbamid) usw., Eiweiß­stoffe und sogar Metallsalze, z. B. Bleiacetat.

2. Von amerikanischen Forschern ist eine generelle Theorie der süßen Geschmackwirkung aufgestellt worden. Danach soll eine Substanz dann süß schmecken, wenn ihr Molekül eine Pro- tonendonatorgruppe und eine Protonenacceptorgruppe im Ab­stand von 0,25 bis 0,4 nm voneinander enthält (Nanometer; 1 nm=10^-9m). Diese Gruppen sollen mit einem in der Zunge enthaltenen Rezeptor-Eiweiß, das die gleichen Gruppierungen enthält (und dementsprechend ebenfalls süß schmecken müßte), gemeinsame Wasserstoffbrücken ausbilden.

3. Tatsächlich sind Eiweiße aus Rinderzungen isoliert wor­den, die sowohl mit Zuckern als auch mit Saccharin Anlage­rungskomplexe bilden. Die Stabilität dieser Komplexe nimmt mit der Süßkraft der Substrate zu. Die Wechselwirkung zwi­schen Eiweiß und Süßmittel ist in relativ weiten Grenzen um den Neutralpunkt unabhängig vom pH-Wert; in stark saurem Milieu sind die Komplexe jedoch instabil.

4. Nach der "Wasserstoffbrücken-Theorie" würde sich der süße Geschmack chemisch so verschiedener Substanzen wie ßD-Fructose, Saccharin, Chloroform und Alanin zwanglos erklä­ren lassen.

Lesestuck 16

1. Der Siedepunkt einer Flüssigkeit ist definiert als der Punkt, an dem ihr Dampfdruck dem Druck der Umgebung ent­spricht. Mit dem Druck der Umgebung ändert sich also auch der Siedepunkt. So siedet Wasser unter einem Druck von 0,2 at bei 60 °C, unter lat (Normaldruck) bei 100 °C und unter 15,3at bei 200°C.

2. Indische Wissenschaftler untersuchten das Siedeverhalten einiger Alkohole (Methanol, Äthanol, t'-Propanol) in starken elektrischen Feldern. Dabei wurde das offene Gefäßsystem, das die siedende Flüssigkeit mit entsprechendem Dampfraum enthielt, zwischen zwei parallele Metallplatten gebracht. An die Platten konnte über einen Transformator eine Spannung bis zu 20 kV angelegt werden.

3. Die Flüssigkeit wurde zunächst ohne elektrisches Feld zum Sieden gebracht. Nach halbstündig konstantem Siedepunkt (bei einer zulässigen Schwankung von 0,01 °C) wurde der Siedepunkt mit Hilfe eines Beckmann-Thermometers genau bestimmt. Nach dem Einschalten des konstanten elektrischen Wechselfeldcs be­gann die Temperatur zu fallen und nahm nach kurzer Zeit wieder einen konstanten Wert an. Dabei stellten die Wissenschaftler fest: Je höher die angelegte äußere Spannung war, desto niedri­ger stellte sich der Siedepunkt des Alkohols ein. Beim Abschal­ten des Feldes stieg die Siedetemperatur wieder auf ihren ur­sprünglichen Wert.

4. Für Methanol war die Abnahme des Siedepunktes mit steigender Spannung am größten, für Äthanol deutlich schwä­cher, für i'-Propanol am geringsten. Wenn das elektrische Feld nur auf die flüssige Phase und nicht gleichzeitig mit auf die Dampfphase gerichtet war, dann erniedrigte sich der Siedepunkt des Methanols nur um 0,1 °C bei 5 kV/cm² (bei Messung mit Dampfraum sank er um 2,0 °C). Das elektrische Feld beeinflußt also in erster Linie die Dampfphase.

5. Die Ursachen dieses Verhaltens konnten noch nicht geklärt werden. Polarisationseffekte und ihr Einfluß auf die Molekular­struktur im Dampfzustand (wahrscheinlich die Zerstörung von oligomeren oder dimeren Strukturen des Dampfes) dürften die Hauptgründe für die beschriebenen Phänomene sein.

Lesestuck 17

Г. Bei der thermometrischen Titration wird die mit einer chemischen Reaktion verbundene Enthalpieänderung (Wärme­tönung) zur Ermittlung des Äquivalenzpunktes benutzt. Diese Methode wurde definiert als eine "Titration in einem adjabati- schen System, bei der ein Diagramm Temperatur gegen Titra­tionsmittelvolumen erhalten wird".

2. Zu diesem Zweck wird das Titrationsmittel aus einer ther- mostatierten Bürette zu einer Lösung gegeben, die sich in einem thermisch isolierten Gefäß (Dewargefäß, nach Art einer Thermos­flasche) befindet. Die Temperaturänderung der Lösung wird entweder bei kontinuierlicher Zugabe des Titrationsmittels konti­nuierlich registriert oder nach jeder schrittweisen Zugabe des Titranten abgelesen. Um schnelle Gleichgewichtseinstellung (sowohl chemisch als auch thermisch) zu erreichen, muß dabe>i natürlich intensiv gerührt werden.

3. Die so erhaltenen Temperatur-Volumen-Diagrarnme ähneln den entsprechenden Diagrammen aus amperometrischen, kon- duktometrischen oder photometrischen Titrationen. Während jedoch Methoden wie die drei zuletzt genannten eng an spezifi­sche Arten von Systemen gebunden sind — die Amperometrie an geeignete Redox-Paare, die Konduktometrie an Elektrolytlö­sungen mit ausreichenden Leitfähigkeitsänderungen und die Photometrie an Reaktionspartner, die eine meßtechnisch gut aus­wertbare Wechselwirkung mit dem Licht aufweisen—, zeigen fast alle Reaktionen meßbare positive oder negative Enthalpieände­rungen. Diese weite Anwendbarkeit, verbunden mit der Einfach­heit der Methode, bewirkt ihre wachsende Anwendung in der analytischen Chemie, besonders dann, wenn die anderen Metho­den auf Schwierigkeiten stoßen.

4. Bereits 1910 wurde vorgeschlagen, die Reaktionswärme als Grundlage einer neuen analytischen Methode zu benutzen. Die erste Mitteilung über thermometrische Titrationen stammt aus dem Jahr 1913. Doch erst ein Jahrzehnt später wurde die Leist­ungsfähigkeit der Methode beim Unters 'chen verschiedener Säure-Base-, Fällungs- und Komplextitra' onen überzeugend demonstriert.

5. Bei diesen frühen Arbeiten wurde cii>; Temperatur mit einem Beckmann-Thermometer gemessen und der Titrant aus einer Bürette mit Wassermantel (zum Thermostatieren) in ein­zelnen Volumenschritten der Vorlage im Dewargefäß zugesetzt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Arbeitstechnik bestand darin, daß der Genauigkeit der Temperaturmessung mit dem Thermo­meter enge Grenzen gesetzt sind (etwa 0,01 °C).

6. Ein anderer Nachteil bestand in der relativ großen Wär­mekapazität des Thermometerteils mit dem Quecksilbervorrat, der in die Analysenlösung eintauchte. Diese Wärmekapazität hat zur Folge, daß sich das Gleichgewicht am Thermometer langsam einstellt; in dieser Zeit kann bereits ein teilweiser Temperatur­ausgleich zwischen Analysenlösung und Umgebung stattfinden, der die Genauigkeit der Messung vermindert. Deshalb wurde versucht, durch eine Reihe hintereinandergeschalteter Thermo­elemente die Temperatur schnell und empfindlich zu registrieren.

7. Ein wesentlicher Fortschritt ergab sich jedoch erst mit der Verwendung des Thermistors. Das ist ein sehr kleines Halb­leiterteil (meist werden Mischungen von Metalloxiden verwen­det), dessen elektrische Leitfähigheit sehr stark von der Tempe­ratur abhängt. Der Thermistor hat eine sehr geringe Wärmeka­pazität, spricht schnell und emphindlich (±0,0002 °C) auf Tempe­raturänderungen an und kann über eine Wheatstone-Brücke an einen Schreiber angeschlossen werden. Läßt man nun den Tit- ranten kontinuierlich in die Analysenlösung einfließen — z. В durch eine Kapillare bei konstantem hydrostatischem Druck oder mit Hilfe einer Motorbürette—, dann erhält man Proportionali-

tat zwischen Titrantvolumen, Zeit und Papiervorschub am Schrei­ber und kann so thermometrische Titrationsdiagramme automa­tisch aufnehmen. Diese Arbeitstechnik wurde 1950 eingeführt und hat die zunehmende Verbreitung der Thermometrie bewirkt.

Lesestuck 18

In der ganzen Welt wird aus begreiflichen Gründen intensiv nach Uran gesucht — vor allem nach solchem, das sich aus dem Ausgangsmaterial leicht und ohne große Kosten aufbereiten läßt. Seit geraumer Zeit ist bekannt, daß das Wasser der Welt­meere neben sehr vielen anderen wertvollen Stoffen auch Uran enthält. Die Menge scheint allerdings auf den ersten Blick äußerst gering zu sein, da im Mittel nur etwa 3,3 j.ig in einem Liter Meerwasser vorhanden sind. Immerhin beträgt aber danach die absolute Gesamtmenge des auf diese Weise vorkommenden Urans nicht weniger als 4 Md. t!

2. Meist ist das Element im Wasser als Tricarbonatkomplex gelöst; an suspendiertem festen Material sind dagegen nur 0,1% der Gesamtmenge des Stoffes gebunden.

3. Eine Möglichkeit wäre die Adsorption des Elementes an den gebräulichen Harzaustauschern. Die in dieser Richtung durchgeführten Versuche gelangen aber nicht wegen der gerin­gen Selektivität dieser Austauscher für Uran angesichts des gro­ßen Überschusses der zahlreichen anderen Ionen im Meerwasser.

4. Eine neue Variante, die aber nach dem gleichen Prinzip arbeitet, wurde von H. J. Riedel erprobt. Er versuchte, das Uran über einen Austausch an synthetischen Ultramarin zu isolieren. Ultramarin — ein Natrium-Aiuminium-Silicat — ist ebenfalls ein Ionenaustauscher. Tatsächlich zeigte sich, daß dieser Stoff im Vergleich zu den bisherigen wesentlich mehr geeignet ist, da er eine deutlich höhere Selektivität aufwies.

5. Über Einzelheiten der Versuchsdurchführung ist bisher relativ wenig bekannt geworden. Ein übertriebener Optimismus scheint jedoch vorerst nicht angebracht; denn in der zitierten Arbeit kommt deutlich zum Ausdruck, daß an eine ökonomische Gewinnung des im Meerwasser gelösten Urans noch nicht zu denken ist.

Aufgaben

A u f g a b e 1 (LI¹). Sagen Sie:

1. ,Was ist der behandelte Gegenstand: gefärbte Säuren, Farbindikatoren, die Lumineszenztitration oder der pH-Wert?

2. Was wird über den behandelten Gegenstand berichtet?

Aufgabe 2 (L 2). Sagen Sie:

1. Warum handelt es sich im Stück?

2. Was erfahren Sie daraus von den üblichen Prüfverfahrer.? Aufgabe 3 (L 2). Geben Sie den Inhalt des Stücks an. Aufgabe 4 (L 3). Betiteln Sie das Stück.

Aufgabe 5 (L4). Sagen Sie:

1. Was erfahren Sie aus dem Stück von Stählen?

2. In welchem Zusammenhang wird darin "Kohle" erwähnt?

3. Auf welchem technischen Gebiet bedeutete die Verwendung des Wolframs einen Fortschritt?

Aufgabe6 (L 5). Sagen Sie:

1. Was erfahren Sie aus dem Stück von der Verwendung des Wolframs?

2. Worin bestand das Neue in der patentierten Methode ces Amerikaners W. D. Coolidge?

3. Dürfen wir auf Grund des Stücks behaupten, daß c.?s Coolidge-Verfahren heute grundsätzlich veraltet ist?

Aufgabe 7 (L 6). uj Sagen Sie: Inwieweit stimmen die fol­genden Sätze mit dem im Stück Berichteten überein?

1. В последние годы сделаны большие открытия в области бионики.

2. Открытия в области биолюменесценцип окажут в бли­жайшие годы решающее влияние па технический прогресс.

3. Интерес к биолюминесценции оправдан одной уникаль­ной особенностью этого явления.

б) Begründen Sie Ihre Meinung mit dem Textmaterial.

Aufgabe8 (L 6). Betiteln Sie das Stück.

Aufgabe 9 (L 7). a) Finden Sie im Stück die Wörter bzw. Wortverbindungen, die die Hauptinformation enthalten.

M u s t e r. Ein interessanter photochemischer Prozeß ist die sog. Sulr'o- chlorierung. Sie war überhaupt die erste großtechnisch durchgeführte pho:o- clicmische Reaktion. ... Sulfochlorierung ... erste großtechnisch ... phoco- chemische Reaktion.

b) Formulieren Sie mit Hilfe der gefundenen Worte den Hauptgedanken des Stücks.

Aufgabe 10 (L 8). a) Finden Sie im Stück die Wörter bzw. Wortverbindungen, die die Haupt Information enthalten, b) Formulieren Sie mit Hilfe der gefundenen Worte den Haint- gedanken des Stücks.

Aufgabe 11 (L 9). Finden Sie im Stück die Stelle, wo .v.e Hauptinformation enthalten ist.

Aufgabe 12 (L 9). Fassen Sie den Inhalt des Stücks kurz zusammen.

Aufgabe 13 (L 10). Sagen Sie, wovon im Stück die Rede ist.

Aufgaben (L 10). Sagen Sie:

1. Können wir auf Grund des Berichteten behaupten, daß die Menschen die Begriffe "Licht" und "Wärme" mit Recht mitein­ander verbinden?

2. Was erfahren Sie aus dem Stück darüber, wie kaltes Leuchten erzeugt werden kann?

Aufgabe 15 (L 10). Fassen Sie den Inhalt des Stücks kurz zusammen.

Aufgabe 16 (L 11). Beschreiben Sie den Mechanismus der Chemilumineszenz.

Aufgabe 17 (L 11). Antworten Sie auf die folgenden Fragen:

1. Was erfahren Sie aus dem Stück über die Chemilumines­zenz in der organischen Chemie?

2. Können wir auf Grund des Stücks den Begriff "Biolumi­neszenz" formulieren? Begründen Sie Ihre Meinung.

Aufgabe 18 (L 12). Sehen Sie das Lesestück flüchtig durch, Sagen Sie, wovon darin die Rede ist.

Aufgabe 19 (L 12). Finden Sie im Abschnitt 1 die Stelle, wo die Hauptinformation enthalten ist.

A u f g a b e 20 (L 12). а) Sagen Sie auf Grund des Abschnitts 2. worin der Unterschied im Aufbau des üblichen und des neuen Massenspektrometers besteht; b) Beschreiben Sie die Arbeits­weise des neuen Apparates.

Aufgabe 21 (L 12). Sagen Sie auf Grund der Abschnitte 2 und 3, ob es mit Hilfe des neuen Geräts möglich ist, Ionen nur einer bestimmten Masse oder auch solche anderer Massen einzufangen.

A u f g a b e 22 (L 13). Lesen Sie das Stück abschnittsweise und halten Sie den Inhalt in Stichworten fest.

A u f g a b e 23 (L 13). Fertigen Sie anhand Ihrer Stichworte einen Konspekt zum Stück an.

Aufgabe 24 (L 13). Versuchen Sie Ihren Konspekt kürzer zu fassen.

A u f g a b e 25 (L 14). Sehen Sie das Lesestück flüchtig durch; nennen Sie den behandelten Gegenstand.

Aufgabe 26 (L 14). Finden Sie im Stück die Stelle, wo die Hauptinformation enthalten ist.

A u f g a b e 27 (L 14). Fassen Sie mit eigenen Worten kurz zu­sammen, was über den behandelten Gegenstand berichtet wird.

Aufgabe 28 (L 14). Sagen Sie.

2. Was war früher: Haben Kirchhoff und Bunsen die Spekt­ralanalyse entwickelt oder A. Comte seine Auffassung verkün­det?

3. Wird im Stück das Wesen des Agnostizismus erklärt? Be­gründen Sie Ihre Meinung mit dem Textmaterial.

Aufgabe 29 (L 15). Lesen Sie das Stück abschnittsweise und halten Sie den Inhalt in Stichworten fest.

Aufgabe 30 (L 15). Sagen Sie: Ist der im Abschnitt 4 aus­gedrückte Gedanke eine Feststellung oder eine Vermutung? Womit können Sie Ihre Meinung begründen?

Aufgabe 31 (L 15). Geben Sie anhand der Stichworte den Inhalt des Stücks an.

Aufgabe 32 (L 15). Reduzieren Sie Ihre Inhaltsangabe auf das Wesentlichste.

A u f g a b e 33 (L 15). Betiteln Sie das Stück

A u f g a b e 34 (L 16). a) Finden Sie in den Abschnitten I, 2, 3 und 4 die Sätze, die die Hauptinformation enthalten, b) Be­titeln Sie die Abschnitte 1, 2, 3 und 4.

Aufgabe 35 (L 16). a) Sagen Sie: Was wird im Stück über die Ursachen der beobachteten Erscheinung berichtet? b) Wo­durch wird im Abschnitt 5 die Vermutung ausgedrückt?

A u f g a b e 36 (L 16). Geben Sie anhand der Abschnittstitel (siehe Aufgabe 34, b) den Inhalt des Stücks an.

Aufgabe 37 (L 16). Fassen Sie Ihre Inhaltsangabe kürzer.

A u f g a b e 38 (L 17). Sehen Sie das Stück abschnittsweise flüchtig durch und halten Sie den Inhalt der Abschnitte in Stichworten fest.

A u f g a b e 39 (L 17). Geben Sie den Inhalt des Stücks anhand Ihrer Stichworte an.

Aufgabe 40 (L 17). Fassen Sie Ihre Inhaltsangabe kürzer.

Aufgabe 41 (L 17). Geben Sie den Inhalt des Stücks deutsch an.

A u f ga b e 42 (L 18). Fassen Sie den Inhalt des Stücks deutsch zusammen, indem Sie sich auf das Wesentliche konzentrieren.

Aufgabe 43. Schreiben Sie eine Zusammenfassung zu Ihrer Jahresarbeit (Laborarbeit oder einer anderen wissenschaftli­chen Arbeit) in deutsch. Benutzen Sie — wenn notwendig — die nachstehenden Wörter und Ausdrücke. In einer wissenschaftlichen Arbeit können behandelt werden: Themen, Probleme, Meinungen, Feststellungen, Theorien, Hypothesen (Annahmen), Untersuchun­gen, Experimente (Versuche), Methoden (Verfahren), Arbeits- und Wirkungsweisen einer Anlage (Apparatur).

In einer Arbeit kann ein Problem behandelt, diskutiert, erörtert, betrachtet, dargelegt, an Beispielen erläutert werden, über ein Problem berichtet bzw. gesprochen werden, auf €in Problem eingegangen werden, es um ein Problem handeln, von einem Problem die Rede sein.

In einer wissenschaftlichen Arbeit können Resultate (Ergebnisse), Daten, Befund(e), Angaben ausge­wertet werden.

Eine wissenschaftliche Arbeit bzw. ein Autor (Verfasser) kann sich auf ein Problem konzent­rieren bzw. beschränken.

iii. verstehendes hören STÜCKE

Stuck 1

Es gibt eine sehr große Anzahl verschiedener künstlich her­gestellter Stoffe — chemische Verbindungen, Lösungen, Polymere usw. Ganz allgemein gehört ihre Herstellung in das Gebiet der Chemie oder der Technologie und ist kein physikalisches Pro­blem. Anders ist die Situation bei einigen ganz ungewöhnlichen Stoffen. Hierzu gehören die Hochtemperatursupralciter, und als zwei weitere Beispiele nennen wir metallischen Wasserstoff und anomales Wasser. Bekanntlich ist Wasserstoff unter normalen Bedingungen (bei Atmosphärendruck) molekular. Er siedet bei 20,3°K, erstarrt bei 14 °K und ist im festen Aggregatzustand ein Dielektrikum. Man kann aber annehmen, daß er (wie überhaupt alle Stoffe) in den metallischen Zustand übergeht, wenn die iiüßeren Atomhüllen bei genügend hoher Kompression "zerdrückt" werden.

Stück 2

Theoretische Überlegungen weisen darauf hin, daß die großen Planeten zum überwiegenden Teil aus metallischem Wasserstoff bestehen. Doch noch unvergleichlich wichtiger ist die Aussicht, daß metallischer Wasserstoff sogar stabil ist (natürlich nur me- Ustabil), wenn kein Druck mehr wirkt. Die Existenz ähnlicher Völlig beständiger metastabiler Modifikationen ist allgemein be­kannt. Beispielsweise hat Diamant bei niedrigen Temperaturen wnd Drücken eine höhere freie Energie als Graphit.

Stück 3

In den letzen Jahren sind Probleme der Struktur des Wassers und wäßriger Lösungen sehr aktuell geworden. Einerseits be­schäftigt man sich immer intensiver mit dem Entsalzen von Meerwasser; andererseits kann man molekularbiologische Vor­gänge—also Prozesse in komplizierten, vielkomponentigen Sy­stemen— nur klären, wenn man die entsprechenden Strukturen in einfacheren Lösungen (z. B. in wäßrigen Elektrolytsystemen) kennt. Trotz vieler Bemühungen ist es bis jetzt noch nicht gelun­gen, ein umfassendes, allgemeines Modell für die Wasser- und Lösungsstruktur zu finden, welches auf alle Fragen eine ein­deutige Antwort zu geben vermag.

Stück 4

1. Die Verhältnisse in hochkonzentrierten bzw. gesättigter, wäßrigen Lösungen sind noch nicht ganz geklärt. Die hierfür gültigen Gesetzmäßigkeiten lassen sich gegenwärtig noch nicht quantitativ erfassen. Jedoch ist auf Grund vieler Untersuchun­gen anzunehmen, daß in den gesättigten Lösungen Strukturen existieren, die denen der entsprechenden Kristallhydrate sehr ähnlich sind. Die wahrscheinlichste Entfernung zwischen denr Ion und der Wassermolekel entspricht praktisch der Summe der beiden Partikelradien, wobei für den Radius der Wassermole!; 1,40 bis 1,45 A angenommen wird.

2. Der Übergang von der Struktur der verdünnten zur Struk­tur der konzentrierten Lösungen erfolgt kontinuierlich, wobei 'für jede Konzentration die Lösungsstruktur gleichartig und die' ge­löste Substanz gleichmäßig im Lösungsvolumen verteilt ist. Irr: derartiger Übergang vollzieht sich bei höheren Temperaturen: hingegen können bei relativ niedrigen Temperaturen noch an­dere Ubergänge eine Rolle spielen.

Stück 5

1. Das leichteste von allen wasserstoffähnlichen "neuen Ato­men", die anstelle des Protons ein anderes positiv geladenes Teilchen enthalten, ist das Positronium. Viele Jahre hindurch wurden die Eigenschaften dieses merkwürdigen Atoms in ver­schiedenen Ländern untersucht. Die Chemie der "leichten Ato­me" — insbesondere des Positroniums — wurde jedoch erst in den letzten Jahren im Institut für chemische Physik der Akade­mie der Wissenschaften der UdSSR untersucht. Erstmalig konnte gezeigt werden, daß damit Probleme der allgemeinen Chemie, der Strahlenchemie und der chemischen Kinetik gelöst werden können. Die Positroniumreaktionen haben es ermöglicht, neue Methoden zum Erforschen chemischer Verbindungen und Reak­tionen zu entwickeln.

2. Die meisten gebildeten Menschen sind fest d£_1Von ^ber- ' »zeugt, daß das Wasserstoffatom (Isotop ^!H) das _ац_ег

Atome ist, besteht doch sein Kern nur aus einem Prot_on Trotz­dem stimmt das nicht. Das Proton ist bei weitem nicht I teste positiv geladene Elementarteilchen. Wird das P_roton im Wasserstoffatom durch ein leichteres Teilchen ers durch das л- oder n,-Meson, so erhält man ein Mesoatoi^ d_as nur ein Zehntel der Masse des Wasserstoffatoms hat.

1. Es gibt auch noch das Positron, das Antiteilchen j_es £j_ej.. trons — ein Teilchen, das die gleiche Masse wie da$ Elektron aber eine positive Elementarladung hat. Das Atom, dq_{s aus} p ' sitron und Elektron besteht, ist 920 mal leichter als dq_s \v_asser. stoffatom (Die Masse des Elektrons und des Positro^ ^gträo-e 1/1840 der Protonenmasse). '

2. Positronen wurden erstmalig 1932 als Bestandteil der kos- jl' mischen Strahlung beobachtet. In den 40er Jahren be^_annen '_cj-„

Physiker darüber nachzudenken, was wohl geschieht, \_{venn s}j_cj. ein Positron und ein Elektron vereiningen und ein At_0m bü^en Es war klar, daß ein derartiges Atom sehr kurzlebig _sej_{n mu}ß" Schließlich ist das Positronium (dieser Name tauchte erstmalig 3945 auf) im Grunde genommen ein "Koagulat" aus _Zwej teilchen, die sehr schnell zerstrahlen und einander vernichten [ müssen. Dabei wird eine bestimmte Energie abgegebe^

3. Es wurde berechnet, daß das Positronium im Griindzustand i nicht länger als l,4-10~⁷s existieren kann. 1951 beobachte 'ein

amerikanischer Physiker erstmalig die Bildung des Positronium« I und bestätigte diesen Wert experimentell.

4. Obwohl das Positronium nur eine verschwin>j_encj ]_airze [ Zeit "lebt", hat dieses äußerst kurzlebige Atom für d{_e \yjg_Sen.

schaft besonderes Interesse. Es ist auch für sich gen_0mmen teressant, vor allem was die Besonderheiten seiner Gemischen Reaktionen (im Vergleich mit gewöhnlichem Wasse_rst₀ff4 trifft. Wichtiger ist allerdings noch etwas anderes: I^ (j_en ten Jahren wurde festgestellt, daß man mit Hilfe d_?s p₀sitro- niums verschiedenartige Informationen über andere S_;0ff_{e er}j_laj_

gsprozesse

"f/^n l-'япп 11 nH Haß mon rl a Hiirr»b ihr« ЛЛ/ооЬосИлтмгЬ-пг -

ten kann und daß man dadurch ihre Wechsehvirkur untersuchen kann.

Stück 6

1 Die Wechselwirkung zwischen dem technischen Fortschritt und der Entwicklung von Forschungsgebieten führt „-_ej_e_

gentlich dazu, daß die Bedeutung eng begrenzter ⁿilu_rwissen- schaftlicher Spezialbereiche sprunghaft wächst. In db_Ser Situa­tion befindet sich gegenwärtig die Strahlenchemie.

2. Die ersten Arbeiten über die chemische Wirku_no. j_onj_sj_e_ render Strahlen waren unmittelbar mit der Entdeckung Roi genstrahlen und der radioaktiven Stoffe verknüpft, fanden aber praktisch ungeheuer wichtige Erkenntnis, daß ionisierende Strahlen in der Medizin verwendet werden können. Gleichzeitig wurden ihre schädlichen Wirkungen auf den Organismus erkannt und untersucht.

3. Wichtiger wurde die Strahlenchemie, als die Entwicklung der Kernforschung und Kerntechnik begann. Neben Fragen des biologisch-chemischen Strahlenschutzes größerer Personenkreise ergaben sich neue, spezifisch chemische Aufgaben. Für die Kern­reaktortechnologie mußte die Strahlenstabilität von metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen, von anorganischen sowie organischen Moderatoren und Kühlmitteln untersucht werden. Dementsprechend nahm zwischen 1940 und 1965 die strahlenche­mische Forschung an Umfang rasch zu. Die wesentlichen expe­rimentellen Methoden wurden erarbeitet, und die systematische Untersuchung einer großen Anzahl von Substanzen und Sub- stanzkiassen begann. Dabei wurde die physikalisch-chemische, theoretische Basis für das Verständnis der Strahlenwirkung er­arbeitet, und die Strachlenchemie konstituierte sich zu einem klar umrissenen, selbständigen Arbeitsgebiet.

4. Elektromagnetische Strahler, oder geladene Korpuskeln mit einem Energieinhalt >10 eV ¹ können bei ihrer Wechselwir­kung mit Substanzen Elektronen ablösen, d. h. ionisierend wir­ken. Dadurch ist definiert, was eine ionisierende Strahlung ist; gleichzeitig ist damit eine untere theoretische Energiegrenze gegeben.

5. Beim heutigen Stand der Apparatetechnik können energie­reiche Strahlen bis in den Bereich von 10⁹ eV erzeugt werden. Oberhalb 10 MeV² beginnt jedoch die Wechselwirkung der Strahlen mit den Atomkernen (das Gebiet der Kernphysik) eine merkliche Rolle zu spielen. Da diese Reaktionen in der strahlen­chemischen Praxis überflüssig oder gar unerwünscht sind, wird vorwiegend mit Strahlerzeugern unter 10 MeV gearbeitet.

6. Die energiereiche Strahlung um 1 MeV³ bewirkt neben der Ionisation Molekülanregung und Radikalbildung. Der hohe Energieüberschuß der Strahlung gegenüber den Bindungsstärken von Molekülen bewirkt, daß die drei Primärproduktarten unab­hängig vom Molekularzustand der Substanzen gebildet werden.

7. Das hat zwei Konsequenzen. In erster Linie bedeutet es, daß alle Bestandteile eines Mehrstoffsystems weitgehend die gleiche prozentuale Primärzersetzung erleiden. Hier zeigt sich ein Gegensatz zur Photochemie. Dort können sich die Energie­absorptionskoeffizienten der Komponenten eines Systems um mehrere Größenordnugen unterscheiden. Dadurch kann z. B. die

hauptsächliche photochemische Reaktion an einem in geringer Konzentration vorliegenden Stoff ablaufen, wenn sein Strahlen­absorptionsvermögen das der übrigen Stoffe entsprechend über­steigt. Das ist in der Strahlenchemie nicht möglich.

3. Ein zweites wesentliches Merkmal strahlenchemischer Reaktionen ist, daß in einem Molekül alle theoretisch möglichen lonenbildungen, Radikalfragmentierungen und Molekülanregun­gen bis zur lonisationsgrenze eintreten können. Vereinfachend gesagt: Ein Molekül kann durch ionisierende Strahlung in alle nur denkbaren Bestandteile zerschlagen werden.

3. Auch in dieser Hinsicht unterscheidet sich die Wirkung ionisierender Strahlen von dem Einfluß anderer Energiearten. Wenn man einem stofflichen System z. B. Wärmeenergie zuführt, so läßt sich voraussagen, daß zunächst die schwächste Bindung gebrochen wird, daß also die Fragmentierung an einer bestimm­ten Gruppierung innerhalb einer bestimmten Molekülart statt­findet. Die Energie wirkt hier chemisch außerordentlich selektiv. Erst bei Obergang zu hohen Reaktionstemperaturen verliert sich diese Selektivität mehr und mehr. Bei einfachen Pyrolysever­suchen kann man die Ausgangsmoleküle vielfach noch deutlich an bestimmten stabilen Bruchstücken identifizieren; in der Plas­machemie zerfallen sie dagegen "willkürlich" — ähnlich wie in der Strahlenchemie.

Stück 7

1. Die entsprechenden Antiteilchen zu vielen "gewöhnlichen" Elementarteilchen konnten schon vor längerer Zeit experimentell nachgewiesen werden. Auch die Existenz allereinfachster Anti- atome war bewiesen. Die Kette reichte bisher bis zu Anti-Deu­teriumatomen. Wie nun aus dem sowjetischen Kenrforschungs- zentrum Serpuchov bekannt wird, ist es einer Arbeitsgruppe von 22 sowjetischen Kernphysikern erstmalig in der Welt gelungen, Antiteilchen eines schwereren Elements als Wasserstoff experi­mentell nachzuweisen!

2. Die Physiker beschossen ein Aluminium-Target mit hoch­energetischen Protonen (70 GeV).¹ Beim Durchmustern wurden unter 2,4 -10^u Teilchen insgesamt auch 5 Anti-Helium-3-Atome entdeckt und auf Grund ihrer elektrischen Ladung und Geschwin­digkeit mit Hilfe von Szintillations- und Cerenkov-Zählern ein­deutig identifiziert.

3. Die Wechselwirkung der Anti-Helium-3-Atome mit "ge­wöhnlichen" Teilchen ist mit der entsprechenden Wechselwirkung der Anti-Deuteriumatome zu vergleichen. Sie führt ebenfalls augenblicklich zur Umwandlung äquivalenter Massen in Energie.

4. Mit der Entdeckung des Anti-Helium-3 scheint nun tat­sächlich der erste Schritt auf dem Weg zu einem Periodensystem

¹ GeV = Gigaelcktroncnvolt

63 ■ der Anti-Elemente getan zu sein, wobei wegen der extrem kurzen Lebensdauern auf lange Sicht nur an den physikalischen Existenz­nachweis zu denken ist; chemische Experimente mit Antiatomen scheinen nach allen bisherigen Erkenntnissen aussichtslos zu sein.

Stück 8

1. Gegenwärtig sind mehr als 3 Mill. organische Verbindun­gen bekannt. Von ihnen haben ugefähr 400 000 einen verhältnis­mäßig deutlichen Geruch. Aber nur relativ wenige stark riechen­de Substanzen sind sog. Duftstoffe-Verbindungen, die einen cha­rakteristischen, oft angenehmen Geruch haben und zur Herstei­lung von Parfümerieartikeln oder in der Nahrungsmittelindustrie verwendet werden. Lange Zeit verwendeten die "Duftfabriken" nur Naturstoffe — ätherische Öle, Harze, Balsame, Moschus, Ambra und getrocknete pflanzliche Rohstoffe (Gewürznelken, Zimt, Ka­mille, Eichenmoos).

2. Als die Verwendung von Duftstoffen zunahm, konnten die natürlichen Rohstoffquellen den wachsenden Bedarf nicht mehr decken. (Um 1kg Rosenöl zu gewinnen, muß man beispielsweise 1 bis 3 t Rosenblätter verarbeiten). So errangen die synthetischen Duftstoffe immer größere Bedeutung, und ihre Produktion wuchs sprunghaft. Es ist erst rd. 100 Jahre her, seit Wissenschaftler erst­malig in Laborversuchen Duftstoffe synthetisierten. Heute er­zeugt allein die sowjetische Industrie 150 verschiedene Duft­stoffe mit einer Gesamtmenge von mehr als 3000 t im Jahr. Daraus können allein zwei sowjetischen Fabriken täglich rd. 1 Mill. Kosmetika sowie mehr als 400 000 Fläschchen mit Parfüm und Eau de Cologne erzeugen. Der Markt für Parfümerien und Kosmetika vergrößert sich mit jedem Jahr.

3. Heutzutage kennt man nicht nur Synthese für fast alle natürlich vorkommende Duftstoffe, sondern auch für Duftstoffe, die nicht in der Natur vorkommen, z. B. für Jasminaldehyd (mir Jasmingeruch) und Hydroxy-Citronellal, das nach Linden und Maiglöckchen riecht. Synthetisch gewinnt man heute auch Men­thol (mit Pfefferminzgeruch), nach Zitronen duftendes Citral, das allen bekannte Vanillin.

4. Interessanterweise haben manche Syntheseprodukte eine ganz andere Struktur als die Naturstoffe mit dem gleichen Geruch; oft riechen sie auch viel intensiver als die entsprechen­den Naturprodukte. Zu den synthetischen Duftstoffen gehören ganz verschiedene Arten von Verbindungen: Alkohole, Äther, Aldehyde uzw.

5. Leider ist es bislang noch nicht gelungen, ein geeignetes Maß oder einen allgemeinen, objektiven Bezugspunkt für die Bestimmung von Geruchsqualitäten und-intensitäten zu finden. Anstelle genauer Zahlenangaben — wie wir sie zur Charakteri­sierung der Helligkeit, des Schalles und der Farbe benutzen muß man bei Gerüchen mit unbestimmten, subjektiven Begriffen operieren: Geruch nach "Gras", "Blumenduft" usw. Rein gefühls­mäßig kann man von den verschiedenartigsten, "angenehmen" bzw. "unangenehmen" Gerüchen sprechen. Es gibt aber keine exakte, wissenschaftlich fundierte Einteilung der Stoffe nach ihren Gerüchen, obwohl im Lauf der Zeit schon mehrere Klassi­fikationsprinzipien vorgeschlagen worden sind.

Stück 9

1. Wird Äthyljodid, das Jod in der natürlich vorhandenen Isotopenzusammensetzung enthält, mit einer alkoholischen Lö­sung von Natriumjodid zusammengebracht, dessen Jodidionen radioaktiv sind, so geht allmählich Radioaktivität in das Äthyljo­did über. Zwischen dem Äthyljodid und den Jodidionen der Lö­sung werden Isotope ausgetauscht.

2. Diesen Austausch kann man nicht nur beobachten, wenn radioaktives Jodid vorhanden ist, sondern immer dann, wenn bei Versuchsbeginn ein Unterschied besteht zwischen der Isotopen Zusammensetzung des Jodids und der Jodisotopenzusammensetz- ung im Äthyljodid. Es kann sich also auch um stabile Isotope handeln. Man kann die Austauschreaktion verfolgen, indem man die zeitliche Änderung der Isotopenzusammensetzung bestimmt.

3. Dieses Beispiel ist eine einfache Isotopenaustauschreaktion, die in homogener Phase abläuft. "Einfach" nennt man die Reak­tion, weil das Jod im Äthyljodid nur in einer Bindungsform vor­handen ist. Bei Molekeln, die das auszutauschende Element in verschiedenen, nicht äquivalenten Bindungsformen enthalten, laufen komplexe Austauschreaktionen ab; dadurch kann es u. U. Schwierigkeiten bereiten, die Ergebnisse zu deuten. Noch schwie­riger ist das beim Austausch über Phasengrenzen hinweg. In diesem Fall sprechen wir von heterogenen Isotopenaustausch- reaktionen.

4. Betrachten wir die Geschwindigkeit, mit der der Gleich­gewichtszustand erreicht wird. Lassen wir den Iodisotopenaus- tausch in einem Gemisch zweier verschiedener Jodide — etwa Äthyljodid und Butyljodid — ablaufen, so ist es einleuchtend, daß der Austausch bei beiden Molekelarten mit verschiedener Geschwindigkeit stattfindet. Die Anregung nämlich, die notwen­dig ist, um die verschiedenen С—J-Bindungen der beiden Mole­kelarten zu spalten, ist (unter sonst gleichen Bedingungen) unterschiedlich. Beim Verfolgen der Austauschreaktion würden wir daher zwei verschiedene Geschwindigkeitskomponenten fest­stellen.

5. 65

   Das gleiche trifft auch zu, wenn die unterschiedlichen Bin­dungen in einer Molekel vorhanden sind. Der Endzustand, die Gleichverteilung der Isotope, wird in verschiedenen Zeiten erreicht. Daher ist es im Prinzip möglich, zwei verschiedene

Bindungen eines Elements in ein und derselben Molekel anhand der unterschiedlichen Austauschgeschwindigkeiten nachzuweisen.

1. Manche Reaktionen laufen besonders langsam ab — sogar so langsam, daß wir in normalen Zeiten keinen Austausch fest­stellen können. Das sind kinetisch gehemmte Reaktionen. Der Gleichgewichtszustand wird in normalen Zeiten nicht erreicht, wenn es nicht gelingt, einen Reaktionsbeschleuniger, einen Kata­lysator, für die Reaktion zu finden.

2. Hier sollen die wichtigsten Anwendungsgebiete der Isoto- penaustauschreaktionen zusammenfassend erörtert werden. Selbstverständlich kann man den Isotopenaustausch anwenden, um Molekeln mit radioaktiven oder stabilen Isotopen zu mar­kieren. Reaktionen, an denen die markierten Atome der Molekeln beteiligt sind, können genauer studiert werden, und man kann Aussagen über den Reaktionsweg gewinnen. Das gilt sogar für sehr komplizierte Vorgänge, etwa für den Abbau und Aufbau von Molekeln im tierischen oder pflanzlichen Organismus.

3. Soll der Gehalt eines Gemisches an bestimmten Verbin­dungen analysiert werden und ist es schwierig, diese Verbin­dungen quantitativ abzutrennen, so wird die sog. Verdünnungs­analyse angewendet. Die zu bestimmenden Verbindungen wer­den in markierter Form dem Gemisch zugesetzt. Anschließend muß man die Verbindungen in reiner Form isolieren, jedoch nicht quantitativ. Aus der Veränderung des Isotopenverhältnisses läßt sich die Konzentration der Verbindungen im ursprünglichen Gemisch berechnen. Allerdings ist diese Methode nur anwend­bar, wenn die markierten Molekeln keine Austauschreaktionen mit anderen Molekeln des Gemisches eingehen.

4. Ganz allgemein bewähren sich Isotopenaustauschmethoden beim Aufklären von Reaktionsmechanismen — z. B. von katalyti- schen Reaktionen — und sogar bei der Erforschung von Über- gangszuständen oder Zwischenverbindungen, die sich im Reak­tionsablauf ausbilden. Der Mechanismus von Elektronenüber­tragungsreaktionen kann vorteilhaft mit Hilfe von Isotopenme­thoden studiert werden.

Stück 10. Neutralisationsenthalpie

Geht ein Zustand Zi in den Zustand Z₂ über, so ist diese Zustandsänderung neben stofflichen Veränderungen mit einem Energieaustausch mit der Umgebung verbunden. Bei der Ver­einigung einer Säure und einer Base wird eine beträchtliche Wärmemenge, die Neutralisationsenthalpie, frei. Da die Neutra­lisation einer sog. starken (völlig dissoziierten) Säure durch eine starke Base lediglich in der Vereinigung der H+- und OH~- Ionen zu Wasser besteht, stellt die Neutralisationsenthalpie die Bildungsenthalpie des Wassers aus den genannten Ionen dar und ist daher für verschiedene Säuren und Basen gleich groß.

Indessen gilt dieser Satz nur, wenn man die Messung mit sehr verdünnten Lösungen vornimmt; andernfalls sind in der gemes­senen Wärmetönung noch andere Energiebeträge, z. B. Dissozia- tions- und Verdünnungsenthalpien, enthalten, die gesondert bestimmt und von dem für die Neutralisationsenthalpie erhalte­nen Ergebnis abgezogen werden müssen.

Stück 11. Konduktometrie

Die Eigenschaft von Elektrolytlösungen, elektrische Leiter zu sein, wird von der Konduktometrie zur Anzeige des Äquivalenz­punktes einer Titration ausgenutzt. Als charakteristische Meß­größe wird der Leitwert G einer Analysenlösung verwendet, der sich in Abhängigkeit von der zugesetzten Reagenzlösung ändert.

Bei der konduktometrischen Titration erfolgt der Austausch eines Ions in der vorgelegten Lösung mit höherer bzw. niedriger Ionenbeweglichkeit gegen ein Ion mit niedrigerer bzw. höherer Ionenbeweglichkeit aus der Maßlösung. Da sich die Gesamtleit­fähigkeit einer Elektrolytlösung additiv aus den Einzelleitfähig­keiten aller in der Lösung enthaltenen Ionen zusammensetzt, ändert sich der Leitwert G der vorgegebenen Lösung in Abhän­gigkeit vom zugesetzten Volumen der Maßlösung. Bei der Titra­tion einer starken Säure mit einer starken Base tritt das H+-Ion mit dem OH~-Ion zu undissoziiertem Wasser zusammen. Dabei wird das H⁺-Ion mit hoher Ionenbeweglichkeit ausgetauscht. Der Leitwert G sinkt bis zum Ende der Reaktion (Äquivalenz­punkt). Bei weiterer Zugabe von Maßlösung über den Äquiva­lenzpunkt hinaus steigt der Leitwert an, da die Zahl der Ionen mit hoher Ionenbeweglichkeit in der Lösung zunimmt.

Für die Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base erhält man folgendes Bild. Zu Beginn der Titration ist der Leitwert wegen der geringen Dissoziation der Säure gering. Bei Zugabe einer starken Base bildet sich dissoziiertes Salz. Dadurch wird die Dissoziation der Säure noch weiter zurückgedrängt. Der Leitwert der Lösung nimmt ab. Im Verlauf der weiteren Titration nimmt die Ionenkonzentration des dissoziierten Salzes zu. Dementsprechend steigt der Leitwert bis zum Äquivalenz­punkt an. Nach Uberschreiten des Äquivalenzpunktes werden die Ionen mit hoher Ionenbeweglichkeit nicht mehr verbraucht. Es ergibt sich ein stärkeres Ansteigen des Leitwertes der Lösung.

Die Konduktometrie hat sich besonders bei der Titration von Säuren und Basen in gefärbten Lösungen bewährt, bei denen keine Indikatoren angewendet werden können.

Stück 12. Flockung

Flockung oder Koagulation bedeutet ein Vereinigen der Kol­loidteilchen unter Aufhebung des Solzustandes, eine Trennung des dispersen Stoffes vom Dispersionsmittel, ein Vereinigen der dispersen Teilchen zu sekundären Einheiten verschiedener Größe und Struktur.

Die Stabilität eines Sols hat ihre Ursache in dem Vorhanden­sein gleicher Ladungen der einzelnen Teilchen. Dadurch stoßen sich diese nach dem Coulombschen Gesetz ab. Wenn die Stabi­lität eines Sols durch die Abstoßung der gleichsinnig geladenen Teilchen bewirkt wird, so wirkt dem entgegen die Anziehung durch das Bestreben, die freie Oberfläche zu verringern. Beide Kräfte halten sich im Sol das Gleichgewicht. Heben wir diese Ladung auf — durch Hinzufügen eines Elektrolyten —, so sind die abstoßenden Ladungen neutralisiert. Die Anziehung über­wiegt. Die Teilchen vereinigen sich zu größeren meist trauben- förmigen Polyonen, welche bald zu Boden sinken oder auf­schwimmen. Das Sol ist ausgeflockt oder koaguliert.

Die Teilchen lyophober Kolloide tragen nur eine Ladung. Lyophile Teilchen besitzen außer der Ladung noch eine Hydrat­hülle, eine Lyosphäre. Die Gruppe der lyophoben Kolloide ist nicht viskos, elektrolytempfindlich und meist irreversibel koagu­lierend. Die Gruppe der lyophilen Kolloide ist viskos, wenig elektrolytempfindlich und vielfach reversibel koagulierend. Man kann die Einteilung auch anders vornehmen, etwa in spontane und nichtspontane oder Suspensionskolloide und Emulsionskol­loide.

Flockung oder Koagulation kann einmal im Aufheben der gleichsinnigen Ladungen bestehen, oder sie kann durch Entfer­nen der Solvathülle erfolgen. Schließlich kann beides — Entla­dung und Dehydratation — zur Koagulation führen.

Wenn man hydrophilen Teilchen die Lyosphäre durch Zu­fügen von Tannin oder Alkohol entzieht, verhalten sie sich wie hydrophobe, welche nur eine Ladung tragen.

Flockung ist ein exothermer Vorgang. Wenn die freie Ober­fläche abnimmt, muß Energie frei werden. Sie tritt in anderer Form, als Wärme, auf.

Die Flockung kann durch mechanische, thermische, elektrische und chemische Einwirkung erreicht werden. Rühren oder Schüt­teln, Erwärmen, Hinzufügen von Elektrolyten und Nichtelektro- lyten und auch Einwirkung von Strahlen und Ultraschall können ein Sol koagulieren.

Wichtig ist es zu wissen, woran eine Flockung sich zu erken­nen läßt. Zunächst sind es Farbveränderungen, dann Trübungs­zunahmen und eine vorübergehende Viskositätszunahme. Das Filtrat enthält kein Kolloid mehr. Am Boden des Gefäßes oder an der Oberfläche des Sols scheiden sich Flocken ab. Der Tynd- allkegel verschwindet. Im Ultramikroskop sieht man ein Verei­nigen zu traubenförmigen Gebilden. Bei anisotropen Solen hört die Strömungsdoppelbrechung auf. Die elektrische Ladung der Teilchen nimmt schnell ab.

Stuck 13. Quellung

Manche Stoffe haben die Eigenschaft, Flüssigkeit unter Volumenzunahme aufzunehmen, aber dabei eine gewisse Form­bestimmtheit zu behalten. Von dem quellenden Körper wird Flüssigkeit unter erheblicher Vermehrung seines Volumens und Gewichtes aufgenommen. Dabei ändert sich seine Festigkeit und Elastizität, aber seine äußere Gestalt bleibt erhalten.

In den Kristallen sind nach den kristallographischen Messun­gen und den Ergebnissen der Röntgenanalyse die Atome, Atom­gruppen und Ionen in allen drei Richtungen des Raumes gesetz­mäßig periodisch geordnet. In den Mizellen aber sind die Abstände der Atome oder Ionen nur in zwei Richtungen oder nur in einer Richtung festgelegt. In der anderen Dimension oder den beiden anderen Dimensionen sind die Abstände variabel. Zwi­schen die Mizellen kann Flüssigkeit in die intermizellaren Räume eindringen. Dabei entfernen sich die Mizellen etwas von­einander. Die Quellung ist intermizellar. Das Quellungsmittel dringt in die intermizellaren Räume und vergrößert den Abstand der Mizellen — vielfach regelmäßig und um bestimmte Beträge. Beim Vorgang der Lösung oder Peptisation endlich dringt soviel Flüssigkeit, ein, daß die Wirkungssphären, die Lyosphären, sich nicht mehr überschneiden oder berühren, so daß die Mizellen sich dann annähernd frei in der Lösung oder im Sol bewegen können.

Stück 14. Oxydation und Dehydrierung. Allgemeine Gesetzmäßigkeiten

Eine Oxydation bedeutet Entzug von Elektronen. Oxydations­mittel sind daher Stoffe hoher Elektronenaffinität (Elektrophilie). Andererseits werden Verbindungen um so leichter oxydiert, je höher ihre Tendenz zur Elektronenabgabe (Nucleophilie) ist.

So gesehen erscheinen die bereits behandelten radikalischen und ionischen nucleophilen und elektrophilen Substitutionen ebenfalls als Redoxvorgänge, die lediglich unter einem anderen Aspekt betrachtet wurden.

Entsprechend der oben gegebenen Definition sind als Oxyda­tionsmittel u. a. folgende stark elektrophile Reagenzien geeignet: Salpetersäure, Sauerstoff und seine Perverbindungen (Wasser­stoffperoxid, Metallperoxide, anorganische und organische Per­säuren), Schwefel, Selendioxid, Chlor, Brom, unterhalogenige Säuren, Chlorsäure, Perjodsäure, Metallverbindungen höherer Wertigkeitsstufen.

Die Leichtigkeit der Oxydation eines Substrats steigt mit zunehmender Nucleophilie an. Darüber hinaus ist die Oxydierbar­keit einer organischen Verbindung im allgemeinen an ein verfüg­bares Wasserstoffatom gebunden, und die Oxydation geht mit einer Abgabe von Wasserstoff oder mit einer Aufnahme von Sauerstoff einher.

Es ist nicht immer klar, ob die Oxydation (Entzug von zwei Elektronen) in Form von zwei Ein-Elektronenschritten (also radikalisch) oder in Form eines Zwei-Elektronenschrittes (also ionisch) abläuft. Für die Oxydation von Kohlenwasserstoffen mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart von Schwermetallionen darf allerdings ein Radikalmechanismus als bewiesen gelten.

Ein spezieller Fall der Oxydation ist die Dehydrierung, die als Entzug von Wasserstoff definiert ist (genauer als Entzug von zwei Elektronen und zwei Protonen).

Aufgaben

Aufgabe 1 (S1—S3).¹ Hören Sie sich die Stücke an und über­setzen Sie sie satzweise.

Aufgabe 2 (S4—S5). Hören Sie sich die Stücke abschnitts­weise an und sagen Sie ganz kurz, wovon in jedem Abschnitt die Rede ist.

Aufgabe 3 (S4—S5). Hören Sie sich die Stücke abschnitts­weise an und geben Sie den Inhalt der Abschnitte an.

Aufgabe 4 (S6). Merken Sie sich die zu beantwortenden Fragen, dann hören Sie sich das Stück abschnittsweise an und beantworten Sie die Fragen.

Abschnitt 1. In welchem Zusammenhang wird die Strahlen­chemie erwähnt?

Abschnitt 2. 1) Welche Entdeckungen gaben Impulse zur Entwicklung der Strahlenchemie? 2) Auf welchem Gebiet wurden ionisierende Strahlen zuerst verwendet?

Abschnitt 3. 1) In welcher Richtung entwickelte sich die rein chemische Untersuchung der ionisierenden Strahlung? 2) Welche Probleme mußte die Strahlenchemie untersuchen? Abschnitt 4. Was ist eine ionisierende Strahlung? Abschnitt 5. Welche Strahlenenergie ist für chemische Expe­rimente geeignet und warum?

Abschnitt 6. Worin drückt sich die Wirkung der Strahlung um 1 MeV aus?

Abschnitt 7. 1) Worin besteht das erste charakteristische Merkmal der strahlenchemischen Wirkung? 2) Wodurch unter­scheidet sich die photochemische Wirkung von der strahlenche­mischen?

Abschnitt 8. Worin besteht das zweite Merkmal der strahlen­chemischen Wirkung?

Abschnitt 9. An welcher Energieart wird der Unterschied zwischen der ionisierenden Strahlung und anderen Energioartcn erläutert?

Aufgabe 5 (S6). Hören Sie sich das Stück abschnittsweise an und geben Sie den Inhalt wieder.

Aufgabe 6 (S7). Merken Sie sich die zu beantwortenden Fra­gen, dann hören Sie sich das Stück abschnittsweise an und beantworten Sie die Fragen:

Abschnitt 1. Ist es möglich, Antiteilchen eines Elementes experimentell nachzuweisen, das schwerer als der Wasserstoff ist?

Abschnitt 2. 1) Welcher Stoff und welche Teilchen wurden beim Experiment verwendet? 2) Welche Apparaturen wurden beim Experiment verwendet?

Abschnitt 3. Welche Umwandlung findet bei dem Vorgang statt?

Abschnitt 4. In welches wissenschaftliche Gebiet gehört der Nachweis der Antiteilchen und warum?

Aufgabe 7 (S7). Hören Sie sich das Stück abschnittsweise an und geben Sie den Inhalt wieder.

Aufgabe 8 (S8). Hören Sie sich das Stück abschnittsweise an und beantworten Sie die Fragen:

Abschnitt 1. 1) Sind heute mehr als 3 Millionen Duftstoffe bekannt? 2) Welche Stoffe gehören zu den Duftstoffen?

Abschnitt 2. 1) In welchem Jahrhundert konnte man zum ersten Mal Duftstoffe im Labor synthetisieren? 2) Welche Bei­spiele für die Verwendung der Duftstoffe werden im Abschnitt angeführt?

Abschnitt 3. Welche Synthesen werden im Abschnitt erwähnt? Abschnitt 4. Haben die gleich riechenden Stoffe auch die gleiche Struktur?

Abschnitt 5. Wodurch unterscheidet sich die Charakterisie­rung der Helligkeit oder der Farbe von der des Geruchs?

Aufgabe 9 (S8). Hören Sie sich das Stück abschnittsweise an und fassen Sie den Inhalt zusammen.

Aufgabe 10 (S9). Hören Sie sich das Stück abschnittsweise an und halten Sie dessen Inhalt in Stichworten fest.

Aufgabe 11 (S9). Hören Sie sich das Stück noch einmal ganz an und zeichnen Sie den Inhalt auf, indem Sie sich auf Ihre Stichworte stützen.

Aufgabe 12 (S10—S14). Hören und schreiben Sie nach.

iv. gespräch

THEMA 1. WISSENSCHAFT UND WISSENSCHAFTLER