In unserer täglichen Routine begegnen wir einer unsichtbaren Welt: der Welt der Chemie. Wir starten den Tag oft ohne das Bewusstsein, dass die Produkte, die wir benutzen, das Essen, das wir essen, und selbst die Luft, die wir atmen, eine komplexe Mischung chemischer Substanzen sind. Diese Chemikalien sind nicht nur in wissenschaftlichen Laboren zu finden, sondern auch in den gewöhnlichsten Orten und Gegenständen unseres Lebens. Vom Aufstehen am Morgen bis zum Schlafengehen in der Nacht sind wir ständig von künstlich hergestellten Substanzen umgeben. Viele davon sind essenziell für unseren Lebensstil und unsere Gesundheit, während andere unseren Komfort und unsere Bequemlichkeit erhöhen. Es ist faszinierend, wie sehr wir uns auf diese Chemikalien verlassen, ohne uns dessen bewusst zu sein.
1 Polyvinylalkohol (PVA)
Polyvinylalkohol (PVA) ist ein thermoplastischer Kunststoff, der in Form eines weiß bis gelblich gefärbten Pulvers oder als durchscheinende Granulate auftritt. Es ist ein synthetisch hergestelltes Polymer, das eine ausgezeichnete Schichtbildung, Emulgierung und Adhäsion aufweist. PVA ist bekannt für seine hohe Zugfestigkeit und Flexibilität, wobei diese Eigenschaften von der Luftfeuchtigkeit abhängen, da der Kunststoff Wasser absorbiert. Der Schmelzpunkt von PVA liegt bei etwa 230°C für die nicht vollständig hydrolysierten Formen und bei 180-190°C für vollständig hydrolysierte Formen.
Beschreibung
Polyvinylalkohol ist beständig gegenüber Ölen, Fetten und den meisten organischen Lösungsmitteln. Es ist ein ataktischer Kunststoff, bildet jedoch durch die Hydroxylgruppen kristalline Bereiche aus. Kleine Mengen an Wasser kann PVA problemlos benetzen. Die Dichte von PVA variiert je nach Material zwischen 1,21-1,31 g/cm³. Die Wasserlöslichkeit von PVA hängt von seinem Polymerisationsgrad und dem Hydrolysegrad ab; mit steigendem Hydrolysegrad nimmt die Wasserlöslichkeit ab.
Herstellung
Die Herstellung von Polyvinylalkohol erfolgt durch die Polymerisation von Vinylacetat, gefolgt von einer partiellen oder fast vollständigen Hydrolyse des Polyvinylacetats in Gegenwart von katalytischen Mengen an Alkalien und Mineralsäuren. Diese Herstellungsweise unterscheidet sich von den meisten anderen Kunststoffen, bei denen eine direkte Synthese möglich ist. Die mittlere Molekülmasse von PVA liegt zwischen 20.000 und 150.000 g/mol.
Einsatz
PVA wird vielseitig eingesetzt, beispielsweise als Adhäsions- und Verdickungsmittel in Latexlacken, Haarsprays, Shampoos und Klebstoffen. Es dient als Bestandteil der Folie von wasserlöslichen Einzelverpackungen, wie bei Maschinengeschirrspülmittel-Tabs, sowie als Barriereschicht für Kohlendioxid in PET-Flaschen. In der Pharmazie wird Polyvinylalkohol hauptsächlich als Überzugsmittel für die Herstellung von Filmtabletten und in Tränenersatzmitteln verwendet. Darüber hinaus findet es Anwendung in der Herstellung von wasserlöslichen Verpackungsbeuteln, als Bestandteil von Hygieneprodukten und als Formtrennmittel in der Produktion von Verbundfaserkunststoffen.
2 Natriumlaurethsulfat (SLES)
Natriumlaurethsulfat (SLES) ist ein anionisches Tensid, das vor allem durch seine starken Reinigungs- und Schaumbildungseigenschaften bekannt ist. Es handelt sich um ein Derivat des Natriumlaurylsulfats, das durch Ethoxylierung entsteht. Diese chemische Modifikation verleiht SLES verbesserte Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf die Hautverträglichkeit und die Fähigkeit, in verschiedenen kosmetischen und Reinigungsprodukten zu schäumen.
Beschreibung
SLES ist für seine starke öl- und fettlösende Wirkung bekannt und wird häufig in Reinigungsmitteln eingesetzt. Es ist in vielen Körperhygieneprodukten, wie Shampoos, Duschgels und Zahnpasten, enthalten. Die Schaumbildung wird von Verbrauchern oft mit Reinigungskraft assoziiert, was SLES gegenüber nicht schäumenden Tensiden einen Vorteil verschafft.
Herstellung
SLES wird auf Basis von Laurylalkohol hergestellt, der wiederum aus pflanzlichen Laurinölen, wie Palmkern- oder Kokosöl, gewonnen wird. Bei der Herstellung reagiert Dodecanol mit Ethylenoxid, wobei die Anzahl der Ethylenoxideinheiten in der Regel etwa 2 beträgt. Anschließend wird Schwefeltrioxid für die Sulfatierung verwendet. Ein Nebenprodukt dieses Prozesses ist 1,4-Dioxan, das als gesundheitsschädlich gilt.
Einsatz
SLES findet Verwendung in einer Vielzahl von Produkten. Es ist ein Hauptbestandteil in Reinigungsmitteln und spielt eine wesentliche Rolle in der Formulierung von Waschmitteln. In der Kosmetikbranche wird SLES wegen seiner Schaumbildungseigenschaften und seiner milden Reinigungswirkung geschätzt. Es wird auch in der Produktion von Schaumbeton und als Fettlöser eingesetzt. Diese Informationen über Natriumlaurethsulfat zeigen, wie weit verbreitet und vielseitig dieses Tensid in unserem Alltag eingesetzt wird. Trotz seiner weiten Verbreitung und Nützlichkeit gibt es Bedenken hinsichtlich möglicher Hautreizungen und der Umweltbelastung durch seine Verwendung und Herstellung.
3 Chlor
Chlor ist ein chemisches Element mit dem Symbol Cl und der Ordnungszahl 17, das in der Gruppe der Halogene im Periodensystem steht. Unter Normalbedingungen liegt Chlor als gelbgrünes, gasförmiges, zweiatomiges Molekül (Cl₂) vor. Es ist eines der reaktivsten Elemente und reagiert mit fast allen anderen Elementen und vielen Verbindungen. Aufgrund seiner hohen Reaktivität und Toxizität ist elementares Chlor auch sehr gefährlich. Der Name Chlor leitet sich von der altgriechischen Bezeichnung „chlōrós“ für „hellgrün“ ab, was auf die charakteristische Farbe des Chlorgases hinweist.
Beschreibung
Chlor kommt in der Natur nicht in elementarer Form vor, sondern nur in verschiedenen Verbindungen. Die wichtigsten sind Chloride, unter denen Natriumchlorid (Kochsalz) am bekanntesten ist. Chlorid ist ein wichtiger Bestandteil des Meerwassers und spielt eine wichtige Rolle in biologischen Funktionen, insbesondere bei der Regulierung des Wasserhaushaltes im Körper.
Herstellung
Chlor wird fast ausschließlich durch Elektrolyse gewonnen, eine Methode, bei der aus einer wässrigen Natriumchlorid-Lösung Chlor entsteht. Die Chlor-Alkali-Elektrolyse ist das gängigste Verfahren zur Chlorproduktion. Bei der Elektrolyse bildet sich neben Chlor auch Wasserstoff und Natriumhydroxid (NaOH).
Einsatz
Chlor wird vor allem zur Herstellung anderer Chemikalien verwendet, wobei Vinylchlorid, das Ausgangsprodukt für die Produktion des Kunststoffes Polyvinylchlorid (PVC), das wichtigste Produkt darstellt. Weitere Anwendungen von Chlor sind die Herstellung von chlororganischen Verbindungen, Arzneistoffen, Pestiziden, Glycerin, Propylenoxid und zahlreichen anderen Industriechemikalien. Chlor wird auch in der Wasseraufbereitung zur Desinfektion von Trink- und Schwimmbadwasser eingesetzt, allerdings wird es hier zunehmend durch Chlordioxid oder Ozon ersetzt. Darüber hinaus findet Chlor Verwendung als Bleichmittel, insbesondere in der Papierindustrie, und in der Schimmelbekämpfung. Aufgrund der Umweltschädlichkeit und Toxizität von Chlor und vieler chlorhaltiger Verbindungen gibt es Bemühungen, diese durch chlorfreie Alternativen zu ersetzen oder zu recyceln, um die Produktion neuer chlorhaltiger Produkte zu minimieren.
4 Eisenoxid
Eisenoxide sind Verbindungen, die hauptsächlich aus Eisen und Sauerstoff bestehen, und in verschiedenen Formen auftreten. Die gebräuchlichsten sind Eisen(II)-Oxid (FeO), Eisen(III)-Oxid (Fe₂O₃), und Eisen(II,III)-Oxid (Fe₃O₄). Jede dieser Formen hat aufgrund der unterschiedlichen Oxidationsstufen des Eisens einzigartige Eigenschaften und Anwendungen.
Beschreibung
Eisenoxid bildet sich, wenn Eisen mit Sauerstoff in Anwesenheit von Wasser oder Feuchtigkeit reagiert, ein Prozess, der als Oxidation bekannt ist. Die resultierende Farbe des Oxids variiert je nach Form: Fe₂O₃ ist rot-braun, FeO schwarz bis grau und Fe₃O₄, auch als Magnetit bekannt, hat eine schwarze Färbung. Eisenoxide sind in der Regel unlöslich in Wasser, aber löslich in Säuren und besitzen magnetische Eigenschaften, insbesondere Fe₃O₄.
Herstellung
Die Gewinnung von Eisenoxid erfolgt hauptsächlich durch den Abbau von natürlich vorkommenden Mineralien wie Magnetit, Hämatit und Goethit. Es kann aber auch synthetisch hergestellt werden, insbesondere wenn spezielle Reinheitsgrade oder Partikelgrößen erforderlich sind. Die Synthese erfolgt durch thermische Zersetzung von Eisenhydroxiden oder durch chemische Oxidation von Eisen in wässriger Lösung.
Einsatz
Eisenoxide werden vielfältig eingesetzt. Sie dienen als Pigmente in Farben, Kosmetika und Keramiken, wobei Eisen(III)-Oxid als Eisenoxidrot bekannt ist und einen Farbton von rotorange bis tiefrot aufweist. Eisen(III)-Oxid wird auch in Tonbändern als magnetisierbares Material verwendet und ist Bestandteil von superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln, die in der Magnetresonanztomographie als Kontrastmittel dienen. Darüber hinaus wird Eisen(III)-Oxid im Thermitverfahren in Verbindung mit Aluminium verwendet und findet Anwendung als Abbrandmodifikator in Raketentreibstoffen. In Bezug auf Gesundheit und Sicherheit gelten Eisenoxide allgemein als ungiftig. Jedoch können sie in großen Mengen, insbesondere wenn sie eingeatmet werden, gesundheitsschädlich sein. Feinstaubförmiges Eisenoxid kann Atemwegsirritationen verursachen, weshalb bei der Arbeit mit feinen Eisenoxidpartikeln Schutzmaßnahmen wie Masken oder Atemschutzgeräte empfohlen werden. Das Recycling von Eisenoxid aus Altmetall und Schrott ist möglich und verringert den Bedarf an natürlichen Ressourcen sowie die Umweltauswirkungen durch den Abbau und die Verarbeitung von Erze
5 Polyethylen (PE)
Polyethylen, ein weit verbreiteter thermoplastischer Kunststoff, wird hauptsächlich durch die Polymerisation von Ethylen hergestellt. Es zählt zur Gruppe der Polyolefine und existiert in verschiedenen Formen, die sich in Eigenschaften und Anwendungen unterscheiden.
Beschreibung
Polyethylen besteht aus langen Ketten von Ethylenmolekülen, die durch starke Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen miteinander verbunden sind. Die Eigenschaften dieses Kunststoffes variieren je nach der Struktur und der Dichte der Polymerketten. Es ist ein teilkristalliner Kunststoff, der sich durch hohe Zähigkeit, geringe Wasseraufnahme und Beständigkeit gegen viele Chemikalien auszeichnet.
Herstellung
Die industrielle Herstellung von Polyethylen begann in den 1930er Jahren. Anfangs wurde es unter hohem Druck und hoher Temperatur produziert. In den 1950er Jahren brachte die Entwicklung von Katalysatoren wie dem Ziegler-Natta-Katalysator und später den Metallocenkatalysatoren bedeutende Verbesserungen. Diese Katalysatoren ermöglichten die Herstellung von Polyethylen bei milderen Bedingungen und verbesserten die Qualität des Endprodukts.
Einsatz
Polyethylen findet in zahlreichen Anwendungsbereichen Verwendung. Einige der Hauptanwendungen umfassen:
- Verpackungen: Aufgrund seiner Flexibilität und Beständigkeit wird es häufig für die Herstellung von Plastiktüten, Behältern, Flaschen und Folien verwendet.
- Bauindustrie: Es wird in der Bauindustrie für Rohrleitungen, Isolierungen und in Form von Fasern für Geotextilien eingesetzt.
- Medizinische Geräte: Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit und Sterilisierbarkeit ist es in medizinischen Anwendungen weit verbreitet.
Polyethylen ist ein vielseitiges Material, das sich aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und Anpassungsfähigkeit für eine breite Palette von Industrie- und Verbraucheranwendungen eignet. Es ist ein Schlüsselbestandteil vieler alltäglicher Produkte und spielt eine wesentliche Rolle in unserem modernen Leben.
6 Polymethylmethacrylat (Acrylglas, Plexiglas)
Polymethylmethacrylat (PMMA), auch bekannt als Acrylglas oder Plexiglas, ist ein transparenter thermoplastischer Kunststoff. Es wurde etwa 1928 gleichzeitig in Deutschland, Großbritannien und Spanien entwickelt und erreichte 1933 die Marktreife.
Beschreibung
PMMA entsteht durch die Polymerisation von Methacrylsäuremethylester. Dieser Prozess beeinflusst die Länge der Polymerketten sowie deren Vernetzung und Verschränkung, was sich direkt auf physikalische und chemische Eigenschaften auswirkt. PMMA verbrennt mit einer gelblichen Flamme und süßlichem Geruch, ohne zu tropfen und ohne Rückstände. Es ist ab 100 °C plastisch verformbar, wobei diese Verformung thermisch reversibel ist. PMMA ist elastisch und schlagfest, es lässt sich gut spanabhebend bearbeiten, kleben oder schweißen und ist kratzunempfindlicher als andere Thermoplaste.
Herstellung
Die Herstellung von PMMA erfolgt durch Polymerisation des monomeren Methacrylsäuremethylesters. Durch die Wahl verschiedener Monomere bei der Polymerisation können die Eigenschaften des Mischpolymerisats den spezifischen Anforderungen angepasst werden. So können beispielsweise die Wärmeformbeständigkeit oder die Glasübergangstemperatur beeinflusst werden.
Einsatz
PMMA wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, unter anderem:
- In der Automobilindustrie für Blinker- und Rückleuchtengläser, Reflektoren und Lichtleiter.
- In der Luftfahrt für Scheiben, Hauben und Scheinwerferabdeckungen.
- In der Lichttechnik für Flutlicht-Schilder, Leuchtenabdeckungen und Leuchtwerbung.
- In der Optik für Schauglas, Linsen, Brillenglas und Lichtwellenleiter.
- Im Bauwesen für Polymerbeton, Industriefußböden und Verglasungen.
- In der Zahnmedizin für Prothesen, wobei der Kunststoff typischerweise rosa eingefärbt wird.
- In der Medizin für harte Intraokularlinsen und als Bestandteil von Polyacrylfasern.
PMMA ist aufgrund seiner guten Eigenschaften wie Lichtdurchlässigkeit, Witterungsbeständigkeit, Schlagfestigkeit und Formbarkeit ein vielseitiger Werkstoff, der in vielen Bereichen Anwendung findet.
7 Silikon
Silikone, auch als Poly(organo)siloxane bekannt, sind Polymere, die aus Siliciumatomen und Sauerstoffatomen bestehen, wobei die freien Valenzelektronen des Siliciums meist durch Kohlenwasserstoffe, vorrangig Methylgruppen, besetzt sind. Diese Struktur bildet Molekülketten, die auch untereinander vernetzt sein können und somit eine breite Palette an Eigenschaften und Anwendungen ermöglichen.
Beschreibung
Silikone sind durch ihre vielseitige molekulare Struktur charakterisiert und können in verschiedenen Formen existieren, darunter zyklische, lineare, verzweigte und vernetzte Polysiloxane. Diese unterschiedlichen Strukturen verleihen Silikonen eine breite Palette von Eigenschaften wie Wärmebeständigkeit, Hydrophobie, dielektrische Eigenschaften und physiologische Verträglichkeit.
Herstellung
Die Herstellung von Silikonen beginnt mit der Müller-Rochow-Synthese, bei der fein gemahlenes Silicium und Methylchlorid unter Verwendung von Kupfer als Katalysator bei etwa 300 °C zu Chlormethylsilanen umgesetzt werden. Diese Silane werden anschließend hydrolysiert, um Silanole zu bilden, die bei erhöhter Temperatur und in Gegenwart von Katalysatoren direkt polykondensiert oder zu Cyclosiloxanen polymerisiert werden, um das Endprodukt Silikon zu erzeugen.
Einsatz
Silikone finden in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, unter anderem in der Autoindustrie als Schmierstoffe und Gleitmittel, in der Medizin und Pharmazie für Hautschutzsalben und als Salbengrundlage, in der Kosmetik zur Frisurstabilisierung und in Zahnpasten, in der Bauindustrie als Dichtstoffe, in der Elektroindustrie als Isoliermaterial und in der Textilindustrie zur Hydrophobierung. Darüber hinaus werden Silikone in der Zahnmedizin für Präzisionsabformungen, in der Plastination für biologische Präparate und im Kunstguss für Negativformen eingesetzt. Die Vielseitigkeit von Silikonen, die aus ihrer einzigartigen molekularen Struktur resultiert, macht sie zu einem unverzichtbaren Material in vielen Industrien und alltäglichen Anwendungen.
8 Ethanol
Ethanol, auch bekannt als Äthanol oder umgangssprachlich als Alkohol, ist eine organisch-chemische Verbindung, die zur Gruppe der Alkanole gehört. Es ist ein aliphatischer, einwertiger Alkohol mit der Summenformel C₂H₆O. Ethanol ist eine bei Raumtemperatur farblose, leicht entzündliche Flüssigkeit mit einem charakteristischen, würzigen (süßlichen) Geruch.
Beschreibung
Ethanol entsteht auf natürliche Weise bei der Vergärung zuckerhaltiger Früchte und wurde vom Menschen schon frühzeitig zur Herstellung alkoholischer Getränke genutzt. Es verbrennt mit einer gelblichen Flamme und süßlichem Geruch, ohne zu tropfen und ohne Rückstände. Ethanol ist plastisch verformbar ab 100 °C und diese Verformung ist thermisch reversibel. Es ist mit Wasser, Diethylether, Chloroform, Benzin und Benzol mischbar.
Herstellung
Historisch gesehen, wurde Ethanol hauptsächlich durch Gärung von zucker- oder stärkehaltigen Materialien durch Hefe oder Bakterien gewonnen. Die Destillation wurde erstmals von dem persischen Arzt und Naturwissenschaftler Abu Bakr Mohammad Ibn Zakariya al-Razi zur Gewinnung von konzentriertem Ethanol aus Wein angewendet. In der Neuzeit wird Ethanol auch für industrielle Zwecke aus Ethylen hergestellt.
Einsatz
Ethanol wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt. In der Medizin dient es als Desinfektionsmittel und Lösungsmittel für Stoffe, die in medizinischen oder kosmetischen Produkten verwendet werden. In der chemischen Industrie wird es sowohl als Lösungsmittel als auch als Ausgangsstoff für die Synthese weiterer Produkte verwendet. Ethanol dient auch energetisch als Biokraftstoff, beispielsweise als Bestandteil von Ethanol-Kraftstoff E85, der einen Ethanolanteil von 85 Vol.-% enthält. Diese vielseitigen Verwendungen von Ethanol zeigen seine Bedeutung in der Geschichte der menschlichen Kultur und seinen Einfluss auf moderne Industrie und Technologie.
9 Benzol
Benzol, auch als Benzen bekannt, ist eine farblose, flüchtige und leicht entzündliche Flüssigkeit mit der chemischen Formel C₆H₆. Es gehört zu den aromatischen Kohlenwasserstoffen und spielt eine wesentliche Rolle in unserem täglichen Leben als Ausgangsstoff für die Herstellung einer Vielzahl von Chemikalien.
Beschreibung
Die Struktur von Benzol zeichnet sich durch einen sechsgliedrigen Ring aus Kohlenstoffatomen aus, wobei jedes Kohlenstoffatom mit einem Wasserstoffatom verbunden ist. Die Elektronen in der Doppelbindung sind delokalisiert, was dem Molekül seine charakteristische Stabilität und aromatischen Eigenschaften verleiht. Es hat einen Siedepunkt von 80,1 °C, einen Schmelzpunkt von 5,5 °C, eine Dichte von 0,879 g/cm³ und eine molare Masse von 78,11 g/mol.
Herstellung
Benzol kann aus verschiedenen Quellen gewonnen werden, einschließlich Erdöl, Steinkohleteer und sogar aus einigen speziellen Typen von Abfällen. In der modernen industriellen Chemie wird Benzol häufig aus Toluol oder Xylol durch katalytische Reformierung oder Dampfcrackverfahren hergestellt. In den USA wird Benzol durch das katalytische Reforming aus Naphtha gewonnen.
Einsatz
In der Industrie wird Benzol als kritischer Rohstoff in der Produktion verschiedener Chemikalien eingesetzt, insbesondere von Ethylbenzol und Cumol, welche wiederum Vorläufer für die Herstellung von Kunststoffen und Synthesekautschuk sind. Auch für die Produktion von Nylonfasern ist Benzol wichtig, indem es zur Synthese von Adipinsäure verwendet wird. Früher wurde Benzol als Lösungs- und Reinigungsmittel verwendet, wird aber mittlerweile durch weniger toxische Stoffe ersetzt. In Treibstoffen ist es aufgrund seiner hohen Klopffestigkeit enthalten.
Benzol birgt jedoch gesundheitliche Risiken und ist bekanntermaßen krebserregend. Die Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von Benzol kann gesundheitsschädlich sein. Daher gibt es in vielen Ländern strenge Vorschriften bezüglich seiner Verwendung, Produktion und Entsorgung.
10 Polytetrafluorethylen (Teflon)
Polytetrafluorethylen (PTFE), auch bekannt unter dem Handelsnamen Teflon, ist ein teilkristallines Polymer aus Fluor und Kohlenstoff. Es zeichnet sich durch eine helikale Anordnung der CF₂-Einheiten aus, die zu seinen einzigartigen Eigenschaften beiträgt.
Beschreibung
PTFE ist bekannt für seine außergewöhnliche chemische Trägheit, die es selbst gegenüber aggressiven Säuren wie Königswasser beständig macht. Diese Eigenschaft resultiert aus der starken Bindung zwischen Kohlenstoff- und Fluoratomen. PTFE ist sehr hitzebeständig mit einem Schmelzpunkt von 327 °C, frostbeständig bis −270 °C und hat einen sehr geringen Reibungskoeffizienten. Es ist jedoch schwierig zu verkleben, da es kaum von anderen Materialien benetzt werden kann.
Herstellung
PTFE wird durch die Polymerisation von Tetrafluorethylen hergestellt. Der Prozess beginnt mit der partiellen Fluoridierung von Chloroform, wodurch Chlordifluormethan und Tetrafluorethylen entstehen. Tetrafluorethylen wird anschließend unter hohem Druck in wässriger Phase polymerisiert. Als Katalysator fungiert Antimon(V)-chloridfluorid.
Einsatz
PTFE findet aufgrund seiner Eigenschaften vielfältige Anwendungen. In der Dichtungstechnik wird es häufig als Basiscompound verwendet, insbesondere für Wellendichtringe, Nutringe und Faltenbälge. In der Architektur wird Glasfasergewebe mit PTFE beschichtet, um witterungs- und UV-beständige Membranen zu erhalten. In der Medizin wird PTFE für Implantate wie Gefäßprothesen verwendet, da seine chemische Beständigkeit eine lange Lebensdauer und gute Verträglichkeit gewährleistet. In der Optik wird PTFE als Linsenmaterial eingesetzt, und in der Hochfrequenztechnik dient es aufgrund seiner geringen Dielektrizitätskonstante als Isolierstoff. Die bekannteste Anwendung von PTFE ist die Antihaft-Beschichtung in Küchengeschirr wie Pfannen und Töpfen. Diese vielfältigen Einsatzmöglichkeiten machen PTFE zu einem wichtigen Material in vielen Bereichen, von der Industrie bis hin zur Medizintechnik.
11 Natriumhydroxid
Natriumhydroxid, auch bekannt als Ätznatron oder Natronlauge, ist ein wichtiger chemischer Stoff in verschiedenen industriellen und häuslichen Bereichen.
Beschreibung
Natriumhydroxid ist ein weißer, hygroskopischer Feststoff, der zu den stärksten Basen gehört. Es löst sich sehr gut in Wasser, wobei es eine starke Wärmeentwicklung und eine stark alkalisch reagierende Lösung verursacht. Diese Lösung, bekannt als Natronlauge, hat einen pH-Wert von etwa 14. In seiner festen Form neigt Natriumhydroxid dazu, Feuchtigkeit aus der Luft zu absorbieren und muss daher in luftdicht verschlossenen Behältern aufbewahrt werden.
Herstellung
Die kommerzielle Herstellung von Natriumhydroxid erfolgt überwiegend durch den Elektrolyse-Prozess von Natriumchlorid (Kochsalz) in Wasser. Dieser Vorgang ist als Chloralkali-Prozess bekannt. Dabei entstehen an der Anode Chlor und an der Kathode Wasserstoff, während Natriumhydroxid in der Lösung verbleibt.
Einsatz
Natriumhydroxid wird in vielen Bereichen eingesetzt. In der chemischen Industrie wird es für die Herstellung verschiedener Chemikalien wie Seifen, Biodiesel und in der Papierherstellung verwendet. In der Lebensmittelverarbeitung dient es zur Regulierung des pH-Werts und wird bei der Herstellung von Lebensmitteln wie Brezeln und Schwarzbrot eingesetzt, um deren charakteristische Textur und Farbe zu erzeugen. In Reinigungsmitteln wird es genutzt, um Fett und Verunreinigungen von Oberflächen zu entfernen und ist ein wichtiger Bestandteil von Abflussreinigern und Ofenreinigern. Natriumhydroxid ist eine extrem alkalische und ätzende Verbindung, die bei unsachgemäßer Handhabung gefährlich sein kann. Es kann schwere Haut- und Augenverletzungen verursachen, daher sollten Schutzmaßnahmen wie geeignete Schutzausrüstung getroffen werden. Auch bei der Entsorgung ist Vorsicht geboten, um Umweltschäden zu vermeiden.
12 Phthalsäureester (Weichmacher)
Phthalsäureester, auch bekannt als Phthalate, sind eine Gruppe von Chemikalien, die hauptsächlich als Weichmacher in verschiedenen Kunststoffen, insbesondere in PVC, verwendet werden. Sie sind Ester der Phthalsäure, die mit verschiedenen Alkoholen gebildet werden und in Form von Isomerengemischen vorkommen können.
Beschreibung
Phthalate zeichnen sich durch ihre Eigenschaft aus, Kunststoffe flexibler und dehnbarer zu machen. Sie sind in einer Vielzahl von alltäglichen Produkten enthalten, jedoch nicht in Standardkunststoffen wie polyolefinischen Verpackungsmaterialien. Phthalate verbrennen mit einer gelblichen Flamme und einem süßlichen Geruch, ohne zu tropfen und ohne Rückstände. Sie sind wasserunlöslich und schwer flüchtig.
Herstellung
Die Herstellung von Phthalsäureestern erfolgt durch die Reaktion von Phthalsäure oder Phthalsäureanhydrid mit Alkoholen. Die genaue Zusammensetzung und das Verhältnis der einzelnen Komponenten bestimmen die spezifischen Eigenschaften des resultierenden Phthalats. Verschiedene Phthalate haben unterschiedliche Molekülgrößen und chemische Strukturen, was ihre Anwendungen und Eigenschaften beeinflusst.
Einsatz
Phthalsäureester werden in einer breiten Palette von Anwendungen eingesetzt. Sie sind in vielen PVC-Produkten enthalten, da sie dazu beitragen, das Material flexibel zu machen. Dazu gehören Kunststoffverpackungen, Fußböden, Wandbeläge und medizinische Geräte. In Kosmetika und Arzneimitteln werden bestimmte Phthalate als Lösungsmittel und Fixierungsmittel verwendet. Allerdings gibt es zunehmende Bedenken hinsichtlich der möglichen gesundheitlichen Auswirkungen einiger Phthalate, was zu Einschränkungen und Verboten in verschiedenen Anwendungen geführt hat. Die Verwendung von Phthalaten, insbesondere in Produkten, die in engen Kontakt mit dem menschlichen Körper kommen, wird aufgrund von Bedenken hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit kontrovers diskutiert. Verschiedene Studien haben mögliche gesundheitsschädliche Wirkungen von Phthalaten aufgezeigt, was in einigen Fällen zu gesetzlichen Einschränkungen und Verboten geführt hat.
13 Formaldehyd
Formaldehyd, auch als Methanal bekannt, ist eine organisch-chemische Verbindung mit der einfachsten Aldehydstruktur. Es ist bei Zimmertemperatur gasförmig und hat einen stechenden Geruch. Formaldehyd ist farblos und in Wasser sehr gut löslich, wobei es in wässriger Lösung als Methandiol vorliegt. In dieser Form wird es häufig als Formalin, eine Lösung mit etwa 40% Formaldehyd, gehandelt, oft stabilisiert durch Zusatz von Methanol, um die Polymerisation zu unterdrücken.
Beschreibung
Formaldehyd ist bekannt für seine bakteriziden und fungiziden Eigenschaften und wird daher als Desinfektions- und Konservierungsmittel eingesetzt. Es ist auch ein wichtiger Bestandteil in der Herstellung von Kunststoffen und anderen chemischen Verbindungen. In der Medizin findet Formaldehyd Anwendung zur Konservierung von biologischen Proben und Geweben.
Herstellung
Die Herstellung von Formaldehyd erfolgt hauptsächlich durch oxidative Dehydrierung von Methanol. Bei diesem Prozess wird Methanol in Gegenwart von Sauerstoff und einem Katalysator, wie Silber oder Oxid, bei hohen Temperaturen umgewandelt. Es gibt verschiedene Verfahren, darunter das Formox-Verfahren und das Silberkatalysator-Verfahren, wobei letzteres bei Temperaturen von über 600°C durchgeführt wird.
Einsatz
Formaldehyd wird in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Es dient als Ausgangsstoff in der Produktion von Harzen, wie Harnstoff-Formaldehyd- und Phenol-Formaldehyd-Harzen, die in der Herstellung von Klebstoffen, Beschichtungen und Schaumstoffen verwendet werden. In der Medizin und Biologie wird Formalin zur Fixierung von Geweben und zur Konservierung biologischer Proben eingesetzt. Aufgrund seiner bakteriziden und fungiziden Eigenschaften wird Formaldehyd auch als Desinfektionsmittel und Sterilisationsmittel verwendet. Trotz seiner vielfältigen Anwendungen ist Formaldehyd auch ein Stoff, der als gesundheitsschädlich gilt, insbesondere als krebserregend. Daher sind strenge Sicherheitsprotokolle und Vorschriften bei der Handhabung und Lagerung von Formaldehyd unerlässlich.
14 Diethyltoluamid (Insektenschutzmittel)
Diethyltoluamid, auch bekannt als DEET, ist ein effektives chemisches Insektenabwehrmittel. Es wurde erstmals in den 1950er Jahren eingeführt und ist seitdem ein weit verbreiteter Bestandteil vieler Insektenschutzmittel.
Beschreibung
DEET ist eine geruchlose bis schwach riechende, farblose bis schwach gelbe, lipophile ölige Flüssigkeit. Es ist praktisch unlöslich in Wasser, mischbar mit Alkoholen, Ether und Chloroform. DEET wirkt insektenabweisend, indem es einen schützenden Duftmantel auf der Haut bildet. Es ist besonders wirksam gegen Mücken, Zecken und andere beißende Insekten, aber weniger effektiv gegen Bienen und Wespen.
Herstellung
DEET wird synthetisch hergestellt und ist ein methyliertes sowie am Stickstoff ethyliertes Benzamid, genauer bezeichnet als N,N-Diethyl-3-methylbenzamid. Es handelt sich um eine Verbindung, die in gewissen Insekten auch natürlich vorkommt. Die Herstellung basiert auf chemischen Prozessen, die die molekulare Struktur des Stoffes formen.
Einsatz
DEET wird in verschiedenen Konzentrationen in Insektenabwehrmitteln verwendet. Es ist in Produkten wie Sprays, Lotionen und Tüchern enthalten und bietet Schutz gegen Insektenstiche. Besonders in tropischen Regionen wird DEET zur Malariaprophylaxe eingesetzt. Allerdings sollte es vorsichtig verwendet werden, da es einige Kunststoffe, Kunstfasern und Leder angreifen kann. Bei Schwangeren, kleinen Kindern und in der Stillzeit ist die Anwendung von DEET-haltigen Produkten mit Vorsicht zu genießen. DEET hat sich als eine der wirksamsten Substanzen zur Abwehr von Insekten etabliert und ist ein wichtiger Bestandteil in vielen Schutzmitteln gegen Insektenstiche.
15 Natriumhypochlorit
Natriumhypochlorit, chemisch bekannt als NaClO, ist eine chemische Verbindung, die vor allem als Bleich- und Desinfektionsmittel bekannt ist. Es ist ein wesentlicher Bestandteil vieler Haushaltsreiniger und wird oft als „mit Aktivchlor“ beworben. Natriumhypochlorit ist in Wasser löslich und bildet in wässrigen Lösungen Hypochlorit-Ionen, die für seine bleichenden und desinfizierenden Eigenschaften verantwortlich sind.
Beschreibung
In wässriger Lösung reagiert Natriumhypochlorit basisch und kann organische Verunreinigungen wie Fette oder Proteine durch Verseifung oder Denaturierung auflösen. Die entstehende Hypochlorige Säure (HClO) wirkt als Oxidationsmittel und ist für die bleichende Wirkung verantwortlich. Zudem kann sich aus der Hypochlorigen Säure reaktiver Singulett-Sauerstoff bilden, der ebenfalls oxidierend wirkt.
Herstellung
Natriumhypochlorit wird industriell hauptsächlich durch das Einleiten von Chlorgas in Natronlauge oder durch die Elektrolyse einer Natriumchlorid-Lösung hergestellt. Diese Reaktionen sind exotherm und führen zu einer starken Erwärmung, gegen die Hypochlorite empfindlich sind. Technische Hypochloritlösungen enthalten daher oft variable Mengen von Chlorat, einem Nebenprodukt dieser Reaktionen.
Einsatz
Natriumhypochlorit findet in verschiedenen Bereichen Anwendung. In Haushaltsreinigern wird es zur Desinfektion und Bleichung verwendet, in Schwimmbädern zur Wasseraufbereitung und in der Zahnmedizin zur Desinfektion bei Wurzelkanalbehandlungen. Es wird auch in der Augenheilkunde zur Desinfektion von Tonometern eingesetzt. Eine Studie legt nahe, dass verdünntes Natriumhypochlorit bei der Behandlung von atopischem Ekzem hilfreich sein kann. Bei der Verwendung von Natriumhypochlorit sind Sicherheitshinweise zu beachten. Es besteht Explosionsgefahr bei Kontakt mit bestimmten Substanzen, und es kann reizend oder sogar ätzend sein. Bei der Lagerung und dem Umgang mit Natriumhypochlorit sollte darauf geachtet werden, dass es nicht mit Säuren oder bestimmten organischen Materialien in Berührung kommt, um gefährliche Reaktionen zu vermeiden.
16 Kieselsäure (Siliciumdioxid)
Kieselsäure, auch als Siliciumdioxid bekannt, ist ein weit verbreitetes Material mit verschiedenen Formen und Anwendungen. Sie tritt in der Natur häufig auf und ist ein essentielles Element für viele biologische Prozesse.
Beschreibung
Kieselsäure ist in zwei Hauptformen zu finden: amorph und kristallin. Die amorphe Form, die als Kieselsäuregel oder Kieselsäurehydrat bekannt ist, besteht aus winzigen, porösen Partikeln. Sie wird oft als Füllstoff, Verdickungsmittel oder Bindemittel verwendet. Die kristalline Form tritt in verschiedenen Varianten auf, darunter Quarz, Tridymit und Cristobalit, und wird in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt.
Herstellung
Kieselsäure wird durch Hydrolyse von Siliciumhalogeniden oder Tetraalkoxysilanen erzeugt. Dieser Prozess führt zur Bildung von Monokieselsäure, die sich unter bestimmten Bedingungen in Polykieselsäuren umwandelt. Diese Polykieselsäuren können stabilisiert und zu Kieselgel verarbeitet werden. Technische Verfahren nutzen Kationenaustauscher anstelle von Mineralsäuren zur Herstellung von Kieselsäure.
Einsatz
Kieselsäure findet in zahlreichen Industriezweigen Anwendung. Als Katalysatorträger verbessert sie die Effizienz chemischer Reaktionen. In der Chromatographie hilft ihre poröse Struktur bei der Trennung von Molekülen. In der Baustoffindustrie wird Kieselsäure zur Verbesserung der Eigenschaften von Beton und Mörtel verwendet. In der Lebensmittelindustrie dient sie als Zusatzstoff zur Texturverbesserung und Stabilisierung von Lebensmitteln. Kieselsäure-basierte Beschichtungen werden zum Schutz und zur Versiegelung von Oberflächen eingesetzt. Die Verwendung von Kieselsäure in verschiedenen Formen, insbesondere als feiner Staub, erfordert jedoch Sicherheitsvorkehrungen, da sie potenzielle Risiken für die Atemwege bergen kann.
17 Titandioxid
Titandioxid, auch bekannt als Titan(IV)-oxid oder TiO₂, ist ein anorganisches Oxid des Titans. Es ist ein weit verbreitetes Weißpigment, das in der Natur in verschiedenen Modifikationen vorkommt, darunter Rutil, Anatas und Brookit.
Beschreibung
Titandioxid ist ein weißes, ungiftiges Pigment mit hervorragenden Deckeigenschaften und optischer Anisotropie. Es ist in mehreren kristallinen Formen bekannt, von denen Rutil und Anatas die häufigsten sind. Rutil ist die stabilere und dichtere Form, während Anatas bei höheren Temperaturen irreversibel in Rutil umwandelt. Titandioxid wird für seine hohe Refraktivität und UV-Absorption geschätzt und findet daher breite Anwendung als Pigment und in photokatalytischen Prozessen.
Herstellung
Die Herstellung von Titandioxid erfolgt hauptsächlich durch zwei Verfahren: das Sulfat- und das Chloridverfahren. Beim Sulfatverfahren wird Titan-Eisenerz (Ilmenit) mit Schwefelsäure aufgeschlossen, um Titansulfat zu produzieren, das dann zu Titanoxidhydrat umgesetzt wird. Beim Chloridverfahren wird angereichertes Titanerz oder Rutil mit Chlorgas und Kohlenstoff bei hohen Temperaturen behandelt, um Titantetrachlorid zu erzeugen, das dann zu reinem Titandioxid oxidiert wird. Beide Verfahren haben unterschiedliche ökologische Auswirkungen, wobei das Chloridverfahren allgemein als umweltfreundlicher gilt.
Einsatz
Titandioxid wird weltweit in großen Mengen produziert und in verschiedenen Industrien eingesetzt. Mehr als die Hälfte seiner Produktion wird für Lacke und Anstriche verwendet. Weitere wichtige Anwendungsgebiete sind Kunststoffeinfärbungen, Papierherstellung und Laminatpapiere. Aufgrund seiner Eigenschaften wird es auch in der Medizin, Kosmetik und in der Lebensmittelindustrie als Weißpigment verwendet. Zudem spielt Titandioxid eine Rolle in der Photokatalyse und bei der Herstellung von Sonnencremes. Die vielseitige Verwendung von Titandioxid zeigt seine Bedeutung in der modernen Industrie und Technologie. Seine Eigenschaften als Pigment und Katalysator machen es zu einem unverzichtbaren Bestandteil vieler Produkte und Prozesse.
18 Glycerin
Glycerin, auch bekannt als Glycerol, ist ein vielseitiger Stoff, der in zahlreichen Anwendungsbereichen Verwendung findet.
Beschreibung
Glycerin ist eine farb- und geruchlose, viskose und hygroskopische Flüssigkeit mit einem süßlichen Geschmack. Es ist bei Raumtemperatur leicht viskos und hat eine Viskosität von 1480 mPa·s bei 20 °C. Glycerin ist in allen natürlichen Fetten und fetten Ölen als Fettsäureester (Triglyceride) vorhanden und spielt eine zentrale Rolle in verschiedenen Stoffwechselprozessen.
Herstellung
Glycerin kann petrochemisch aus Propen oder chemisch als Kuppelprodukt bei der Verseifung von natürlichen Fetten und Ölen zur Gewinnung von Seifen hergestellt werden. Früher wurden vor allem tierische Fette verwendet, inzwischen wird Glycerin jedoch größtenteils als Nebenprodukt der Biodieselherstellung gewonnen, indem pflanzliche Öle mit Methanol umgeestert werden. Auch eine biotechnologische Herstellung durch Fermentation ist möglich, wobei Hefen die Gärung von Ethanolbildung auf Glycerinbildung umstellen können.
Einsatz
Glycerin findet in zahlreichen Bereichen Verwendung:
- In Lebensmitteln und Kosmetikprodukten als Feuchtigkeitsspender und Feuchthaltemittel.
- In der Industrie und Technik als Frostschutzmittel, Schmierstoff und Weichmacher, bei der Herstellung von Kunststoffen, Microchips, Farbstoffen sowie Zahnpasta.
- In Tabakprodukten zur Feuchthaltung, um die Verbrennung zu verhindern und einen dichteren Rauch zu erzeugen.
- In der Medizin als Medikament zur Behandlung von Hirnödemen und in Form glycerinhaltiger Zäpfchen als osmotisches Laxans im Enddarm.
Glycerin ist somit ein vielseitig einsetzbarer Stoff, der in unserem Alltag eine wichtige Rolle spielt.
19 Aceton
Aceton, auch als Dimethylketon oder Propanon bekannt, ist eine farblose, niedrigviskose Flüssigkeit mit charakteristischem, leicht süßlichem Geruch. Es ist ein organisches Lösungsmittel, das in der chemischen Industrie weit verbreitet ist.
Beschreibung
Aceton zeichnet sich durch einige bemerkenswerte physikalische und chemische Eigenschaften aus. Es besitzt eine starke CH-Acidität an den Methylgruppen aufgrund der elektronenziehenden Ketogruppe, was bedeutet, dass es durch starke Basen deprotoniert werden kann. Aceton ist in jedem Verhältnis mit Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln mischbar und zeigt Keto-Enol-Tautomerie. Es kann aufgrund seiner polaren Carbonylgruppe mit Kationen auch Komplexverbindungen bilden.
Herstellung
Die Herstellung von Aceton erfolgt hauptsächlich über das Cumol-Verfahren, auch bekannt als Hock-Verfahren. Dieser Prozess beginnt mit der Friedel-Crafts-Alkylierung von Benzol und Propen zu Cumol. Das Cumol wird dann mit Sauerstoff oxidiert, um Cumolhydroperoxid zu bilden, welches schließlich in einer sauren Umgebung zu Phenol und Aceton gespalten wird. Eine weitere Methode ist die Dehydrierung von Isopropanol, bei der zwei Wasserstoffatome vom Alkohol abgespalten werden, um eine Keto-Gruppe zu bilden und damit Aceton zu erzeugen.
Einsatz
Aceton dient als wichtiges chemisches Zwischenprodukt und Lösungsmittel in der chemischen Industrie. Es wird zur Herstellung von PMMA (Polymethylmethacrylat), bekannt als Acrylglas oder Plexiglas, sowie zur Produktion von Chloroform und Bromaceton eingesetzt. In der Medizin wird Aceton zur Reinigung präparierter Wurzelkanäle genutzt. Es wird auch als Zusatz zu Diesel oder Benzin verwendet, um eine vollständigere Verbrennung des Treibstoffs zu erreichen. Früher war es ein häufiger Bestandteil in Nagellackentfernern, wird jedoch aufgrund der austrocknenden Wirkung auf die Nägel zunehmend durch acetonfreie Alternativen ersetzt.
Die Vielseitigkeit von Aceton in der chemischen Industrie und in verschiedenen anderen Anwendungsbereichen macht es zu einem unverzichtbaren Bestandteil in der modernen Chemie
20 Borsäure
Borsäure, chemisch als H₃BO₃ bekannt, ist eine anorganische Säure, die vor allem in Form farbloser Kristalle oder eines weißen Pulvers vorkommt. Sie zeichnet sich durch ihre schwache Säureeigenschaft aus und wird in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt.
Beschreibung
Borsäure ist eine sehr schwache Säure (pKs = 9,25), deren Verhalten in wässrigen Lösungen durch ihre schwach saure Natur und die Fähigkeit zur Bildung von Boratestern gekennzeichnet ist. Sie reagiert leicht mit starken Basen und bildet Metaborationen, die als konjugierte Basen wirken. Ihre Reaktionen mit Alkoholen führen zur Bildung von Boratestern, die ihre Affinität zu Hydroxyverbindungen zeigen.
Herstellung
Die Herstellung von Borsäure basiert hauptsächlich auf der Reaktion von Boratmineralien wie Borax oder Kernit mit starken Mineralsäuren. Diese Mineralien werden beispielsweise in den USA und der Türkei abgebaut und verarbeitet. Durch die Behandlung von Borax mit Salzsäure oder Schwefelsäure wird Borsäure freigesetzt. In einigen Prozessen wird Borsäure auch aus Borosilikatmineralien wie Datolith gewonnen.
Einsatz
Borsäure findet vielfältige Anwendung. Sie wird als mildes Desinfektionsmittel in der Medizin verwendet und ist als Konservierungsmittel E284 in der Lebensmittelindustrie zugelassen. In der Glas-, Keramik- und Emailleherstellung dient sie als Zwischenprodukt. Sie kommt auch in Flammschutzmitteln und Beizen vor und wird in Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktoren als Neutronenabsorber eingesetzt. Aufgrund ihrer Fähigkeit zur grünen Flammenfärbung wird Borsäure auch in der Pyrotechnik verwendet. Borsäure ist eine vielseitige Chemikalie mit signifikanten Anwendungen in verschiedenen Industrien und spielt auch eine Rolle in der analytischen Chemie.
21 Aluminiumchlorhydrat
Aluminiumchlorhydrat ist eine Gruppe von wasserlöslichen Aluminiumsalzen, die in verschiedenen Kosmetik- und Körperpflegeprodukten sowie in der Wasseraufbereitung verwendet werden.
Beschreibung
Aluminiumchlorhydrat ist eine chemische Verbindung mit der allgemeinen Formel Al_nCl_(3n-m)(OH)_m. Es ist ein flüssiger Stoff mit einer Dichte von 1,15 bis 1,40 g/cm³ und einem Schmelzpunkt zwischen -20 und -5 °C. Der Siedepunkt liegt zwischen 100 und 115 °C, wobei es sich bei Temperaturen über 200 °C zersetzt. Es ist gut in Wasser löslich und hat eine molare Masse von 210,48 g/mol.
Herstellung
Aluminiumchlorhydrat wird kommerziell durch die Reaktion von Aluminium mit Salzsäure hergestellt. Verschiedene aluminiumhaltige Rohstoffe können verwendet werden, darunter Aluminiummetall, Aluminiumtrihydrat, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat und Kombinationen daraus. Das Produkt kann Nebensalze wie Natrium-, Kalzium- oder Magnesiumchlorid oder -sulfat enthalten. Die gebräuchlichste industrielle Praxis besteht darin, eine Lösung von Aluminiumchlorhydrat (ACH) durch Reaktion von Aluminiumhydroxid mit Salzsäure herzustellen.
Einsatz
Aluminiumchlorhydrat ist eines der gängigsten aktiven Inhaltsstoffe in kommerziellen Antitranspirantien. Es wird auch als Koagulans in der Wasser- und Abwasserbehandlung verwendet, um gelöste organische Stoffe und kolloidale Partikel zu entfernen. Die US-amerikanische Food and Drug Administration betrachtet den Einsatz von Aluminiumchlorhydrat in Antitranspirantien als sicher und erlaubt es in Konzentrationen von bis zu 25%. Es gab Bedenken hinsichtlich der langfristigen Anwendung von aluminiumhaltigen Antitranspirantien und ihrer möglichen Verbindung zu Alzheimer und Brustkrebs. Allerdings fanden Studien nur eine geringfügige Assoziation zwischen der Exposition gegenüber Antitranspirantien und Alzheimer. Es gibt keine ausreichenden Belege dafür, dass die Exposition gegenüber Aluminium in Antitranspirantien zu progressiver Demenz und Alzheimer führt. Auch für einen Zusammenhang mit Brustkrebs fanden sich keine überzeugenden Beweise. Dennoch besteht weiterhin Besorgnis über die Verwendung von Aluminiumchlorhydrat in Kosmetika, da das Risiko einer toxischen Anreicherung im Körper über die Zeit nicht ausgeschlossen werden kann.
22 Ammoniak
Ammoniak, ein stechend riechendes, farbloses Gas, besteht aus Stickstoff und Wasserstoff und hat die chemische Formel NH₃. Es ist in Wasser gut löslich und bildet dabei eine alkalische Lösung. Aufgrund seiner Giftigkeit kann Ammoniak in größeren Mengen schädlich sein, spielt jedoch eine wichtige Rolle in biologischen Prozessen, wie dem Auf- und Abbau von Aminosäuren.
Beschreibung
Ammoniak ist ein Schlüsselstoff in vielen biologischen und chemischen Prozessen. Es wird in geringen Mengen im Körper produziert und zu ungiftigem Harnstoff oder Harnsäure umgewandelt. In höheren Konzentrationen kann es jedoch toxisch wirken. Eine seiner bemerkenswerten Eigenschaften ist die Fähigkeit, mit Säuren Ammoniumsalze zu bilden. Forschungen weisen darauf hin, dass Ammoniak zukünftig als grüner Treibstoff eine bedeutende Rolle spielen könnte.
Herstellung
Ammoniak wird industriell hauptsächlich durch das Haber-Bosch-Verfahren hergestellt, das die direkte Reaktion von Stickstoff und Wasserstoff unter hohem Druck und hoher Temperatur in Anwesenheit eines Katalysators nutzt. Dieses Verfahren wurde um 1909 von Fritz Haber und Carl Bosch entwickelt. Die Ammoniaksynthese war ein großer Durchbruch und trug zur Lösung des Nahrungsmittelproblems bei Beginn des 20. Jahrhunderts bei.
Einsatz
Ammoniak hat zahlreiche Anwendungsbereiche. Der größte Teil wird in der Herstellung von Düngemitteln wie Harnstoff und Ammoniumsalzen verwendet. Es dient auch als Kältemittel, als Lösungsmittel in bestimmten chemischen Reaktionen und in der Medizin. In der Industrie wird es zur Herstellung verschiedener Produkte wie Kunststoffen, Synthesefasern und Sprengstoffen eingesetzt. Darüber hinaus wird Ammoniak in Reinigungsmitteln und als Ausgangsstoff für viele organische Synthesen verwendet. Die vielfältigen Eigenschaften und Anwendungen von Ammoniak machen es zu einem wesentlichen Bestandteil in vielen Sektoren, von der Landwirtschaft bis hin zur Energietechnik.
23 Sorbitol
Sorbit, auch bekannt als Sorbitol, ist ein Zuckeralkohol, der in vielen industriell hergestellten Lebensmitteln als Zuckeraustauschstoff, Trägerstoff sowie Feuchthaltemittel verwendet wird. Es handelt sich um eine reduzierte Polyolform der Glucose, die durch katalytische Hydrierung hergestellt werden kann.
Beschreibung
Sorbit zählt zu den Alditolen und ist die reduzierte Polyolform der Glucose. Es kommt in Form eines weißen, hygroskopischen Pulvers vor, das sich sehr leicht in Wasser löst. Sorbit ist in der Lebensmittelindustrie als Zusatzstoff E 420 bekannt und wird wegen seiner feuchthaltenden Eigenschaften sowie als Zuckeraustauschstoff genutzt.
Herstellung
Ursprünglich wurde Sorbit aus den Früchten der Eberesche gewonnen, die bis zu 12 % Sorbit enthalten. Heutzutage erfolgt die industrielle Herstellung hauptsächlich aus Mais- und Weizenstärke auf der Basis von Glucose. Bei der Herstellung wird keine Gentechnik eingesetzt, obwohl dies technisch möglich wäre.
Einsatz
Sorbit wird in der Lebensmittelherstellung als Feuchthaltemittel eingesetzt, um Produkte wie Senf, Mayonnaisen, Toast, Biskuit, Schokoladen- und Pralinenfüllungen vor dem Austrocknen zu schützen. Es ist auch in der EU als Lebensmittelzusatzstoff zugelassen. Darüber hinaus wird Sorbit als Zwischenprodukt in der Synthese von Ascorbinsäure (Vitamin C) verwendet und kann bei der Veresterung mit Nitriersäure zu einem gewerblichen Sprengstoff, dem Nitrosorbit, umgewandelt werden. Sorbit wird in der Medizin als osmotisches Diuretikum und als Klistier eingesetzt. In der Lebensmittelherstellung dient es als Feuchthaltemittel und als Zuckeraustauschstoff, insbesondere in Diabetikerlebensmitteln. Es ist auch ein Bestandteil vieler Zahncremes und wird in der EU als Lebensmittelzusatzstoff E 420 zugelassen, obwohl der übermäßige Verzehr abführend wirken kann.
24 DMDM Hydantoin
DMDM Hydantoin, chemisch bekannt als 1,3-Bis(hydroxymethyl)-5,5-dimethylimidazolidin-2,4-dion, ist eine organische Verbindung aus der Klasse der Hydantoine. Es ist in seiner Reinsubstanz ein weißes Pulver oder eine niedrig viskose, fast geruchlose, klare Flüssigkeit, die in Wasser gut löslich ist.
Beschreibung
Als ein Amid-Formaldehyd-Additionsprodukt weist DMDM Hydantoin antimikrobielle Eigenschaften auf. Es ist ein sogenannter Formaldehyd-Donor, das heißt, es setzt geringe Mengen an Formaldehyd frei, was zur seiner bioziden Wirkung gegen Pilze, Hefen und verschiedene Bakterien beiträgt. DMDM Hydantoin ist thermisch stabil bis zu etwa 80°C, aber bei Temperaturen unter -15°C kann es zu einer reversiblen Kristallisation kommen.
Herstellung
Die Herstellung von DMDM Hydantoin erfolgt industriell durch die Reaktion von 5,5-Dimethylhydantoin mit 37-prozentigem Formaldehyd. Die Konzentration der dabei entstehenden wässrigen Lösung wird über das Verhältnis von Formaldehyd zu Dimethylhydantoin und die Reaktionstemperatur gesteuert. Als Nebenprodukte können Monomethyloldimethylhydantoin und andere Dimethylhydantoin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte auftreten.
Einsatz
DMDM Hydantoin findet breite Anwendung als Konservierungsmittel in Kosmetika, insbesondere in Produkten wie Shampoos, Haarkonditionierern, Haargelen und Hautpflegeprodukten. In der Europäischen Gemeinschaft ist es als konservierender Zusatzstoff in kosmetischen Artikeln mit einer Höchstkonzentration von 0,6% zugelassen. Aufgrund seiner Eigenschaft, Formaldehyd freizusetzen, trägt es zur Verlängerung der Haltbarkeit dieser Produkte bei, indem es das Wachstum von Mikroorganismen hemmt.
25 Wasserstoffperoxid
Wasserstoffperoxid (H₂O₂) ist eine chemische Verbindung, die aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht. Es ist eine klare, farblose Flüssigkeit, die in der Natur nur selten in reiner Form vorkommt. Wasserstoffperoxid ist bekannt für seine oxidierenden Eigenschaften und wird in verdünnter Form oft als Desinfektionsmittel verwendet.
Beschreibung
Wasserstoffperoxid ist eine schwache Säure und in Wasser in jedem Verhältnis mischbar. Es neigt dazu, in Wasser und Sauerstoff zu zerfallen, wobei Energie freigesetzt wird. Diese Zersetzung wird durch verschiedene Faktoren, einschließlich einiger Schwermetallionen, beschleunigt. Um diese Zersetzung zu verhindern, werden kommerzielle Lösungen von Wasserstoffperoxid oft mit Stabilisatoren versetzt.
Herstellung
Früher wurde Wasserstoffperoxid hauptsächlich durch Elektrolyse von Schwefelsäure hergestellt, wobei Peroxodischwefelsäure entstand, die dann wieder zu Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid hydrolysiert wurde. Heute erfolgt die industrielle Produktion meistens durch das Anthrachinon-Verfahren. Dabei wird Anthrahydrochinon mit Luftsauerstoff unter Druck umgesetzt, wodurch Wasserstoffperoxid und Anthrachinon entstehen. Dieser Prozess beruht auf der zyklischen Reduktion und Oxidation eines alkylierten Anthrachinons.
Einsatz
Wasserstoffperoxid wird in verschiedenen Konzentrationen und für verschiedene Zwecke eingesetzt. In der Kosmetikindustrie wird es zum Blondieren von Haaren und zum Bleichen von Zähnen verwendet. In der Papier- und Zellstoffindustrie dient es als umweltfreundliches Bleichmittel. Wasserstoffperoxid wird auch in der Medizin zur Desinfektion und Sterilisation, beispielsweise von Kontaktlinsen, verwendet. Es findet Anwendung in der Lebensmittelindustrie zur Sterilisation von Verpackungen und in der Reinigung von industriellen Abwässern. In der Schwimmbadtechnik wird es zur Desinfektion des Wassers eingesetzt. Wasserstoffperoxid ist ein vielseitig einsetzbares Produkt, dessen Eigenschaften und Anwendungen es zu einem wichtigen Bestandteil in vielen Industriezweigen und im täglichen Leben machen.
Chemie im Alltag
Es ist heute schwer, ohne Chemie auszukommen. Speziell, wenn es um Ernährung, oder Körperpflege geht, sollte man ihr gegenüber vorsichtig sein. In anderen Lebensbereichen bietet der Einsatz von Chemie große Vorteile. Auch wenn die Stoffe und Verbindungen in der Natur nicht so vorkommen, ist ihr Einsatz sicher. Umfassende Kontrollen und sehr genaue Regeln schützen vor negativen Folgen. Chemie muss aber nicht in jedem Bereich sein. Naturprodukte sind meist berechenbarer. So sind Kunststoffe zwar sehr langlebig, aber in der Entsorgung dafür sehr problematisch. In Form von Mikroplastik begegnet und der künstlich hergestellte Stoff überall in der Natur. Oft sind die chemischen Produkte aber einwandfrei und sicher. Viele zersetzen sich in der Natur problemlos und richten keinen Schaden an. Ein Alltag ohne jede Chemie erscheint unmöglich. Machen wir das beste daraus und machen uns bewußt, wo überall Chemie eine Rolle in unserem Leben spielt. Mit diesem Bewußtsein ist es einfach, sich richtig und verantwortungsbewußt für, oder gegen Produkte zu entscheiden.
