Bildung + Gesellschaft

<h2>Vorhersagen zum Klima</h2>Im September 1971 zitierten die „Nachrichten aus Chemie und Technik“ eine Arbeit in Science zu Klimaveränderungen auf der Erde. Nach dem Computermodell der Autoren schien eine Temperaturerwärmung durch den steigenden CO2-Gehalt der Atmosphäre unwahrscheinlich. Heute wissen wir auch durch Messungen, dass das Modell so nicht stimmt (<a href="https://ipcc.ch" target="_blank">ipcc.ch</a>).<div><img src="https://media.graphcms.com/5n0XeBRpSOqHcFwYUlwz">

</div>Noch mehr Notizen aus dem September 1971, darunter Hinweise auf Tote durch Luftverschmutzung in New York und Affen, die SO2 einatmen mussten, lesen Sie im Online-Heftarchiv mit Ihrer GDCh-Mitgliedsnummer und Passwort: <a href="https://www.gdch.de/doi/10.1002/(ISSN)1868-0054" target="_blank">www.gdch.de/doi/10.1002/(ISSN)1868-0054</a>

Meldung

Vor 50 Jahren

„Vielleicht klingt es wie ein Luxusproblem“, berichtet Dirk in einem Karriereseminar. „Ich habe bereits ein Stellenangebot, bei einer finnischen Firma. Ich müsste also in ein anderes Land ziehen. Wie kann ich wissen, worauf ich mich einlasse?“Natürlich hat Dirk das Internet nach allen verfügbaren Quellen zur Firma durchsucht und zudem im Vorstellungsgespräch einen Eindruck gewonnen. Doch was ist Fassade, was ist Substanz? Dazu kommen der organisatorische Aufwand und die kulturellen Veränderungen im Ausland. Keine Entscheidung, die man auf die leichte Schulter nehmen sollte. „Wie komme ich an authentische Informationen, noch dazu in kurzer Zeit?“, fragt er.Ein bewährtes Mittel, das glücklicherweise auch in Corona-Zeiten funktioniert, sind Gespräche mit Expertinnen. Nehmen Sie Kontakt auf mit Leuten, die mehr über ein Thema wissen als Sie. In Dirks Fall wären das also alle, die schon einmal in Finnland gelebt und die für dieses Unternehmen gearbeitet haben – auch an anderen Standorten.Wie stellen Sie das an? Eine unpersönliche Anfrage an <a href="mailto:info@unternehmen.com">info@unternehmen.com</a> hat geringe Erfolgsaussichten. Einen engen persönlichen Kontakt benötigen Sie für so eine Anfrage trotzdem nicht. Im Idealfall fädelt jemand, der Sie kennt, den Kontakt ein. Doch wenn das für Sie nicht möglich ist, stoßen Sie bei Ihrer Recherche hoffentlich auf persönliche E-Mail-Adressen oder Profile in den sozialen Medien. Dann reicht es oftmals, wenn aus Ihrer Anfrage hervorgeht, dass Sie sich vorbereitet haben. Sie müssen ausdrücken, dass Sie mit genau dieser Person sprechen möchten.Wechseln wir kurz die Perspektive: Warum sollte jemand einer fremden Person seine wertvolle Zeit widmen?Menschen reden gerne über sich selbst. Durch den Rahmen „Expertinneninterview“ unterstreichen Sie den respektvollen Ansatz. Sie tun Ihnen einen einfachen, jedoch wertvollen Gefallen und fühlen sich dabei effektiv und nützlich. Und der Gefallen kommt ja vielleicht irgendwann zurück.Expertinneninterviews sind Netzwerk-Instrumente, die mit Introvertierten auf beiden Seiten kompatibel sind. Voraussetzung ist, dass sie gut vorbereitete, inhaltsgetriebene Einzelinteraktionen sind.Nach dem Gespräch fragen Sie nach weiteren Kontakten, mit denen Sie sprechen können. Dadurch werden Sie sich durch einzelne Puzzlestücke Antworten auf Ihre Fragen zusammensetzen.Der promovierte Chemiker Philipp Gramlich ist Mitgründer von Natural Science Careers, einem Unternehmen für Karriereberatung und Soft-Skill-Seminare für Naturwissenschaftler. Für die Nachrichten aus der Chemie schreibt er über Beobachtungen aus seiner Beratungstätigkeit. <a href="mailto:p.gramlich@naturalscience.careers">p.gramlich@naturalscience.careers</a>

Meinungsbeitrag

Fragen Sie jemanden, der sich auskennt

Die chemische Industrie kommt nicht daran vorbei, nachhaltiger zu werden. Dies meinen junge Chemieingenieurinnen und Chemiker, die an ihren Arbeitsplätzen dazu beitragen, dass die Unternehmen ihre Rohstoffbasis umstellen, weniger Lösungsmittel verwenden oder die Umweltauswirkungen der Produktion minimieren. Das Chemiestudium bereitet auf solche Aufgaben nicht immer vor.
Berufseinsteiger in der Chemie wünschen sich, dass ihre Arbeit zu nachhaltiger Entwicklung beiträgt. Und sie wählen ihre Arbeitgeber entsprechend, das legt eine Umfrage des Jungchemikerforums der GDCh nahe. In Studium und Ausbildung vermissen junge Chemiker allerdings die entsprechenden Inhalte (<a href="https://jcf.io/teams/nachhaltigkeit" target="_blank">jcf.io/teams/nachhaltigkeit</a>).So wie den Teilnehmern der Befragung ging es Aleksandra Gwozdz, die sich in einem großen Chemieunternehmen mit GHS-Klassifizierung befasst. Ihrer Ansicht nach müssten Themen wie Entsorgung, Kreislaufwirtschaft und das Konzept „Benign by Design“ im Studium mehr Raum einnehmen. Während ihres Bachelorstudiums konnte die Chemieingenieurin freiwillig ein Modul wählen, das unter anderem Green Chemistry vorgestellt hat, das war alles. In ihrer Zeit in einem Produktentwicklungslabor fiel ihr auf, wie wenig Nachhaltigkeit thematisiert wurdeInzwischen bildet sich Gwozdz an der Universität Lüneburg im berufsbegleitenden Masterstudiengang „Sustainable Chemistry“ weiter (Kasten S. 32). Sie hat gelernt, ökotoxikologische Daten zu interpretieren, den Lebenszyklus von Produkten zu analysieren, wo die Grenzen solcher Studien liegen und wie sie sie bewertet. Kollegen und Vorgesetzte reagierten positiv auf ihre Studienpläne. In der Industrie machten solche Kenntnisse einen Unterschied. „Mit meiner Arbeit kann ich dann mehr bewirken, als wenn ich eine Plastiktüte weniger verwende,“ sagt sie.<h2>INFO: Nachhaltigkeit im Chemiestudium</h2>Seit März 2020 können Chemiker und Absolventen verwandter Studiengänge wie Pharmazie oder Verfahrenstechnik an der Universität Lüneburg berufsbegleitend „Sustainable Chemistry“ studieren. Zugangsvoraussetzungen für den Studiengang sind ein Hochschulabschluss auf Bachelorniveau oder höher, fließende Englischkenntnisse und mindestens ein Jahr Berufserfahrung.1)Hochschulen, die Module zu Nachhaltigkeitsthemen einrichten, hat der Fonds der chemischen Industrie Anfang des Jahres mit insgesamt 167 933 Euro unterstützt. Dabei sind die TH Mittelhessen, die FH Aachen, die TH Rosenheim, die Universitäten Saarbrücken, Hamburg und Düsseldorf. Die HS Bonn-Rhein-Sieg nutzt die Fördermittel dazu, ihr Konzept zu erweitern: Chemiestudierende lernen nun gemeinsam mit Wirtschaftswissenschaftlern und sollen dafür ECTS-Punkte erhalten.2)Das Institut für Chemie der TU Berlin hat als bisher einzige Institution in Deutschland das Green Chemistry Commitment der internationalen Organisation Beyond Benign unterzeichnet. Damit verpflichtet sich die Universität, die Grundsätze der grünen Chemie in der Lehre zu verankern.3)<ul class="references"><li>
1 <a href="https://www.leuphana.de/sustainable-chemistry" target="_blank">www.leuphana.de/sustainable-chemistry</a></li><li>
2 <a href="https://www.h-brs.de/de/anna/studieninhalte-bsc-chemie-mit-materialwissenschaften" target="_blank">www.h-brs.de/de/anna/studieninhalte-bsc-chemie-mit-materialwissenschaften</a></li><li>
3 <a href="https://www.beyondbenign.org/he-green-chemistry-commitment/" target="_blank">www.beyondbenign.org/he-green-chemistry-commitment/</a></li></ul>
<h2>Nachwachsende Rohstoffe</h2>Wie Aleksandra Gwozdz studiert Benjamin Triller Sustainable Chemistry in Lüneburg. Im Arbeitsalltag befasst er sich seit Jahren intensiv mit nachwachsenden Rohstoffen und muss verstehen, wie Produkte auf die Umwelt wirken. Als Laborleiter bei Beiersdorf entwickelt er Kosmetika für Männer. Hier kommt es nicht mehr nur darauf an, dass beispielsweise der Rasierschaum gut riecht und auf der Haut nicht brennt. „Es geht auch um die biologische Abbaubarkeit von Inhaltsstoffen und ihren CO2-Fußabdruck,“ berichtet Triller. Die Industrie sieht er vor einem Transformationsprozess, den Schlüssel dazu in stärkerer fachübergreifender Zusammenarbeit. Beiersdorf hat sich verpflichtet, bis zum Jahr 2025 30 Prozent der CO2-Emissionen einzusparen.<h2>Syntheseleistungen der Natur</h2>Nachwachsende Rohstoffe sind auch das Arbeitsgebiet von Adrian Brandt – allerdings die von Klebstoffen. Bei Henkel arbeitet er im Geschäftsbereich Klebstoffe (Adhesive Technologies) und leitet dort ein Labor innerhalb der Forschungsplattform Biorenewables. Hier arbeiten insgesamt zwölf Chemiker, Techniker und Laboranten. „Die Industrie steht davor, die gesamte Rohstoffbasis von fossilem auf erneuerbaren Kohlenstoff umzustellen“, sagt er, „das ist eine Riesenaufgabe.“ Henkel hat sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2040 klimaneutral zu arbeiten, und das betrifft nicht nur die Energieerzeugung.Brandt forscht an Klebstoffen für Elektronikbauteile wie Kopfhörer oder Smartphones und fragt sich dabei: „Welche Syntheseleistung hat die Natur schon für uns erbracht, die im Produkt einen technischen Vorteil bringt?“ Dabei muss er im Auge behalten, ob die Moleküle im industriellen Maßstab herzustellen sind. Er prüft zudem, ob es für die Substanzen einen Lieferanten gibt, der einen Prozess entwickeln und die Substanzen herstellen kann, oder ob Henkel sie selbst produzieren soll.Parallel dazu berät er interne Kunden und hilft ihnen dabei, in Klebstoffformulierungen die neuen Grundstoffe einzusetzen, manchmal auch mit viel Überzeugungsarbeit und langem Atem. Dabei hilft ihm, dass er nicht als Laborleiter bei Henkel angefangen hat, sondern als Scout in der Geschäftsentwicklung (New Business Development) und daher viele Kollegen kennt. Adrian Brandt ist ursprünglich Physikochemiker. In Münster hat er in der Batterieforschung promoviert, weil dies seinem Interesse an nachhaltiger Chemie am nächsten kam. Zu Henkel kam er über eine Stellenausschreibung.Im Konzern bestand seine Aufgabe zunächst darin, nach kleineren Projekten zu suchen, die es zu bündeln und weiterzuentwickeln lohnte. Dabei lernte er das gesamte Unternehmen kennen und fand heraus, welche Themen an welcher Stelle bearbeitet wurden. Nach einem Jahr schlug die Abteilung dem Henkel-Vorstand vor, eine Forschungsplattform für biogene Rohstoffe einzurichten, und Brandt übernahm dort direkt ein Labor. Heute sagt er: „Es gibt in Zukunft hoffentlich mehr Industriejobs, die so nahe an der Chemie sind und den Übergang von fossilem zu erneuerbarem Kohlenstoff vorantreiben.“<h2>Auf dem Prüfstand</h2>Das Interesse in der Industrie an Nachhaltigkeit und neuen Rohstoffen habe in den letzten Jahren zugenommen, hat Brandt beobachtet. „Wir bekommen mehr Unterstützung für unsere Projekte.“ Immer mehr Kunden seien bereit, für einen umweltfreundlicheren Stoff zu bezahlen.„Am Thema Nachhaltigkeit kommt – vom Labor bis zum höheren Management – keiner mehr vorbei“, meint Ipek Bargu, die nach einem Bachelorstudium der Industriechemie bei einem Chemiekonzern im technischen Marketing arbeitet. In ihrer Arbeit hat sie Bewährtes zu hinterfragen, etwa ob ein Produkt oder ein Prozess wirklich ein bestimmtes kritisches Lösungsmittel erfordert, ob es nicht gelingt, dass ein Kunde mit weniger Material- oder Energieeinsatz auskommt oder weniger Ausschuss produziert. Dafür kooperiert sie mit dem Qualitätsmanagement und dem Sustainability Management. Ihr gefällt, dass ihr Arbeitgeber sein Portfolio auf Nachhaltigkeit durchleuchtet. Allerdings wünscht sich Bargu, dass die Umstellung in Richtung Nachhaltigkeit schneller geht, und hofft, dazu beitragen zu können.Nachhaltigkeit als Teil des Chemiestudiums – dafür gibt es mittlerweile einige Initiativen (Kasten); die Studienkommission der GDCh hat das Thema nun aufgenommen. FZ

Artikel

Karriere: Nachhaltigkeit in der Industrie "mit langem Atem"

Absolvent:innen einer Universität oder Fachhochschule zeichnet die Deutsche Gesellschaft für Massenspektrometrie (DGMS) mit dem Wolfgang-Paul-Studienpreis aus. Dafür müssen die Bewerber ihre massenspektrometrische Master- oder Doktorarbeit zwischen dem 1. November 2020 und dem 31. Oktober 2021 abgeschlossen und alle Prüfungsverfahren beendet haben. Der Preis ist mit 7500 Euro dotiert.Ansprechpartner für die Wolfgang-Paul-Studienpreise: <a href="mailto:mmormann@uni-muenster.de">mmormann@uni-muenster.de</a>

Studienpreis Massenspektrometrie

Prof.Dr.Dr.h.c.

The chemical sciences and the quest for sustainability

Prof.Dr.

Die Mischung, die Wunderkerzen funkeln lässt, ist nichts für Kinder – die Bestandteile sind gesundheitsschädlich und können explosiv sein. Das muss nicht sein: Chemiker und Chemiedidaktiker aus München haben eine Mischung entwickelt, die Schülerinnen und Schüler ab der Jahrgangsstufe fünf sicher handhaben können.
Chemiker und Chemiedidaktiker aus München und Tübingen haben gemeinsam bariumnitratfreie Wunderkerzen entwickelt:1) Die Didaktiker haben sich darauf konzentriert, die Wunderkerzen weniger umweltschädlich und den Herstellungsprozess einfach und schultauglich zu machen. Die Arbeitsgruppe für hochenergetische Materialien der Ludwig-Maximilians-Universität München hat untersucht, ob die neuen Wunderkerzen explosionsfähig oder explosionsgefährlich sind.<figure><img src="https://media.graphcms.com/FFAyphVaRNyVdem9AruP"><figcaption><label>Abb. 1: </label>So brennt eine selbst hergestellte Wunderkerze.</figcaption></figure>
Die Wunderkerzen sollten nach der Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht (Risu) der Kultusministerkonferenz2) aus dem Jahr 2019 sicher herzustellen und zu handhaben sein, Schülerinnen und Schüler sollten sie im Unterricht selbst herstellen dürfen. Dies haben Prüfverfahren sichergestellt, welche die Reaktivität der Wunderkerzenreaktionsmischung ermittelten.<h2>Chemische Zusammensetzung</h2>Artikel über die Herstellung konventioneller Wunderkerzen gibt es von Keeney und Coautoren aus dem Jahr 19953) und über die chemischen Reaktion bei der Verbrennung von Wunderkerzen von Martin und de Vries aus dem Jahr 2004.4) Zudem dokumentierte das Portal <a href="https://impulse.de" target="_blank">impulse.de</a> im Jahr 2013 den Herstellungsprozess von Wunderkerzen der Firma Weco.5)Darüber hinaus ist es schwierig, einen Einblick in die Herstellung und besonders in die chemische Zusammensetzung von Wunderkerzen zu erhalten – die Produzenten halten ihre Rezepturen geheim.Wunderkerzen bestehen aus einem Gemisch anorganischer Chemikalien sowie einem Bindemittel, mit dem die Masse auf einem Draht fixiert wird. Die Hauptbestandteile von Wunderkerzen sind Eisenpulver, ein Oxidationsmittel, Aluminium- und Magnesiumpulver, Bindemittel sowie Draht.6) Handelsübliche Wunderkerzen enthalten zudem geringe Mengen weiterer Chemikalien, welche die Abbrenneigenschaften optimieren. So sorgt Borax für einen gleichmäßigen Funkenflug und fixiert zugleich die Reaktionsprodukte am Draht, damit die heiße Schlacke nicht tropft.5)<h2>Funkenflug erzeugen</h2>Das in Wunderkerzen enthaltene Eisenpulver oxidiert während der Reaktion mit Luftsauerstoff zu Magnetit; dabei entstehen die für Wunderkerzen typischen warmweißen Funken. Das Erscheinungsbild der Funken hängt von der Größe der Eisenpartikel und von deren Kohlenstoffgehalt ab. Partikelgrößen von 44 μm bis 149 μm sowie ein Kohlenstoffanteil von ein bis zwei Prozent sind ideal für einen gleichmäßigen Funkenflug mit vielen Verzweigungen. Größere Partikel führen zu unregelmäßigem Funkenflug und Verbrennungsgefahr; kleinere Partikel reagieren hingegen so schnell, dass keine Funken fliegen. Zudem reagiert das Eisen mit dem Oxidationsmittel der Wunderkerzen, und zwar im Inneren, sodass Funken nicht zu sehen sind.In handelsüblichen Wunderkerzen dient Bariumnitrat als Oxidationsmittel, das eine hohe Oxidationskraft hat und kostengünstig ist.5) Da viele Bariumverbindungen giftig und umweltschädigend sind,7) verbietet sich Bariumnitrat in den neu entwickelten Wunderkerzenmischungen. Alternativen in den beiden neuen Wunderkerzenmischungen sind Kalium- und Strontiumnitrat.Kalium- und Strontiumkationen sind umweltverträglicher als das Bariumkation. Anders als Bariumverbindungen sind die meisten Strontiumverbindungen toxikologisch unbedenklich.8)Die unterschiedliche Umweltverträglichkeit der drei Nitrate in Wunderkerzen können Schülerinnen und Schüler an der Wasserlinse als Modellorganismus untersuchen: Während die Wasserlinsen in Kontakt mit Bariumkationen innerhalb von zehn Tagen ausbleichen, wachsen die Pflanzen mit Kaliumkationen im Wasser weiter.9)Aluminium und Magnesium reagieren in Wunderkerzenmischungen mit dem Oxidationsmittel stark exotherm. Dabei entstehen Gase, durch die Eisenpartikel austreten, die dann als Funken erscheinen. Dabei entscheidet der Zerteilungsgrad von Aluminium und Magnesium über das Abbrennverhalten der Wunderkerze. Für einen homogenen Funkenflug ist Aluminiumstaub mit einer maximalen Partikelgröße von 45 μm erforderlich. Magnesium ist verzichtbar, wenn der Anteil von Aluminium ausreichend groß ist: Je feiner das Aluminiumpulver ist, desto geringer muss sein Anteil sein. Bei einer Partikelgröße des Aluminiums von 45 μm sind etwa 5 Gewichtsprozent notwendig.Bindemittel bei konventionellen Wunderkerzen ist Dextrin,5) es macht die Mischung dickflüssig, sodass die Drähte von Wunderkerzen in Tauchgängen beschichtet werden können, bis das Material dick genug aufgetragen ist. Dieses Verfahren dauert und ist materialintensiv, daher eignet es sich nicht dazu, Wunderkerzen für die Forschung oder in der Schule herzustellen. Eine Alternative ist kaltlösliche Stärke, die mit kaltem Wasser verkleistert. Mit diesem Bindemittel nimmt die Wunderkerzenmischung eine Konsistenz wie Knetmasse an, die mit der Hand gerollt und einfach zu einer Wunderkerze geformt werden kann (Abbildung 1).<figure><img src="https://media.graphcms.com/y0BgIILXQlKoiZxcVJYL"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Links: durch Ausrollen selbst hergestellte Wunderkerze; rechts: Wunderkerze aus dem Handel, die durch mehrere Tauchgänge produziert wurde.</figcaption></figure>
Die beiden neu entwickelten Wunderkerzenmischungen bestehen je aus einem Nitratsalz, Eisen und Aluminium sowie kaltlöslicher Stärke und Wasser. Der optimale Stoffmengenanteil des Nitrations liegt bei 35 Prozent der anorganischen Bestandteile an der Mischung, und zwar für SrNO3 und KNO3.Die Herstellung der Wunderkerzenmischungen wird detailliert in der Literatur beschrieben1,9) und ist als Video abrufbar.10)<h2>Prüfverfahren: explosiv oder nicht?</h2>Pyrotechnische Mischungen unterliegen in Deutschland sowohl im Unterricht als auch allgemein strengen Regelungen. So können nach der aktuellen Fassung der Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht (Risu) „Mischungen oxidierender Verbindungen, z. B. Nitrate […] mit entzündbaren oder reduzierbaren Stoffen […] die Eigenschaften von explosiven Stoffen haben“.2) Schülerinnen und Schüler dürfen explosive Stoffe an Schulen nicht herstellen, und Lehrer dürfen sie nur in Demonstrationsversuchen einsetzen. Um Wunderkerzen als Schülerexperiment herstellen zu dürfen, ist somit der Nachweis zu erbringen, dass die Wunderkerzenmischungen nicht explosiv sind.Fachwissenschaft und Gesetzgeber unterscheiden zwischen explosionsfähigen und explosionsgefährlichen Stoffen und Gemischen.11) Um die Explosionsfähigkeit eines Stoffs abzuschätzen, wird das Berthelot-Rot’sche Produkt BR berechnet. Ist dieses größer oder gleich dem des traditionell als Referenzwert dienenden Oppauer Salzes, wird ein Stoff oder Gemisch als explosionsfähig bezeichnet. Oppauer Salz ist eine Mischung aus Ammoniumnitrat und Ammoniumsulfat zu gleichen Gewichtsanteilen.Keine der beiden neu entwickelten Mischungen mit den Oxidationsmitteln Kalium- und Strontiumnitrat hat ein BR oberhalb des Referenzwerts.Damit ein chemischer Stoff darüber hinaus nicht als explosionsgefährlich eingestuft wird, darf er bei drei Prüfverfahren zur thermischen und mechanischen Belastbarkeit nicht spontan reagieren.11) Die drei Prüfverfahren sind:<list list-type="simple"><list-item></list-item></list>Stahlhülsentest (Abbildung 2) mit einer Bohrung von 2 mm in der Düsenplatte,<list-item>Schlagempfindlichkeit ≤ 39 J (im BAM-Fallhammer, Abbildung 3),</list-item><list-item>Reibeempfindlichkeit ≤ 353 N (Abbildung 4).</list-item>Das Ergebnis des Stahlhülsentests mit den neuen Mischungen ist negativ, sie weisen eine Schlagfestigkeit von über 40 J sowie eine Reibeempfindlichkeit von mehr als 360 N auf.<figure><img src="https://media.graphcms.com/eSEe6ZgkSxOT60cL9h4u"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Ergebnisse von Stahlhülsentests, bei dem ein Stoff in einer verschlossenen Stahlhülse mit Entlastungsöffnung erhitzt wird; oben: negativ, rechts: positiv.</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/hgNXBpoSkG0sfpH319oj"><figcaption><label>Abb. 4: </label>BAM-Fallhammer; damit wird im Labor die Schlagempfindlichkeit eines Stoffs geprüft.</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/H4pQph0sQMuWFfGxyOxy"><figcaption><label>Abb. 5: </label>BAM-Reibapparat, dient im Labor dazu, die Reibempfindlichkeit einer Substanz zu bestimmen.</figcaption></figure>
Zudem wurden die Mischungen einem ESD-Test (electrostatic discharge) unterzogen, der ihre Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung prüft. Beide Mischungen weisen hier eine ESD-Empfindlichkeit von mehr als 1,5 J auf.Die Wunderkerzenmischungen sind somit nach dem deutschen Sprengstoffgesetz weder explosionsgefährlich noch zählen sie zu den Explosivstoffen.11,12) Daher dürfen mit den Mischungen Wunderkerzen als Schülerexperiment im Unterricht hergestellt werden.Allerdings ist es Schülerinnen und Schülern bis einschließlich Jahrgangsstufe 4 nicht erlaubt, mit Eisenpulver, Aluminiumpulver, Kalium- und Strontiumnitrat zu arbeiten,14) die Herstellung von Wunderkerzen im Schülerexperiment ist somit erst ab Jahrgangsstufe fünf möglich.<h2>Wunderkerzen im Chemieunterricht</h2>Seit zwei Jahren fertigen Schülerinnen und Schüler Wunderkerzen im Schülerlabor an. Dies gelingt bereits Fünftklässlern gut.Ergänzend können sie mit Wasserlinsen die Umweltverträglichkeit der verschiedenen Wunderkerzenmischungen untersuchen und das Handlungsprinzip Nachhaltigkeit fächerübergreifend diskutieren. Dies schult Schülerinnen und Schüler in den Kompetenzbereichen Erkenntnisgewinnung und Bewertung. Schulklassen aus der Unterstufe können damit einen Beitrag der Wissenschaft Chemie zu einer saubereren Umwelt diskutieren.Ab der Jahrgangsstufe 9 sind die Schülerinnen und Schüler der weiterführenden Schulen meist mit den Grundlagen der Redoxchemie vertraut und können die grundlegenden Reaktionsgleichungen einer abbrennenden Wunderkerze aufstellen.4) Weitere Lehrplanbezüge der Wunderkerzen finden sich zu den Themen Oxidationsmittel, Atombau und Flammenfärbung. Die Lehrpläne einiger Bundesländer, etwa in Bayern und Brandenburg,15,16) führen die Wunderkerze als Beispiel für Redoxreaktionen und Pyrotechnik direkt auf.<h2>Ein Fazit: Zusammenarbeit mit der Grundlagenforschung</h2>Die Ergebnisse aktueller chemischer Forschung erscheinen auf den ersten Blick oft als ungeeignet für den Chemieunterricht. Dies liegt meist an komplizierten Reaktionsmechanismen, komplexen Theorien sowie an Geräten, die an Schulen nicht vorhanden sind und deren Verständnis und Handhabung fachliches Wissen und oft auch Detailwissen erfordert.Trotzdem lohnt es sich, bei aktuellen Forschungsthemen genauer hinzusehen: Es gibt Themen mit Lehrplanbezug, die sich für die Wissenschaftskommunikation eignen.17) Dies ist zum einen für außerschulische Lernorte wie Schülerlabore oder Chemieunternehmen interessant. Zum anderen lässt sich so der Unterrichtsgegenstand aus den Lehrplänen auf dem aktuellen Stand halten. Zudem tragen solche interdisziplinär erarbeiteten Themen zur Öffentlichkeitsarbeit der Wissenschaft Chemie bei. Aktuelle Forschungsinhalte und -methoden können Schülerinnen und Schülern so an alltagsnahen Beispielen zugänglich gemacht werden.Das Projekt „Di-FaMCh“ wird im Rahmen der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ von Bund und Ländern aus den Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert. Hierfür bedanken wir uns. Ein besonderer Dank geht zudem an alle Schülerinnen und Schüler, die mit ihrem Feedback den Entwicklungsprozess zur Herstellung der neuartigen Wunderkerzen unterstützt haben.<div><img src="https://media.graphcms.com/aG4FetPxS9Oq3eEIoiGg">

</div><h2>Der Autor</h2>Diesen Beitrag haben Michael Scheid (Foto oben), Magdalena Rusan, Thomas M. Klapötke und Stefan Schwarzer (Foto unten) verfasst. Scheid studierte an der LMU München Chemie und Geographie für das gymnasiale Lehramt. Seit 2018 forscht er im Arbeitskreis von Stefan Schwarzer. Rusan entwickelt an der LMU München Experimente für Vorlesungen und Lehramtspraktika. Klapötke ist Lehrstuhlinhaber für anorganische Chemie an der LMU München und erforscht Explosivstoffe. Schwarzer war Professor für Chemiedidaktik an der LMU München und wechselte 2020 an die Universität Tübingen. Er entwickelt Experimente zu Materialien mit Bezug zur Nachhaltigkeit für Schule und Schülerlabor.<div><img src="https://media.graphcms.com/KtaD2NkQsa944NJCA1Yg">

</div><div><img src="https://media.graphcms.com/PCKzLBlOSyCdohPrKE36">

</div>
<ul class="references"><li>
1 M. Scheid, M. Rusan, T. M., Klapötke, S. Schwarzer, Chemistry Teacher International, 2021</li><li>
2 <a href="https://www.kmk.org/fileadmin/veroeffentlichungen_beschluesse/1994/1994_09_09-Sicherheit-im-Unterricht.pdf" target="_blank">www.kmk.org/fileadmin/veroeffentlichungen_beschluesse/1994/1994_09_09-Sicherheit-im-Unterricht.pdf</a> (Stand 16.8.2021)</li><li>
3 A. Keeney, C. Walters, R. D. Cornelius, J. Chem. Educ. 1995, 72/7, 652–653</li><li>
4 C. Martin, T. de Vries, CHEMKON 2004, 11/1, 13–20</li><li>
5 V. Bast, Impulse 2013, „Warenprobe: Wie eine Wunderkerze entsteht“, <a href="https://www.impulse.de/leben/oh-wunder/2011512.html#4" target="_blank">www.impulse.de/leben/oh-wunder/2011512.html#4</a> (Stand 16.8.2021).</li><li>
6 J. Falbe, H. Römpp, M. Regitz, E. Hillen, (Hrsg.) Römpp-Chemie-Lexikon, 19. Aufl. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1995</li><li>
7 <a href="https://www.umweltprobenbank.de/de/documents/profiles/analytes/10084" target="_blank">www.umweltprobenbank.de/de/documents/profiles/analytes/10084</a> (Stand 16.8.2021)</li><li>
8 <a href="https://www.umweltprobenbank.de/de/documents/profiles/analytes/10254" target="_blank">www.umweltprobenbank.de/de/documents/profiles/analytes/10254</a> (Stand 16.8.2021)</li><li>
9 M. Scheid, L. Pohl, M. Rusan, T. M., Klapötke, S. Schwarzer, CHEMKON 2020, doi: <ext-link ext-link-type="doi">10.1002/ckon.202000054</ext-link></li><li>
10 <a href="https://player.vimeo.com/video/464925052" target="_blank">player.vimeo.com/video/464925052</a> (letzter Zugriff am 4.3.2021).</li><li>
11 T. M. Klapötke, Chemie der hochenergetischen Materialien, de Gruyter, Berlin 2009</li><li>
12 <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/sprengg_1976/BJNR027370976.html#BJNR027370976BJNG000101377" target="_blank">www.gesetze-im-internet.de/sprengg_1976/BJNR027370976.html#BJNR027370976BJNG000101377</a> (Stand 4.3.2021)</li><li>
13 <a href="https://degintu.dguv.de/chemicals/export/pdf" target="_blank">degintu.dguv.de/chemicals/export/pdf</a> (Stand 4.3.2021)</li><li>
14 S. Sjøberg, C. Schreiner, The ROSE project. An overview and key findings. University of Oslo 2010</li><li>
15 <a href="https://www.isb-gym8-lehrplan.de/contentserv/3.1.neu/g8.de/id_1.html" target="_blank">www.isb-gym8-lehrplan.de/contentserv/3.1.neu/g8.de/id_1.html</a> (Stand 4.3.2021)</li><li>
16 <a href="https://bildungsserver.berlin-bran-denburg.de/fileadmin/bbb/unterricht/rahmenlehrplaene/Rahmen-lehrplanprojekt/amtliche_Fassung/Teil_C_Chemie_2015_11_10_" target="_blank">bildungsserver.berlin-bran-denburg.de/fileadmin/bbb/unterricht/rahmenlehrplaene/Rahmen-lehrplanprojekt/amtliche_Fassung/Teil_C_Chemie_2015_11_10_</a> (Stand 4.3.2021)</li><li>
17 T. Wilke, P. Engelmann, S. Schwarzer, O. Tepner, Nachr. Chem. 2020, 68(12), 8</li></ul>

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