Bewertungs- und Quellenanalyseaufgaben
Auf einer Party in Köln sagt jemand: „Ein Glas Wein am Abend ist gesund, das baut der Körper doch zu harmlosen Stoffen ab." Mia ist unsicher. Stimmt das? Und woran erkennt sie, ob sie der Quelle trauen kann? In diesem Abschnitt lernst du, solche Aussagen mit chemischem Wissen zu beurteilen, statt sie nur zu glauben oder abzulehnen.
Beurteilen heißt: Kriterien abwägen
Im Kernlehrplan gehört das Beurteilen zur Bewertungskompetenz. In Klausuren erkennst du es an den Operatoren „beurteilen", „bewerten", „diskutieren" und „Handlungsoptionen ableiten". Eine Berechnung hat ein richtiges Ergebnis. Bei einer Bewertung kommt es auf die Begründung an.
Die Kriterien lassen sich meist drei Gruppen zuordnen:
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Gesundheitlich: Giftigkeit, Allergien, Suchtpotenzial, Grenzwerte.
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Ökologisch: Abbaubarkeit, Entsorgung, Energiebedarf, Abfall, nachwachsende oder fossile Rohstoffe.
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Ökonomisch: Kosten, Ausbeute, Haltbarkeit, Verfügbarkeit.
Konservierungsstoffe wie Sorbinsäure (E 200) und Benzoesäure (E 210) werden Lebensmitteln zugesetzt. a) Nennen Sie die funktionelle Gruppe, die beiden Stoffen gemeinsam…
Konservierungsstoffe wie Sorbinsäure (E 200) und Benzoesäure (E 210) werden Lebensmitteln zugesetzt.
- a) Nennen Sie die funktionelle Gruppe, die beiden Stoffen gemeinsam ist.
- b) Geben Sie einen Vorteil und einen möglichen Nachteil der Verwendung von Konservierungsstoffen an.
Ein Hersteller von Fruchtjoghurt in Niedersachsen will entscheiden, ob er künstlich hergestellten Essigsäureisoamylester (Bananenaroma) oder Bananenpüree verwenden soll.…
Ein Hersteller von Fruchtjoghurt in Niedersachsen will entscheiden, ob er künstlich hergestellten Essigsäureisoamylester (Bananenaroma) oder Bananenpüree verwenden soll.
- a) Nennen Sie je zwei Kriterien (ökologisch, ökonomisch, gesundheitlich), die in die Entscheidung einfließen.
- b) Formulieren Sie eine begründete Empfehlung unter Abwägung von mindestens zwei Kriterien.
Ethanol im Körper: Abbau und Blutalkohol
Ethanol (Weinschorle, Bier, Altbier) wird zu mehr als 90 % in der Leber abgebaut, und zwar schrittweise oxidiert. Das ist die Oxidationsreihe der Alkanole, die du schon kennst:
Die Oxidationszahl des funktionellen C-Atoms steigt von −I über +I auf +III. Das C-Atom gibt Elektronen ab, es wird oxidiert. Der letzte Schritt im Schema ist anders: Ethansäure wird im weiteren Stoffwechsel (u. a. Citratzyklus) zu CO₂ und H₂O abgebaut. Dabei werden beide C-Atome zu +IV oxidiert: das C-Atom der Carboxygruppe von +III und das der CH₃-Gruppe von −III. Der Körper arbeitet dabei mit Enzymen (Alkoholdehydrogenase). Als Elektronenakzeptor dient ein Coenzym. Das ist das Donator-Akzeptor-Prinzip.
Das Zwischenprodukt Ethanal ist giftiger als Ethanol selbst. Es ist mitverantwortlich für „Kater" und Leberschäden und gilt als krebserregend. Bewertet man den Konsum, ist das ein wichtiges Argument. Weitere Argumente sind das Suchtpotenzial und der Jugendschutz.
Blutalkoholkonzentration berechnen
Die Widmark-Formel schätzt die Blutalkoholkonzentration:
$$c = \frac{m}{r \cdot M_K}$$Dabei ist $m$ die Masse des aufgenommenen Ethanols in g, $M_K$ die Körpermasse in kg und $r$ der Verteilungsfaktor, der angibt, wie sich Ethanol im Körperwasser verteilt (hier $r = 0{,}68$). Das Ergebnis ist in ‰ (g Ethanol je kg Blut, kurz: Promille).
Ethanol wird im Körper in der Leber abgebaut: Ethanol → Ethanal → Ethansäure. a) Geben Sie die funktionellen Gruppen der drei Stoffe an. b) Nennen Sie, welcher der drei…
Ethanol wird im Körper in der Leber abgebaut: Ethanol → Ethanal → Ethansäure.
- a) Geben Sie die funktionellen Gruppen der drei Stoffe an.
- b) Nennen Sie, welcher der drei Stoffe als besonders toxisch gilt.
- c) Erläutern Sie in einem Satz, warum der Abbau als Oxidationsreihe beschrieben wird.
Eine Person ($70\,\mathrm{kg}$) trinkt in einem Brauhaus in Köln einen halben Liter Bier ($\varphi = 5{,}0\,\%$ Ethanol;…
Eine Person ($70\,\mathrm{kg}$) trinkt in einem Brauhaus in Köln einen halben Liter Bier ($\varphi = 5{,}0\,\%$ Ethanol; $\rho(\text{Ethanol}) = 0{,}79\,\mathrm{g\cdot mL^{-1}}$).
- a) Berechnen Sie die aufgenommene Masse Ethanol.
- b) Berechnen Sie die Blutalkoholkonzentration in Promille nach der Widmark-Formel $c = \dfrac{m}{r\cdot M_K}$ mit $m$ in g, $r = 0{,}68$ und $M_K$ als Körpermasse in kg (Ergebnis in g/kg $=$ ‰) (Resorptionsverlust vernachlässigt).
- c) Der Abbau beträgt etwa $0{,}15\,\text{‰}$ pro Stunde. Bestimmen Sie die Zeit bis zur vollständigen Elimination.
Quellen prüfen und Methanol
Aussagen in Zeitungen, Videos und Werbung musst du auf zwei Ebenen prüfen: Stimmen die Fakten? und Ist die Quelle glaubwürdig?
| Prüffrage | Beispiel |
|---|---|
| Wer ist der Autor oder Herausgeber? | Fachleute, Behörde, Hochschule oder anonymer Blog? |
| Gibt es Belege? | Studien, Messwerte, Quellenangaben |
| Gibt es ein Interesse? | Werbung, Hersteller, Lobby |
| Wie aktuell ist sie? | Datum, aktueller Forschungsstand |
| Wird alles gesagt? | Nur Vorteile oder auch Risiken? Zahlen mit Einheit? |
Auch Darstellungsformen gehören dazu: Ein Diagramm mit abgeschnittener Achse oder ein „Schon ab …"-Zitat ohne Zahlenangabe kann täuschen.
Methanol: ein Gift in Hausbränden
Methanol CH₃OH wird im Körper ebenfalls oxidiert, nach demselben Muster:
$$\mathrm{CH_3OH} \;\longrightarrow\; \mathrm{H_2C{=}O} \;\longrightarrow\; \mathrm{HCOOH}$$Die Oxidationszahlen des C-Atoms sind −II → 0 → +II. Methanal und Methansäure sind giftig. Sie können zu Erblindung, Organschäden und Tod führen.
Methanol und Ethanol werden vom selben Enzym umgesetzt. Ethanol wird bevorzugt gebunden. Gibt man bei einer Vergiftung Ethanol, ist das Enzym mit Ethanol beschäftigt (Konkurrenz um das Enzym). Methanol wird dann langsamer oxidiert und kann weitgehend unverändert ausgeschieden werden. Die giftigen Produkte entstehen langsamer.
Bei der Destillation wird der Vorlauf mit dem niedriger siedenden Methanol abgetrennt. Bei der industriellen Herstellung wird der Methanolgehalt kontrolliert und ist gesetzlich begrenzt. Bei unkontrollierten Hausbränden fehlt diese Kontrolle, deshalb ist die Gefahr dort größer.
Ein Zeitungsartikel behauptet: „Ein Glas Wein am Abend ist gesund, weil der Körper Ethanol zu harmlosen Stoffen abbaut." Als Ausgangsinformation liegen vor: Ethanol wird…
Ein Zeitungsartikel behauptet: „Ein Glas Wein am Abend ist gesund, weil der Körper Ethanol zu harmlosen Stoffen abbaut." Als Ausgangsinformation liegen vor: Ethanol wird zu Ethanal oxidiert, Ethanal ist toxisch und gilt als krebserregend, Ethanal wird zu Essigsäure und dann zu $\mathrm{CO_2}$ und $\mathrm{H_2O}$ weiter oxidiert.
- a) Beschreiben Sie die Oxidationsreihe mit Oxidationszahlen für das funktionelle C-Atom.
- b) Beurteilen Sie die Aussage des Artikels kritisch.
- c) Nennen Sie zwei Kriterien, anhand derer Sie die Glaubwürdigkeit der Quelle prüfen würden.
Der Methanolgehalt in selbstgebrannten Obstbränden kann gesundheitsgefährdend sein. Methanol wird im Körper zu Methanal und Methansäure oxidiert. a) Formulieren Sie die…
Der Methanolgehalt in selbstgebrannten Obstbränden kann gesundheitsgefährdend sein. Methanol wird im Körper zu Methanal und Methansäure oxidiert.
- a) Formulieren Sie die Oxidationsreihe von Methanol mit Strukturformeln.
- b) Erklären Sie, warum die Gabe von Ethanol als Gegenmittel bei Methanolvergiftung wirken kann (Konkurrenz um dasselbe Enzym).
- c) Bewerten Sie die Gefahr einer Methanolvergiftung bei industriell destillierten Spirituosen im Vergleich zu Hausbränden.
Lösemittel: Struktur, Sicherheit, Umwelt
Lösemittel stecken in Nagellackentferner, Lacken, Farben und Reinigern. Ob ein Lösemittel passt, entscheiden zuerst die intermolekularen Wechselwirkungen: „Ähnliches löst sich in Ähnlichem."
| Lösemittel | Stoffklasse | Wechselwirkungen | löst gut | Gefahren (Piktogramme) |
|---|---|---|---|---|
| Hexan | Alkan | nur London-Kräfte (unpolar) | Öl, Fett | Flamme, Gesundheitsgefahr, Umwelt |
| Ethanol | Alkanol | Wasserstoffbrücken + unpolarer Rest | polare Stoffe, etwas Fett | Flamme |
| Propanon | Alkanon (Keton) | Dipol-Dipol | viele organische Stoffe, mischbar mit Wasser | Flamme, Ausrufezeichen |
| Ethansäureethylester | Ester | Dipol-Dipol | Lacke, Klebstoffe | Flamme, Ausrufezeichen |
Ethanol, Propanon und Ethansäureethylester werden als Lösemittel verwendet (z. B. in Nagellackentferner). a) Ordnen Sie jedes Lösemittel einer Stoffklasse zu. b) Nennen…
Ethanol, Propanon und Ethansäureethylester werden als Lösemittel verwendet (z. B. in Nagellackentferner).
- a) Ordnen Sie jedes Lösemittel einer Stoffklasse zu.
- b) Nennen Sie jeweils ein Gefahrenpiktogramm, das auf der Flasche zu erwarten ist (z. B. „entzündbar").
Für die Reinigung von Metallteilen in einer Werkstatt in Stuttgart wird ein organisches Lösemittel gesucht. Zur Auswahl stehen Hexan (…
Für die Reinigung von Metallteilen in einer Werkstatt in Stuttgart wird ein organisches Lösemittel gesucht. Zur Auswahl stehen Hexan ($\vartheta_b = 69\,^\circ\mathrm{C}$, unpolar, leicht entzündbar, Flammpunkt $-22\,^\circ\mathrm{C}$, neurotoxisch), Propanon ($\vartheta_b = 56\,^\circ\mathrm{C}$, mischbar mit Wasser, leicht entzündbar, Flammpunkt $-20\,^\circ\mathrm{C}$) und Ethanol ($\vartheta_b = 78\,^\circ\mathrm{C}$, mischbar mit Wasser, leicht entzündbar, Flammpunkt $12\,^\circ\mathrm{C}$, geringe Toxizität).
- a) Beurteilen Sie die drei Lösemittel nach Lösevermögen für Öl und Fett (Struktur-Eigenschafts-Beziehung).
- b) Bewerten Sie Sicherheit und Umweltverträglichkeit und formulieren Sie eine begründete Entscheidung.
- c) Nennen Sie Maßnahmen, mit denen das Lösemittel zurückgewonnen werden kann (Destillation), und beurteilen Sie deren ökologischen Nutzen.
Technische Verfahren vergleichen
Auch bei Verfahren wie der Estersynthese geht es um Abwägen. Der Kernlehrplan fordert, Nutzen und Grenzen eines Verfahrens ökologisch und ökonomisch zu beurteilen. Hilfreiche Fragen:
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Energie: Welche Temperatur und welcher Druck sind nötig?
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Ausbeute: Wie viel vom Ziel-Produkt entsteht, wie viel Edukt bleibt ungenutzt?
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Abfall: Welche Nebenprodukte entstehen, müssen Säuren neutralisiert werden?
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Kosten: Katalysator, Anlagen, Rohstoffe.
Der Katalysator verändert nur die Geschwindigkeit, nicht die Gleichgewichtslage. Bei einer Gleichgewichtsreaktion wie der Veresterung begrenzt das Gleichgewicht die Ausbeute. Ein anderes Verfahren muss deshalb auf andere Weise Vorteile bringen, z. B. durch milde Bedingungen.
Ein technisches Verfahren zur Esterherstellung arbeitet mit Schwefelsäure als Katalysator bei $100\,^\circ\mathrm{C}$ und hat eine Ausbeute von $67\,\%$. Ein…
Ein technisches Verfahren zur Esterherstellung arbeitet mit Schwefelsäure als Katalysator bei $100\,^\circ\mathrm{C}$ und hat eine Ausbeute von $67\,\%$. Ein alternatives Verfahren mit Enzymen (Lipasen) arbeitet bei $40\,^\circ\mathrm{C}$ mit $90\,\%$ Ausbeute, der Enzymkatalysator ist jedoch teurer.
- a) Vergleichen Sie beide Verfahren hinsichtlich Energiebedarf und Abfallmenge.
- b) Beurteilen Sie, unter welchen Bedingungen sich das teurere Verfahren wirtschaftlich lohnt.
Zurück zum Anfang: Mia kann jetzt antworten. Der Satz „Ein Glas Wein ist gesund" ist verkürzt. Ethanol wird zwar bis zu CO₂ und H₂O oxidiert, dabei entsteht aber das giftige Ethanal. Einen Gesundheitsnutzen belegt der Artikel nicht. Zudem kann man seine Quelle auf Autor, Belege und Interessen prüfen.
Auf einen Blick
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Eine Bewertung nennt Fakten, wählt Kriterien (gesundheitlich, ökologisch, ökonomisch), wägt ab und endet in einem begründeten Urteil.
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Ethanol wird oxidativ abgebaut: Ethanol (OZ −I) → Ethanal (+I, toxisch) → Ethansäure (+III) → CO₂ (+IV). Blutalkohol schätzt man mit $c = \dfrac{m}{r \cdot M_K}$.
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Methanol wird nach demselben Muster zu giftigem Methanal und Methansäure oxidiert. Ethanol konkurriert um das Enzym.
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Quellen prüfst du nach Autor, Belegen, Interessen, Aktualität und Vollständigkeit.
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Lösemittel wählt man nach Struktur (polar/unpolar), Sicherheit und Umwelt. Bei Verfahren zählen Energie, Ausbeute, Abfall und Kosten.