Dieser Artikel wurde verfasst von B.Sc. Benjamin-Andreas Berk, Chemie-Dozent und Autor bei abiturlernen.de und abiweb.de. 
Als Abiturprüfling sollte man sich stets merken – Das Abitur ist aktuell und zeitnah! Die Abituraufgaben sind oft mit realen Ereignissen in dem jeweiligen Fachgebiet verknüpft und dies ganz besonders in den Naturwissenschaften. In der chemischen Forschung oder Industrie kommen über das Jahr so einige Zwischenfälle oder Besonderheiten in der Presse zum Vorschein. Diese Geschehen könnten in ihrer Abituraufgabe relevant sein, d.h. Zeitung lesen bereitet aufs Abitur vor.

Chemieunfall mit Säuren und Basen

Am Dienstag, den 16.10.2012, erreignete sich ein Chemieunfall beim Lebensmittelkonzern Kraft Foods in Niedersachsen. Die Firma besitzt zur Aufbewahrnung von Laugen große Behälter. Diese müssen nicht nur aus einem resistenen Material gebaut sein, sondern auch optimale Bedingungen (Temperatur, Druck) für die jeweilige Chemikalie ermöglichen und bieten. Die optimale Lagerung wird gesetzlich geregelt. Doch trotz aller Vorsichtsmaßnahmen, können manchmal Dinge ereignen, die man nicht voraussehen konnte.

„Bad Fallingbostel. In dem Tank mit Natronlauge, in dem am Montag versehentlich Salpetersäure geschüttet worden war, war es am Dienstagmorgen zu einem Temperaturanstieg von 30 auf 100 Grad Celsius gekommen….[…]….Die Laugenbehälter werden mit Wasserwerfern gekühlt. Mittlerweile sei die Temperatur gesenkt worden, es könnte jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass noch einmal eine Gaswolke aufsteige. Man versucht die Lauge über den Reinigungsbereich abfließen zu lassen….[…]…Es besteht Katastrophenalarm…[..] im Zentrum Fallingbostel.“
Göttinger Tageblatt, 16.10.2012

 

WIE PACKE ICH SOLCH EINEN ARTIKEL AUS CHEMISCHER SICHT AN?

Um diese Inhalte auch chemisch zu verstehen, muss man auf alle Grundlagen zurückgreifen, thematisch zuordnen und anschließend in den Transfer übergehen.
Was hier im Allgemeinen geschah, war die Zugabe einer geringen Menge an Säure (Salpetersäure) zu einer Base (Natronlauge). In der Chemie verbinden wir damit zunächst eine normale Neutralisationsreaktion. Die Reaktion von NaOH und Salpetersäure ist also eine zunächst eine exotherme Reaktion, da es zu einem Temperaturanstieg kommt. Erste Zuordnung erfolgt somit zum Thema „Säure-Base = Akzeptor-Donator-Prinzip“.
Reaktion:  NaOH + HNO-> Na(NO3) + H2O
Na+ + OH+ H3O+ NO3–  -> Na(NO3) + 2 H2O
Es kommt zur Bildung von Wasser und Natriumnitrat. Natriumnitrat wird in der Regel zum Pöckeln von Fleisch, als Düngemittel oder auch in der Baustoffindustrie verwendet, obwohl es brandfördernd und auch als gesundheitsschädlich eingeordnet wird. Dieser Stoff ist aber kein Gas und somit zunächst keine Gefahr für die Anwohner, jedoch die fortführenden Reaktionen aufgrund der kleinen Mengen, bringen weitere Substanzen zum Vorschein. Zweite Zuordnung zum Thema Anorganik = Stoff-Eigenschaften.
Verdeutlichen sollte man sich zunächst, dass wir eine Gleichgewichtsreaktion vorliegen haben, welche nach dem Prinzip von LeChatelier durch Druck, Temperatur und Konzentration in eine bestimmte Richtung verschoben werden könnten. Da wir einen Anstieg an Temperatur haben, müsste durch Enthalpieberechnung evaluiert werden, welche Richtung endotherm reagiert und somit begünstigt werden würde. Zusätzlich müsste der Druck bekannt sein. Da wir aber vermuten können, dass der Druck hoch sein wird, werden vor allem Gase gebildet, wie in dem Artikel dokumentiert. Dritte Zuordnung erfolgt zum Thema Gleichgewichtsreaktionen und Beeinflussung – Kinetik/Energetik.
Es könnten nun als sekundäre Reaktionen stattgefunden haben, die zu einem Gemisch an giftigen Gasen, deren Bildung durch den vorherrschenden Druck und die hohe Temperatur begünstigt waren, geführt haben (Zuordnung zu Stoffeigenschaften, Organik und Anorganik):
1)    Nitrosaminbildung: Nitrat kann durch eine angegriffene Metalloberfläche (angegriffen, zugänglich durch Beschädigung) zu Nitrit reduziert werden, vergleichbar zu eine Art galvanischen Elements. Nitrit wiederum reagiert im sauren Milieu mit den Protonen zu Nitrosamine. Nitrosamine sind cancerogen. Diese können weiterreagieren, bzw. durch weiteren Anstieg der Temperatur verdampfen. Die Druck-Temperatur-Kombination bestimmt dies.
2)    Salpetersäure-Verdampfung: Verdampfung von Salpetersäure erfolgt in der Regel bei 86 °C, da wir bereits bei 100 °C angekommen waren, war dieser Prozess definitiv ausschlaggebend, von einer Giftgaswolke zu sprechen.
3)    Natrium(dämpfe): Natrium kann je nach Druckbedigungen nach dem Prinzip von LeChatelier auch bei 100 Grad Celsius zum Beispiel zu Natriumhydrid reagieren. Dies geht leider aus dem Text nicht hervor, kann aber vermutet werden. Natirumhydrid verursacht bei Kontakt mit Schleimhäuten wird Natronlauge gebildet, die Reizungen und Verätzungen bewirkt. Die Auswirkungen von Natronhydrid können dann Ödeme, Atemprobleme und andere Base verursachte Symptome hervorrufen.
Der Austritt dieses Gemisches aus toxischen Substanzen führte zum Katastrophenalarem und der Evakuierung des umliegenden Wohngebietes. Die Giftgaswolke war damit die passende Bezeichnung.

Zusammenfassung für Ihr Abitur!

Dieses aktuelle Ereignis umgreift und deckt insgesamt über 5 Themengebiete der Chemie (des Abiturs) ab und bietet damit eine wunderbare Vorlage für eine Abitur-Aufgabe, sprich Grundlagenanwendung mit Transferleistung. Das heißt für die Abiturienten von Morgen, dass die Vorbereitung aufs Abitur auch die Recherche von aktuellen oder vergangenen Ereignissen im jeweiligen Fachgebiet, in diesem Falle in der Chemie, umfassen sollte. In verschiedenen Bundesländern werden die Abituraufgaben im selben Jahr bestimmt, in anderen wiederum ein Jahr zuvor, d.h. um sich umfassend zu informieren einfach bis 3 Jahre zurück schauen und Spaß beim Anwenden der Chemie beim Lesen einer Zeitung/ eines Online- oder wissenschaftlichen Artikels haben.
MERKE: DAS ABITUR IST ZEITNAH!
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Hessen: Wochenende vom 08. – 10. Februar 2013 (Kassel)
Niedersachsen: 21. -23. März 2013 (Göttingen)
Baden-Württemberg: 25. -27. März 2013 (Mannheim)
NRW: 05. – 07. April 2013 (Dortmund)

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