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Ausgasung

Ausgasung

Unter Aus- oder Entgasung versteht man das Freisetzen von Gasen aus flüssigem oder festem Material oder aus Staub. Dies kann unter anderem durch Druckminderung, Temperaturerhöhung oder durch Drittprozesse, wie bakterieller Umsetzung erfolgen. Entgasung kann sowohl gewünscht sein, zum Beispiel bei Klebeverbindungen aber auch ungewünscht, zum Beispiel bei Deponieanlagen. Eine bekannte Form der Entgasung tritt beim Öffnen einer Mineralwasserflasche mit Kohlensäure auf. Ausgasung tritt am stärksten bei sich erwärmenden Flüssigkeiten im Verbindung mit einer Druckminderung ein und wird hier von der Löslichkeit der Gase bestimmt. Diese nimmt in der Regel bei sinkendem Partialdruck und steigenden Temperaturen entsprechend dem Henry-Gesetz ab. Die Freisetzung von Gasen kann aber auch durch die Bildung von Poren erfolgen - auf natürlichem Wege oder beim Ausgasen von Schaumstoffen. In der Biologie bezeichnet Ausgasen auch manche Vorgänge in Pflanzen und die Desinfektion etwa von Hühnerställen. Die für Ställe eingesetzten Begasungsgeräte verwenden Formalin oder andere Hygienemittel. Ein ähnlicher Vorgang findet beim Einsatz von Sprühdosen statt. Entgasung ist außerdem ein technisches Synonym für die Pyrolyse organischer Stoffe, da diese dort in eine feste und eine Gasförmige Fraktion getrennt werden.

Ausgasen durch Vulkanismus und Kometen

Pyrolyse] Ein deutliches Beispiel ist das Ausgasen bei erstarrender Lava, insbesondere bei den hochviskosen Formen (Aa-Lava) der indischen und pazifischen Vulkaninseln. Die Ausgasung schwefelhaltiger Stoffe kann man meist deutlich riechen. Mit Sicherheit ist ein Teil der Herkunft des irdischen Wassers durch Wasserdampf erklärbar, der im Laufe der Erdgeschichte aus dem Erdinneren ausgegast ist. Ein größerer Teil dürfte aus den früheren Einschlägen von Kometen oder Asteroiden aus den ferneren Bereichen des Sonnensystems stammen. Beispielsweise weisen viele kohlige Chondrite im äußeren Asteroidengürtel einen Wasser- oder Eisgehalt von mehr als 10 % ihrer Masse auf. Ein bekanntes Beispiel für die Ausgasung sind die Kerne von schweifbildenden Kometen, wenn sie in ihren sonnen-nahen Bahnabschnitten ihrer langgestreckten Ellipsen durch die Sonnenstrahlung erwärmt werden. Bei dieser Annäherung entlässt fast jeder dieser „schmutzigen Schneebälle“ aus Gestein und Eis verschiedene Gase und auch Feinstaub an seine Oberfläche, welche den Gesteinskern als leuchtende Koma oder Enveloppe umhüllen und durch den Sonnenwind bzw. Strahlungsdruck als dünner Kometenschweif in den Weltraum „geblasen“ werden. Auch die meisten Transneptune enthalten Wasser- und anderes Eis, das bei möglichen Bahnveränderungen zur Sonnhe hin oder bei größeren Meteoriten-Einschlägen zu Wasserdampf oder anderem Gas wird.

Ausgasung bei Industrieprodukten

In Technik und Haushalt ist wichtig, die Ausgasung giftiger Stoffe zu vermeiden - etwa bei Anstrichen, aus Wand- und Bodenbelägen, behandeltem Holz oder Textilien. In den 1990er Jahren entdeckte man, dass Formaldehyd-haltige Materialien - etwa in imprägnierten Holzwerkstoffen - schädliche Stoffe ausgasen. Auch bestimmte Harnstoff-Verbindungen können zum Teil noch über Jahre Formaldehyd in die Umgebungsluft freisetzen. Um eine Kontamination der Atemluft geschlossener Räume durch Schadstoffe zu vermeiden, hat man im letzten Jahrzehnt viele Produktionsmethoden etwa für Möbel, Lacke, Klebern und Wandbeläge geändert. Man konnte damit - etwa bei Verfliesung oder Versiegelungen - die freiwerdenden Schadstoffe um bis zu 90 % verringern.
Es gibt jedoch keine Baustoffe, die völlig ohne Emissionen auskommen - auch wenn „Bio“ oder „Natur“ auf dem Etikett steht. Auch Polstermöbel oder Matratzen aus Naturstoffen wie Kokos oder Schafwolle können giftige Pestizide ausgasen. Hingegen gasen bei Beschichtungen von Naturmöbeln mit Ölen, Wachsen oder Laugen zwar auch organische Lösungsmittel wie Terpene aus, müssen aber nicht schädlich sein.

Siehe auch


- Vulkanische Schlote
- Kometenkern
- Komet Halley
- Betonversiegelung, Kunstharze, Klebstoff, Lack, Spanplatte, Sperrholz Kategorie:Gastechnik Kategorie:Chemie Kategorie:Gastechnik

Gas

Gas bezeichnet einen der Aggregatzustände oder einen Stoff, der sich üblicherweise in diesem Aggregatzustand befindet.

Begriffsabgrenzung

Eine Substanz wird als „Gas“ im engeren Sinne bezeichnet, wenn sie bei einer Temperatur von 20 °C (Raumtemperatur) und einem Druck von 1 atm (sog. Standardbedingungen) im gasförmigen Aggregatzustand vorliegt. Allgemeiner bezeichnet man auch den gasförmigen Zustand einer Substanz selbst als Gas, unabhängig von der Temperatur. Zusammen mit den Flüssigkeiten zählt man Gase im Sinne eines gasförmigen Zustandes zu den Fluiden.

Eigenschaften

Fluid Der idealisierte gasförmige Aggregatzustand, man spricht von einem idealen Gas, zeichnet sich durch die vollkommen freie Beweglichkeit der einzelnen Atome und/oder Moleküle entsprechend der kinetische Gastheorie aus. Dies hat zur Folge, dass ein Gas kompressibel ist, also sein Volumen dem herrschenden Druck anpasst und gilt bis auf wenige Einschränkungen auch für reale Gase. Gase besitzen dabei auch Eigenschaften von Flüssigkeiten: sie haben die Fähigkeit zu fließen und widerstehen Deformation nicht, obgleich sie über eine Viskosität verfügen. Anders als Flüssigkeiten besitzen Gase jedoch kein festgelegtes Volumen und füllen daher immer den gesamten zur Verfügung stehenden Raum vollständig und gleichmäßig aus. Dies liegt darin begründet, dass das Gesamtsystem den Zustand höchster Entropie anstrebt (zweiter Hauptsatz der Thermodynamik) und ein solcher Zustand einer statistischen Gleichverteilung der Gasteilchen in diesem Raum entspricht. Den Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand bezeichnet man als Kondensation, den Übergang vom gasförmigen in den festen Aggregatzustand als Resublimation.

Lagerung

Um eine möglichst große Menge an Gas in einen Behälter zu bringen, also eine hohe Dichte zu erhalten, wird das Gas stark komprimiert. Damit der Behälter dabei dem Gasdruck standhält, werden meist zylinderförmige oder kugelförmige Körper wie bei Gasflaschen, Gaskesseln oder ehemals Gasometern eingesetzt. Der Gasdruck selbst ist ein hydrostatischer Druck.

Verwandte Themen


- Dampf ist ein Stoff in gasförmigem Zustand, der üblicherweise fest oder flüssig ist.
- Liste der Dichte gasförmiger Stoffe
- Angabe der Stoffreinheit bei technischen Gasen
- Spezielle Arten von Gasen und Gasgemischen, siehe :Kategorie:Gas.
- Physikalische Eigenschaften von Gasen, siehe Gasgesetze.

Weblinks

Kategorie:Chemie Kategorie:Thermodynamik ja:気体 ko:기체 ms:Gas simple:Gas

Staub

Staub (Mehrzahl Stäube1) ist die Sammelbezeichnung für feinst verteilte feste Teilchen (Partikel) in Gasen, insbesondere in der Luft, die aus mechanischen Prozessen stammen oder durch Aufwirbelung in die Luft gelangt sind. Staub ist definitionsgemäß Bestandteil des Schwebstaubes (Gesamtstaub, TSP (total suspended particulates)), der wiederum zusätzlich zum Staub unter anderem auch noch den Rauch und Rußpartikel umfasst. Je nach Notwendigkeit wird Staub (eigentlich der Schwebstaub) nach der Partikelgröße oder nach der Staubart unterteilt. Staubteilchen können aus organischen (z.B. Blütenpollen, Bakterien, Pilzsporen) oder anorganischen Materialien (z.B. Gesteinsstaub, Mineralfasern) bestehen. Eine allgegenwärtige Form des Staubes, der sowohl aus organischem als auch aus anorganischen Material besteht, ist der Hausstaub.

Grob- und Feinstaub

Aus gesundheitlicher Sicht ist neben dem Schadstoffgehalt des Staubes die Größe der Staubpartikel der entscheidende Parameter. Partikel mit einem Durchmesser größer 10 µm (1 Mikrometer ist ein tausendstel Millimeter), der sog. Grobstaub, bleibt mehr oder minder gut an den Nasenhärchen oder den Schleimhäuten des Nasen-Rachenraums hängen. Kleinere und kleinste Staubpartikel (Feinstaub, ultrafeine Partikel) können über die Luftröhre und die Bronchien bis tief in die Lunge vordringen. Daher wird der Feinstaub auch als inhalierbarer bzw. als lungengängiger (alveolengängiger) Feinstaub bezeichnet (s. Abb. 1 für jeweilige Partikelgröße). Allgemein anerkannte Bezeichnungen für Feinstaub existieren allerdings nicht. In der Regel wird unter Feinstaub Staub mit einer Partikelgröße kleiner 10 µm (PM10) verstanden. Die Staubfraktion mit einer Partikelgröße kleiner 0,1 µm wird als ultrafeine Partikel bezeichnet.

Entstehung von Staub

FeinstaubStaub kann prinzipiell durch verschiedene Prozesse entstehen:
- 1) die mechanische Bearbeitung von Feststoffen (Zerkleinern, Oberflächenbearbeitung, Abrieb, etc.)
- 2) physikalische Einflüsse auf Feststoffe (z.B. Erosion durch Wind und Wetter)
- 3) durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre unter Partikelbildung (gas-to-particle conversion (⇒ sekundäre Aerosole)) (andere chemische Reaktionen führen zur Bildung von Rauch; Rauch und Staub unterscheiden sich prinzipiell nur durch die Bildungsprozesse, beide bestehen aber aus feinst verteilten festen Teilchen (s. Abb. 1)
- 4) durch Aufwirbelung von Partikeln (vgl. Definition von Staub) Die staubbildenden Prozesse können sowohl natürlichen Ursprungs als auch durch den Menschen verursacht sein und werden in primäre und sekundäre Prozesse unterschieden. Bei einem primären Prozess werden die Partikel direkt durch den Prozess erzeugt. Ein primärer anthropogener Prozess ist z.B. die Kohleverbrennung in einem Kraftwerk; das Kraftwerk wird dann als primäre Quelle bezeichnet. Ein primärer natürlicher Prozess ist die Verwitterung von Gestein. Beim sekundären Prozess entstehen die Partikel aus den Reaktionen bestimmter Gase (Pkt. 3 oben), wobei sich die entstehenden festen Reaktionsprodukte leicht an bereits vorhandene Partikel (sog. Kondensationskerne) anlagern können. Wichtige natürliche (Schweb)staubquellen sind:
- Bodenerosion
- Vulkanismus
- Meere (sea spray)
- Sandstürme
- Pollenflug
- Wald- und Buschbrände mit natürlicher Ursache (z.B. Blitzschlag) Wichtige anthropogene (Schweb)staubquellen sind:
- Industrielle Prozesse
- Energiegewinnung (Kraft- und Fernheizwerke)
- Verkehr
- Landwirtschaft
- Bautätigkeit
- Haushalte
- Wald- und Buschbrände (z.B. Brandrodung) Die Beiträge der einzelnen Quellen zur Staubbelastung (oder genauer zur Schwebstaubbelastung, da man u.a. auch den Rauch und Ruß als Partikelquellen berücksichtigen muss) ist unterschiedlich und hängt im Wesentlichen von der lokalen Situation ab. In einem ländlichen Gebiet kann der Gesteinsstaub (Sand, Löss) erheblich zur Staubbelastung beitragen, wohingegen in einer vielbefahrenen Strasse die Staubbelastung aus einem Cocktail von Abriebmaterial (Reifen, Bremsbeläge, Strassenbelag), Schwermetallpartikeln, Ruß, etc. bestehen wird. Das Umweltbundesamt (2) schätzt, dass der Beitrag zur innerörtlichen Staubbelastung im Wesentlichen drei Quellen zuzuordnen ist: :1) etwa 50 % aus der Emission von Dieselfahrzeugen (LKW, Kleinlaster, Busse, PKW) :2) etwa 25 % aus dem, was der Verkehr aufwirbelt (Abrieb von Bremsen, Reifen, Straßenbelag) :3) etwa 25 % durch ferntransportierte Partikel, daß heisst Partikeln, die aus weiter entfernt liegenden Quellen stammen. Die Tabellen 1 und 2 fassen Emissionsmengen und Anteile wichtiger Quellen an der Staubentstehung zusammen. Tabelle 1: Geschätzte primäre Partikelemissionen aus natürlichen und anthropogenen Quellen (Quelle: zitierte Literatur 3 und 4 (für vulkanische Aktivität)); für die Bildung von sekundären Partikeln siehe Abbildung 2)
- : POM: Particulate Organic Matter (partikuläres organisches Material) Von den in Tabelle 1 genannten Partikelquellen dominieren Seesalz (sea spray) und Gesteinsstaub gegenüber den anderen Quellen. Ein großer Anteil der Seesalz- und der Gesteinsstaubpartikel können aber zum Grobstaub gerechnet werden und unterliegen daher (in der Regel) nicht dem atmosphärischen Ferntransport, d.h. sie werden in relativer Nähe zu ihrer Quelle wieder deponiert (aus der Luft ausgeschieden). Von gesundheitlicher Relevanz sind die kleinen Partikel (Feinstaub, s.u.) und Partikel, die mit Schwermetallen und/oder organischen Schadstoffen beladen sind (z.B. Asche und Ruß), die häufig aus anthropogenen Quellen stammen. Tabelle 2: Anteile verschiedener Quellen an der Staubbelastung in Deutschland (5), Österreich (6) und der Schweiz (7) für die in Klammern genannten Jahre; k.A.: keine Angabe Ein Vergleich der in Tabelle 2 genannten Werte ist nur bedingt möglich, da teilweise die Quellen unterschiedlich betrachtet werden. So wurde beispielsweise bei Abschätzung der Staubemission durch den Straßenverkehr in Österreich die Aufwirbelung nicht berücksichtigt, wohingegen sie bei der Angabe für die Schweiz berücksichtigt worden ist. Hier macht die Aufwirbelung mit 30 % (9.660 to) über die Hälfte des Beitrages des Straßenverkehrs zur Feinstaub-Emission aus.

Grenzwerte und Trends

Wie für andere Luftschadstoffe auch, gibt es in den meisten industrialisierten Ländern Grenzwerte für die anthropogene Staubemission. Aufgrund der vielen Staubarten und –quellen gibt es eine Vielzahl von gesetzlichen Regelungen, von denen ein Teil in Tabelle 3 zusammengestellt ist. Tabelle 3: Grenzwerte für ausgewählte Staubarten; die jeweilige Vorschrift findet sich in der zitierten Literatur weiter unten Während die Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte bei stationären Quellen (zum Beispiel Industrieanlagen) in der Regel kein Problem darstellt, ist die Einhaltung der seit dem 1. Januar 2005 EU-weit geltenden neuen Grenzwerte für Feinstaub (PM10) insbesondere in Gebieten mit hohem Verkehrsaufkommen oftmals schwierig bzw. unmöglich. Zwar können durch einen Partikelfilter die Rußemissionen von Dieselmotoren deutlich reduziert werden, der aufgewirbelte Straßenstaub, der Abrieb von Reifen und Bremsbelägen lässt sich aber prinzipiell nicht vermeiden. In Deutschland werden jährlich etwa 60.000 Tonnen Partikel (hauptsächlich kleiner 10 µm und damit Feinstaub) durch den Privatverkehr freigesetzt. Für die Schweiz wurde für das Jahr 1997 für den Straßenverkehr eine Feinstaubemission von 1.610 to durch Bremsenabrieb und 2.415 to durch Reifenabrieb ermittelt. Die ermittelte Partikelemission aus dem Abgasen beträgt ebenfalls 2.415 to (7). In Österreich sind etwa zwei Drittel der verkehrsbedingten Gesamtstaubemission durch Reifen- und Bremsabrieb bedingt (6). Die Entwicklung der anthropogenen Staubemissionen in Deutschland und Österreich ist unterschiedlich. Während in Deutschland die anthropogen bedingten Staubemission im Zeitraum 1990 bis 2001 um fast 87% von 1.858.000 to auf 247.000 to gesunken sind (5), stieg in Österreich die anthropogen bedingte Staubemission von ca. 72.000 to im Jahr 1990 auf annähernd 80.000 to im Jahr 2002 an (6). Die österreichischen PM10-Emissionen sind seit 1990 um 5% auf etwa 47.000 to im Jahr 2002 angestiegen (6).

Staubarten

In der Abbildung 1 (siehe oben) sind bereits verschiedene wichtige Staubarten aufgeführt. Der Hausstaub ist allgegenwärtig und stellt eine Mischung aus anorganischen und organischen Materialien dar. Zusammenballungen von Hausstaubpartikeln zu größeren Gebilden werden auch als „Wollmäuse“ bezeichnet. Eine Sonderform des Hausstaubes sind die sog. Schwarzen Wohnungen (schwarzer Staub, magic dust), deren Ursache noch nicht eindeutig geklärt ist. Fasern können bis in die Lunge gelangen und dort zu Schädigungen führen (zum Beispiel Asbestose, verursacht durch Asbestfasern). Pollen tragen zur natürlichen Staubbelastung insbesondere im Frühjahr bei. Menschen, die allergisch auf Pollen reagieren (Heuschnupfen) leiden unter dieser natürlichen Staubbelastung besonders. Insbesondere bei Sandstürmen werden riesige Partikelmengen in die Atmosphäre geschleudert und teilweise tausende Kilometer vom Quellgebiet entfernt wieder auf der Erde deponiert.

Wirkung von Staub

Staub kann verschiedene Einflüsse auf den Menschen und die Umwelt haben. Im Gegensatz zum Grobstaub kann Feinstaub über die Atemwege bis in die Lunge gelangen. Die toxikologische Wikrung beruht vor allem auf den Gehalt an Stoffen wie Blei, Vanadium, Beryllium und Quecksilber, von denen einige die Entstehung von Krebserkrankungen fördern. Zudem lagern sich an der Oberfläche der winzigen Staubteilchen andere Schadstoffe wie Kohlenwasserstoffe, Schwefel- oder Stickstoffverbindungen an, so dass deren Wirkung bei gleichzeitiger Anwesenheit von Staub verstärkt wird. Allgemein erzeugt Staub eine Erhöhung der Zahl von Erkrankungen der Atmungsorgane, wie Grippe, Lungenentzündung und Asthma. Neben gesundheitsschädlichen Aspekten ist der Einfluss von Partikeln auf das Klima ein wichtiger Aspekt aktueller Forschung.

Staub im weiteren Sinn

Auch im übertragenen Sinn gibt es "Staub":
- Den so genannten Cantor-Staub in der Mathematik - auch Cantor-Menge oder Wischmenge genannt,
- der "aufgewirbelte Staub" durch ein unbedachtes Wort, eine unvorsichtige (manchmal auch geplante) Mitteilung oder Aktion usw.
- der "Staub von gestern" und der Staub, der sich über eine Sache legt, wenn sich die Situation beruhigt hat oder genug Zeit verstrichen ist; im Sinne von "veraltet" oder "altmodisch" können Meinungen und Weltanschauungen als "verstaubt" bezeichnet werden;
- der "Staub" im Überdruck von Pulverschnee-Lawinen
- die technischen Stäube, die meist sehr fein sind, häufig mit künstlichen oder natürlichen Mikrofasern oder mit Aerosolen durchmischt sind und zwar prinzipiell "staubähnlich" sind, aber in der Umgangssprache nicht darunter subsumiert werden,
- der Staub und Staubschweif von Kometen,
- der interplanetare Staub des Zodiakallichtes und der Mikrometeoriten,
- der interstellare, kosmische Staub An der Salzach - zwischen Oberndorf und Laufen - gibt es sogar ein Staubmuseum (Museum of Dust). Sein künstlerisches Ziel ist unter anderem, den entpersönlichten Massen an Staub, die die Welt zusammenhalten, zu einzeln wahrnehmbaren persönlichen Staubpartikelchen zu verhelfen.

Literatur

zitierte Literatur


- 1) M.O. Andreae: Climatic effects of changing atmospheric aerosol levels. In: World Survey of Climatology (ed. H. E. Landsberg), Vol. XVI: Future Climates of the World, A. Henderson-Sellers (ed.), Elsevier Publishers, Amsterdam 1994, ISBN 0-444-89322-9
- 2) Umweltbundesamt Berlin (Hrsg.): Hintergrundpapier zum Thema Staub/Feinstaub (PM). Umweltbundesamt, Berlin, März 2005. http://www.umweltbundesamt.de/uba-info-presse/hintergrund/feinstaub.pdf
- 3) J.T. Houghton, Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P.J. van der Linden, X. Dai, K. Maskell, C.A. Johnson (eds.): Climate Change 2001: The Scientific Basis. Cambridge University Press, Cambridge (U.K.) 2001, ISBN 0521-80767-0 (Hardcover) bzw. 0521-01495-6 (Paperback). Das Buch ist in HTML-Form oder als pdf-Dateien unter [http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/index.htm] veröffentlicht.
- 4) Wilfrid Bach: Our Threatened Climate. D. Reidel Publishing Company, Dordrecht (The Netherlands) 1984, ISBN 9027716803
- 5) Umweltbundesamt Berlin: Umweltdaten Deutschland online - Tabelle Emissionen nach Emittentengruppen (Stand: Sept. 2003), http://www.env-it.de/umweltdaten/jsp/document.do?event=downloadImage&ident=4893
- 6) Umweltbundesamt (Hrsg.): Luftschadstoff-Trends in Österreich 1980-2002. Umweltbundesamt, Wien, Juni 2004; http://www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/DP108.pdf
- 7) Peter Schmid, Christoph Hügelien, Robert Gehrig: Beitrag des Reifenabriebs zu den Staubemissionen des Strassenverkehrs: Bestimmung durch Leitsubstanzen.
- 8) RL 89/427/EWG: Richtlinie 89/427/EWG vom 21. Juni 1989 zur Änderung der Richtlinie 80/779/EWG über Grenzwerte und Leitwerte der Luftqualität für Schwefeldioxid und Schwebestaub (Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften L201, S. 53 ff.)
- 9) RL 1999/30/EG: Richtlinie 1999/30/EG des Rates vom 22. April 1999 über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft (Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften L163 (29. Juni 1999), S. 41 – 60)
- 10) TRGS 900: Technische Regeln für Gefahrstoffe 900 - Grenzwerte in der Luft am Arbeitsplatz "Luftgrenzwerte"
- 11) TRGS 553: Technische Regeln für Gefahrstoffe 553 - "Holzstaub"

Staub allgemein


- Erich H. Wichmann, Joachim Heinrich, Josef Cyrys, Claudia Spix: Saure Aerosole als Teil der partikelförmigen Luftverunreinigungen. Umweltmedizin in Forschung und Praxis 4(1), S. 43 – 53 (1999),
- Bundesweite Staub-Vergleichsmessung. Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft – 10 /2003, S. 39,
- Carsten Möhlmann: Staubmesstechnik - damals bis heute. Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft – 65(5), S. 191 - 194 (2005),

Feinstaub


- Joachim Heinrich, Veit Grote, Annette Peters, Erich H. Wichmann: Gesundheitliche Wirkungen von Feinstaub: Epidemiologie der Langzeiteffekte. Umweltmedizin in Forschung und Praxis 7(2), S. 91 – 99 (2002),
- Arbeitsgruppe ´Wirkungen von Feinstaub auf die menschliche Gesundheit´ der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN: Bewertung des aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstandes zur gesundheitlichen Wirkung von Partikeln in der Luft - Arbeitsgruppe ´Wirkungen von Feinstaub auf die menschliche Gesundheit´ der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN. Umweltmedizin in Forschung und Praxis 8(5), S. 257 – 278 (2003),
- J. Junk, A. Helbig: Die PM10-Staubbelastung in Rheinland-Pfalz. Neue gesetzliche Regelungen für Feinstaub und erste Messergebnisse. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft – 1/2 /2003, S. 43,
- T. Pregger, R. Friedrich: Untersuchung der Feinstaubemissionen und Minderungspotenziale am Beispiel Baden-Württemberg. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft 64(1/2), S. 53 - 60 (2004),
- M. Struschka, V. Weiss, G. Baumbach: Feinstaub - Emissionsfaktoren und Emissionsaufkommen bei kleinen und mittleren Feuerungsanlagen. Immissionsschutz (Berlin) 9(1), S. 17 – 22 (2004),

Hausstaub


- Hans Schleibinger, Detlef Laußmann, Henning Samwer, Angelika Nickelmann, Dieter Eis, Henning Rüden: Unterscheidung von Schimmel- und Nichtschimmel-wohnungen anhand von Sporen aus Hausstaubproben - Ergebnisse einer Feldstudie im Grossraum Berlin. Umweltmedizin in Forschung und Praxis 9(4), S. 251 – 262 (2004), 9(5), S. 289 – 297 (2004), 9(6), S. 363 – 376 (2004),
- Regine Nagorka, Christiane Scheller, Detlef Ullrich: Weichmacher im Hausstaub. Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 65(3), S. 99 – 105 (2005),

Schwarze Wohnungen


- Das Phänomen der „Schwarzen Wohnungen“. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft – 11 /1998, S. 463
- H.-J. Moriske, T. Salthammer, M. Wensing, A. Klar, P. Meinlschmidt, J. Pardemann, A. Riemann, W. Schwampe: Neue Untersuchungsergebnisse zum Phänomen „Schwarze Wohnungen“. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft – 09 /2001, S. 387,
- Umweltbundesamt Berlin (Hrsg.): Attacke des schwarzen Staubes - Das Phänomen „Schwarze Wohnungen“. Umweltbundesamt, Berlin, August 2004. Broschüre als pdf-Datei unter [http://www.umweltbundesamt.org/fpdf-l/2276.pdf]

Spezieller Staub


- M. Poppe, B. Detering, J. Neuschaefer-Rube, W. Woeste, B. /Wüstefeld, J. Wolf: Holzstaubbelastung in Arbeitsbereichen der deutschen Holzindustrie. Gefahrstoffe/Reinhaltung der Luft - 06/2002, S. 247,
- Gerhard Soltys, Franz Gredler: Atemwegserkrankung durch Mehlstaub. Sichere Arbeit (Wien) 3/2004, S. 18 – 21 (2004) Artikel als pdf-Datei unter [http://www.sicherearbeit.at/downloads/download_1711.pdf]

Siehe auch

Aerosole, Asbest, Feinstaub, Staub, Staubexplosion, Staublunge (Silikose), Steinmehl,Goldstaub, interstellarer Staub, Staubfänger, Staubgefäß, Staublawine, Sternenstaub

Weblinks


- [http://www.dorfzeitung.com/dz/2000/1112/knie.htm Museum of Dust] ---- 1) grammatisch hat Staub keine Pluralform. Die oben angeführte Mehrzahl Stäube ist ein Kunstwort, das für den technischen Sprachgebrauch geprägt wurde (siehe Duden). Durch Verwendung im Umweltschutz dringt sie langsam in die Alltagssprache ein. Allerdings gibt es Formen wie Stäubchen, stäuben (zerstieben), stäubern (regional für "Staub entfernen" bzw. staubsaugen) oder Stäubling (ein Pilz). Kategorie:Pulver ja:粉塵

Löslichkeit

Die Löslichkeit eines Stoffes gibt an, ob und in welchem Umfang ein Reinstoff in einem Lösungsmittel gelöst werden kann. Sie bezeichnet also die Eigenschaft eines Stoffes, sich unter homogener Verteilung (als Atome, Moleküle oder Ionen) mit dem Lösungsmittel zu vermischen. Meist ist das Lösungsmittel eine Flüssigkeit. Es gibt aber auch feste Lösungen, wie z.B. Legierungen, Gläser, keramische Werkstoffe und dotierte Halbleiter. Bei der Lösung von Gasen in Flüssigkeiten bezeichnet der Begriff "Löslichkeit" einen Koeffizienten, der die im Diffusionsgleichgewicht mit dem Gasraum in der Flüssigkeit gelöste Gasmenge bezogen auf den Druck des Gases angibt. Man unterscheidet die
- qualitative Löslichkeit (ist der Stoff in einem bestimmten Lösungsmittel löslich?) und die
- quantitative Löslichkeit (welche Stoffmenge kann in einem Liter eines bestimmten Lösungsmittels gelöst werden?).

Qualitative Löslichkeit

In welchen Flüssigkeiten ein Stoff löslich ist, hängt von dem chemischen Aufbau eines Stoffes ab. So sind salzartige Stoffe fast nur in polaren Lösungsmitteln wie Wasser oder auch Fluorwasserstoff (HF) löslich. Viele lipophile, z. B. wachsartige, Stoffe sind dagegen nur in organischen Lösungsmitteln wie Benzin (ein apolares Lösungsmittel) löslich. Einige, wie zum Beispiel Ethanol (Trinkalkohol) sind sowohl in Wasser als auch apolaren Lösungsmitteln löslich. Aceton ist mit fast jeder Flüssigkeit mischbar. Heute weiß man, daß es bei Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt allein aus thermodynamischen Gründen (Entropie) für jeden Stoff in jedem anderen Stoff immer eine gewisse Löslichkeit geben muß. Die immer genauer werdenden Analysemethode bestätigen das.

Quantitative Löslichkeit

Die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel ist nicht in allen Fällen begrenzt. So ist Saccharose mit Wasser in einem beliebigen Verhältnis mischbar. Bei der Mischung von Phenol mit Wasser gibt es dagegen zwei Bereiche: eine Lösung von Phenol in Wasser und eine Lösung von Wasser in Phenol. Dazwischen bleibt ein Bereich "verbotener" Mischungsverhältnisse ausgespart, der zur Ausbildung einer Schichtung von zwei flüssigen Phasen führt. Die quantitative Löslichkeit gibt bei begrenzt löslichen Systemen die Menge eines Stoffes an, die unter gegebenen Bedingungen (Temperatur, Druck, wenn nicht anders angegeben Standardbedingungen) maximal in einer bestimmten Menge der Lösung löslich ist. Bei Salzen muss die Löslichkeit aus dem Löslichkeitsprodukt berechnet werden: K_L = [\mathrm A^+]^m [\mathrm B^-]^n Die Löslichkeit des Salzes AmBn: L = \frac = \frac = \sqrt[n+m] Die quantitative Löslichkeit wird in verschiedenen Einheiten angegeben:
- g / l Lösung
- g / 100 g Lösung ("Gewichtsprozent", korrekter: "Massenprozent")
- ml / 100 ml Lösung ("Volumenprozent", Vol.-%)
- g / kg Lösung
- Mol / l Lösung (Molarität)
- Val / l Lösung (Normalität, eigentlich veraltet, aber in Chemie- und Medizinischen-Laboratorien noch weit verbreitet)
- Mol / kg Lösemittel (Molalität) In gemischten Lösungen, wie in z.B. natürlichen Wässern, kommt es regelmäßig vor, dass die Konzentrationen von Anionen und Kationen nicht stöchiometrisch paarweise übereinstimmen, wie es der Lösung einzelner Salze entspräche. Ein wichtiges Beispiel hierfür ist der gelöste Kalk, der durch gelöstes Kohlenstoffdioxid als Kalziumhydrogenkarbonat in Lösung geht. Über das Dissoziationsgleichgewicht der Kohlensäure verschieben sich mit den ständig wechselnden Kohlenstoffdioxid-Gehalten des Wassers (z.B. durch Atmung und Photosynthese der Wasserorganismen) auch die Konzentrationen der Carbonat- und Hydrogencarbonat-Anionen, während die Konzentration der Calcium-Kationen davon zunächst unberührt bleibt. In diesem Fall entscheidet das Produkt aus den durchaus nicht äquvalenten Konzentrationen an Calcium- und Carbonat-Ionen darüber, ob und in welchem Umfang es wegen einer Überschreitung des Löslichkeitsproduktes zu einer Ausfällung von Calciumcarbonat (z.B. als Kesselstein oder Seekreide) kommt.

Beispiel für die Löslichkeitsberechnung eines Einzelsalzes

Berechnung der Löslichkeit für Aluminiumsulfat in Wasser, bei bekanntem KL
\mathrm 2 Al^ + \mathrm 3 SO^_4 Bild:Gleichgewicht.png \mathrm Al_2(SO_4)_3 K_L = [\mathrm Al^]^2 \cdot [\mathrm SO^_4]^3 Das heißt: Aus jeder Formeleinheit Aluminiumsulfat entstehen in der Lösung 2 Aluminiumionen und 3 Sulfationen.
Weiterhin gilt folgender Zusammenhang zwischen Reaktionskonstante KL und der Löslichkeit L:
\mathrm [Al^] = 2L bzw. \mathrm [SO^_4] = 3L Die Faktoren vor L erklären sich durch den Stöchiometrischen Faktor.
Dies setzt man nun in die Gleichung für KL ein, daraus folgt dann: K_L = \mathrm(2L)^2 \cdot \mathrm(3L)^3 damit L = \sqrt[5] Jetzt noch KL einsetzen in den Taschenrechner eintippen: Fertig

Lösung von Gasen in Flüssigkeiten

An der Grenzfläche zwischen Gasen und Flüssigkeiten kommt es zur Diffusion von Gasmolekülen zwischen dem Gasraum und dem Lösungsraum. Dabei ist der Eintritt von Molekülen in die Lösung proportional dem Partialdruck des Gases und der Austritt proportional der Konzentration des Gases in der Lösung (siehe Henry-Gesetz). Bei der sog. Sättigungskonzentration herrscht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen beiden Diffusionsrichtungen. Die Sättigungskonzentration ist proportional zum Partialdruck im Gasraum. Der verbindende Proportionalitätsfaktor wird hier als "Löslichkeit" bezeichnet: Gaslöslichkeit(Gas i) = Partialdruck(i) / Sättigungskonzentration(i) Das heißt, dass die Gaslöslichkeit mit steigendem Druck zunimmt. Generell gilt auch, dass die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten mit steigender Temperatur abnimmt.

Lösung von Metallen in Metallen

Im normalen Sprachgebrauch stellt man sich unter Lösungen meist flüssige Medien vor, aber es gibt (bei Raumtemperatur) auch feste Lösungen - die Legierungen. Lösungen von Metallen in Metallen werden Legierungen genannt. So ist zum Beispiel Schmuckgold oft eine Lösung von Gold in Silber (und umgekehrt).

Siehe auch


- Lösung (Chemie)
- Legierung
- Stoffkonzentration
- Chemie für die Schule
- Portal:Chemie Kategorie:Chemie Kategorie: Eigenschaft

Henry-Gesetz

Das Henry-Gesetz (nach dem englischen Chemiker William Henry) beschreibt das Löslichkeitsverhalten (flüchtiger) Substanzen im Wasser. Die am häufigsten verwendete Schreibweise ist:
p\;=\;
(p : Partialdruck der Substanz, C_W : Konzentration in der Wasserphase/Lösung, K_H : Henrykoeffizient) Der Henry-Koeffizient berechnet sich aus der Henry-Konstanten K^'_H über:
K_H \; = \; R \cdot T \cdot K^'_H
wobei R die molare Gaskonstante ist und T die Temperatur (des Gases). Eine andere gebräuchliche Schreibweise des Henry Gesetzes ist:
C_W \; = \; L \cdot C_G \qquad mit der Löslichkeit L \; = \;
bzw.
C_W \; = \; \lambda \cdot p \qquad mit der Löslichkeit \lambda \; = \;
Strenggenommen ist das Henry Gesetz nur für kleine und mäßige Drücke bis 5 Bar anwendbar. Mit diesem einfachen Gesetz lässt sich auch die Dekompressionserkrankung bei Tauchern erklären.

Weblinks

http://www.tauchersprechstunde.de/Physik/Physik-Henry.htm Kategorie:Chemie Kategorie:Wasser ja:ヘンリーの法則

Schaumstoff

Ein Schaumstoff ist ein Kunststoff, dessen Struktur durch viele Zellen (von Grundmaterial eingeschlossene Hohlräume, Poren) gebildet wird.

Beispiele


- PU (Polyurethan) - Schaum
- Kaltschaum
- Verbundschaum
- Schaumpolystyrol (Handelsname Styropor)
- Thermoplastische Schäume (z. B. PP und PVC)
- Elastomere Schäume (z.B. NBR)

Einteilung


- Geschlossenzelliger Schaumstoff: die Wände zwischen den einzelnen Zellen sind komplett geschlossen.
- Offenzelliger Schaumstoff: die Zellwände sind nicht geschlossen, diese Schaumstoffe können daher Flüssigkeiten aufnehmen.
- Gemischtzellige Schaumstoffe enthalten beide Arten von Zellen.

Festigkeiten und Gewicht


- Die Festigkeit wird in Stauchhärte (meistverbreitet aber ungenau) oder Eindruckhärte (unbekannter aber aussagekräftiger) ausgedrückt.
- Das Raumgewicht (Dichte) wird in kg/m³ angegeben. Das Raumgewicht und die Stauch- bzw. Eindruckhärte sind zumeist nicht von einander abhängig. Ein schwerer Schaumstoff muss kein fester Schaumstoff sein. Dies ist vielmehr vom Einsatz der Rohchemikalien, dem „Wetter“ (das relative Klima bei der Schäumung) und den handwerklichen Fähigkeiten des Schäummeisters abhängig. Daraus ergeben sich Toleranzen. Festigkeitstoleranzen werden im Bereich +/- 15% von Charge zu Charge und innerhalb der Charge akzeptiert

Herstellverfahren

Nach Art der Herstellung unterscheidet man:
- physikalisches Schäumen: Das Material wird durch einen physikalischen Vorgang geschäumt.
- chemisches Schäumen: Bei der Herstellung des Kunststoffes entstehen Gase, die das Material aufschäumen. Schaumpolystyrol wird durch physikalisches Schäumen hergestellt: Das treibmittelhaltige Granulat wird zunächst durch Erhitzen bis auf Erbsengröße aufgeschäumt, danach in eine Form gefüllt; durch weiteres Erhitzen mit Wasserdampf dehnt sich das Granulat weiter aus, füllt die Form und die einzelnen Teilchen verschmelzen an den Rändern. Polyurethan wird durch chemisches Schäumen hergestellt. Durch Düsen werden die Ausgangsstoffe Isocyanat, Polyole und Wasser vermischt, durch die Reaktion Isocyanat mit Wasser entsteht Polyharnstoff und Kohlendioxid, das als Treibmittel wirkt.

Eigenschaften

Die Qualität eines Schaumstoffes misst man u. a. anhand des so genannten Raumgewichts (Dichte), einer Zahl, die angibt, wieviel Kilogramm ein Kubikmeter eines Schaumstoffes wiegt. Je höher das Raumgewicht, um so mehr Material ist im Schaumstoff enthalten und um so haltbarer ist der Schaumstoff bei Belastungen, z. B. in Matratzen. Die Höhe des Raumgewichtes hat aber nicht zwingend etwas mit der Festigkeit eines Schaumstoffes zu tun. Moderne Schaumstoffe für Matratzen sind atmungsaktiv und extrem belastbar. Kategorie:Kunststoff Kategorie:Schaum

Biologie

Biologie bezeichnet die Naturwissenschaft, die sich mit der Organisation und Entwicklung von Individuen, sowie deren Interaktion untereinander und mit ihrer Umwelt beschäftigt. Es ist die Lehre von der lebendigen Natur. Das Wort Biologie setzt sich aus den altgriechischen Wörtern βiοs (bios) = das Leben und λoγοs (logos) = die Lehre zusammen. Die Biologie ist eine äußerst umfassende Wissenschaft, die sich in viele Fachgebiete unterteilen lässt. Die Betrachtungsebenen reichen von Molekülstrukturen über Zellen, Zellverbände und Gewebe zu komplexen Organismen. In größeren Zusammenhängen untersucht man das Verhalten einzelner Organismen, sowie ihr Zusammenspiel mit anderen und ihrer Umwelt. Anders als in der Physik und der Chemie kann man biologische Systeme nicht immer mit mathematischen Formeln beschreiben. Trotzdem gibt es allgemeingültige Prinzipien, die überall in der Natur anzutreffen sind: Universalität, Evolution, Diversität, Kontinuität, Homöostase und Interaktion.

Kurze Historie

siehe auch Geschichte der Biologie Die Lehre vom Leben wurde bereits 600 v.Chr. von Thales von Milet entwickelt, der damals unter anderem glaubte, dass das Leben aus dem Wasser komme. Von der Antike bis ins Mittelalter beruhte die Biologie hauptsächlich auf Beobachtungen der Natur. In die Interpretation flossen häufig Dinge wie die Kraft der Elemente oder eine gewisse Spiritualität ein.
Erst mit Beginn der wissenschaftlichen Revolution begann man sich vom Übernatürlichen zu lösen und beschrieb reine Fakten. Im 16. und 17. Jahrhundert erweiterte sich das Wissen über die Anatomie durch die Wiederaufnahme von Sektionen und neue Erfindungen, wie das Mikroskop, enorm. Die Entwicklung der Chemie brachte auch in der Biologie Fortschritte. Experimente, die zur Entdeckung von molekularen Lebensvorgängen wie der Fermentation und der Photosynthese führten, wurden möglich.
In 19. Jahrhundert wurden die Grundsteine für zwei große neue Zweige der Biologie gelegt: Mendels Arbeiten an Pflanzenkreuzungen begründeten die Vererbungslehre und spätere Genetik und Werke von Lamarck, Darwin und Wallace beschrieben die Evolutionstheorie.
Mit der Weiterentwicklung der Untersuchungsmethoden dringt die Biologie in immer kleinere Dimensionen vor. Das 20. Jahrhundert ist das Zeitalter der Molekularbiologie. Grundlegende Strukturen wie die DNA, Enzyme, Membransysteme und die gesamte Maschinerie der Zelle können selbst auf atomarer Ebene sichtbar gemacht und in ihrer Funktion genauestens aufgeklärt werden.
Mit Beginn des 21. Jahrhunderts beschreitet die Biologie neben dem Beobachten und Beschreiben nun einen neuen Weg. Mit Hilfe der Gentechnik verlässt sie ihren passiven Standpunkt und beginnt die Natur zu verändern. Die Menschheit hat durch die Erkenntnisse der Biologie eine neue Möglichkeit gefunden, die Umwelt den eigenen Bedürfnissen anzupassen. Genetik Meilensteine der Biologie
- 600 v.Chr. Thales von Milet - stellt die erste Theorie zur Entstehung des Lebens auf
- 350 v.Chr. Aristoteles - diverse Schriften zur Zoologie
- 50-70 v.Chr.Plinius - veröffentlicht die 37bändige Historia Naturalis zur Botanik und Zoologie
- 1665 Hooke - Beschreibung von Zellen in Korkgewebe
- 1683 van Leeuwenhoek - entdeckt Bakterien, Einzeller und Blutzellen durch Mikroskopie
- 1839 Schwann und Schleiden - Begründer der Zelltheorie
- 1758 Linné - entwickelt die bis heute gültige Taxonomie im Tier- und Pflanzenreich
- 1858 Darwin und Wallace - widerlegen Lamarcks Ansichten und stellen Evolutionstheorie auf
- 1866 Mendel - Arbeiten über Versuche mit Pflanzenhybriden begründen die Genetik
- 1952 Hershey und Chase - identifizieren die DNA als Träger der Erbinformation

Einteilung der Fachgebiete

Chase
Die Biologie als Wissenschaft lässt sich durch die Vielzahl von Lebewesen, Untersuchungstechniken und Fragestellungen nach verschiedenen Kriterien in Teilbereiche untergliedern: Die verschiedenen Systeme überschneiden sich jedoch, da beispielsweise die Genetik viele Organismengruppen betrachtet und in der Zoologie sowohl die molekulare Ebene der Tiere als auch ihr Verhalten untereinander erforscht wird. Die Abbildung zeigt in kompakter Form eine Ordnung, die beide Systeme miteinander verbindet.
Im Folgenden wird ein Überblick über die verschiedenen Hierarchie-Ebenen und den zugehörigen Gegenständen der Biologie gegeben. In seiner Einteilung orientiert er sich an der Abbildung. Beispielhaft sind Fachgebiete aufgeführt, die vornehmlich die jeweilige Ebene betrachten.

Biomoleküle

Zoologie Die unterste Stufe in der Hierarchie bilden jene biologischen Teilbereiche, die sich mit Molekülen beschäftigen. Zu den großen biologisch wichtigen Molekülgruppen gehören:
- Nukleinsäuren
- Lipide
- Proteine, hier besonders die Enzyme
- Kohlenhydrate
- Hormone, Pheromone Die Nukleinsäuren DNA und RNA sind als Speicher der Erbinformation ein wichtiges Objekt der Forschung. Man untersucht die Vielzahl der Gene, ihre Regulation und entschlüsselt die darin codierten Proteine.
Eine weitere große Bedeutung kommt den Proteinen und hier vor allem den Enzymen zu. Sie sind als biologische Katalysatoren für beinahe alle stoffumsetzenden Reaktionen in Lebewesen verantwortlich.
Neben den aufgeführten Gruppen gibt es noch viele weitere, wie Alkaloide, Terpene und Steroide. Allen gemeinsam ist ein Grundgerüst aus Kohlenstoff, Wasserstoff und oft auch Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Auch Metalle spielen in sehr geringen Mengen in manchen Biomolekülen eine Rolle. biologische Disziplinen, vornehmlich auf dieser Ebene
- Biochemie, Molekularbiologie
- Genetik und Epigenetik (DNA-unabhängige Vererbung von Merkmalen)
- Pharmazeutische Biologie, Toxikologie

Zellen und Zellorganellen

Toxikologieer Einzeller]] Zellen sind grundlegende strukturelle und funktionelle Einheiten von Lebewesen. Man unterscheidet zwischen prokaryotischen Zellen, die keinen Zellkern besitzen und wenig untergliedert sind, und eukaryotischen Zellen, deren Erbinformation sich in einem Zellkern befindet und die verschiedenste Zellorganellen enthalten. Zellorganellen sind durch einfache oder doppelte Membranen abgegrenzte Reaktionsräume innerhalb einer Zelle. Sie ermöglichen den gleichzeitigen Ablauf verschiedener, auch entgegengesetzter chemischer Reaktionen.
Einen großen Teil der belebten Welt stellen Organismen, die nur aus einer Zelle bestehen, die Einzeller. Sie können dabei aus einer prokaryotischen Zelle bestehen (die Bakterien), oder aus einer eukaryotischen (wie manche Pilze).
In mehrzelligen Organismen schließen sich viele Zellen gleicher Bauart und mit gleicher Funktion zu Geweben zusammen. Mehrere Gewebe mit Funktionen, die ineinandergreifen, bilden ein Organ. biologische Disziplinen, vornehmlich auf dieser Ebene (Beispiele):
- Zellbiologie, Zellphysiologie
- Mykologie, Mikrobiologie, Protozoologie, Phykologie
- Immunologie, Neurobiologie
- Histologie, Anatomie

Individuen

Individuen sind eigenständig lebensfähige Wesen, die innerhalb einer Art einander ähnlich, aber nie gleich sind. Jedes Individuum einer Art ist aus gleichen Bausteinen nach dem gleichen Grundbauplan zusammengesetzt. Dennoch ist jedes einzigartig.
Durch kleine Unterschiede sind manche Individuen besser an ihre Umwelt angepasst und haben einen Vorteil gegenüber anderen Artgenossen. Sie können sich besser vermehren und üben daher einen stärkeren Einfluss auf die Entwicklung ihrer Art aus, als ein schwächeres Exemplar. biologische Disziplinen, die diese Ebene auch betrachten (Beispiele):
- Anthropologie, Zoologie, Botanik
- Verhaltensbiologie

Populationen

Verhaltensbiologie Eine Population ist eine Fortpflanzungsgemeinschaft innerhalb einer Art in einem zeitlich und räumlich begrenzten Gebiet. Viele Arten bilden soziale Verbände unterschiedlichster Strukturierung. Die Organisationsformen reichen von einem riesigen Bienenvolk mit nur einer Königin, über die strenge Hackordnung bei Hühnern zum gemeinschaftlichen Leben von Wölfen in einem Rudel. Neben den sozialen Strukturen innerhalb einer Population betrachtet man hier auch die evolutionäre Entwicklung. Eine abgegrenzte Population, die keinen Kontakt zu anderen ihrer Art hat, kann im Verlaufe von vielen Jahren durch Anpassung an spezielle Umwelteinflüsse eine eigene Art herausbilden. biologische Disziplinen, vornehmlich auf dieser Ebene (Beispiele):
- Ökologie
- Verhaltensbiologie, Soziobiologie Geordnet nach den Gegenständen, sind auch die Gesellschaftswissenschaften Teilbereich der Biologie, denn auch sie betrachten Kombinationen biologischer Objekte. Auch die Gesellschaften haben eine evolutionäre Grundlage. Diese Wissenschaften werden jedoch derzeit nicht von allen Autoren unter die Biologie geordnet. Während Teilbereiche wie Sozialpsychologie, Ethnologie oder Demographie, welche einer weitgreifenden Anwendung der Ökologie auf den Menschen entspricht, noch als biologische Teildisziplinen durchgehen, werden Pädagogik, Kunstwissenschaft, Sprachwissenschaften oder auch die Rechtswissenschaft nicht unter die Biologie geordnet.

Biozönosen

Biozönosen stellen Gemeinschaften von Organismen verschiedenster Arten und Abstammung, von Pflanzen über Tiere bis auf die Stufe der Bakterien. Sie beeinflussen sich gegenseitig sowohl in ihrer Individualentwicklung, als auch in ihrer Evolution.
Die Lebewesen können sich positiv (z.B. Symbiose), negativ (z.B. Freßfeinde, Parasitismus) oder einfach gar nicht beeinflussen. Die Biozönose lebt in einen Biotop und bildet zusammen mit diesem ein Ökosystem. biologische Disziplinen, vornehmlich auf dieser Ebene (Beispiele):
- Biogeographie, Biozönologie
- Ökologie, Chorologie, Geobotanik

Die Entwicklung

Jedes Lebewesen ist Resultat einer Entwicklung. Nach Ernst Haeckel lässt sich diese Entwicklung auf zwei zeitlich unterschiedlichen Ebenen betrachten:
- Die Ontogenese ist die Individualentwicklung eines einzelnen Organismus von seiner Zeugung, über seine verschiedenen Lebensstadien bis hin zum Tod. Die Entwicklungsbiologie untersucht diesen Verlauf.
- Die Phylogenese beschreibt die Entwicklung einer Art im Verlauf von Generationen. Hier betrachtet die Evolutionsbiologie die langfristige Anpassung an Umweltbedingungen und die Aufspaltung in neue Arten. Auf der Grundlage der phylogenetischen Entwicklung ordnet die biologische Taxonomie alle Lebewesen in ein Schema ein. Die Gesamtheit aller Organismen wird in drei Gruppen, die Domänen, unterteilt, welche wiederum weiter untergliedert werden: Domänen
- Archaebakterien (Archaea)
- Bakterien (Bacteria)
- Eukaryoten (Eukarya)
  - Tiere (Animalia)
  - Pflanzen (Plantae)
  - Pilze (Fungi)
  - Protisten (Protista) Mit der Klassifizierung der Tiere in diesem System beschäftigt sich die Spezielle Zoologie, mit der Einteilung der Pflanzen die Spezielle Botanik, mit der Einteilung der Archaeen, Bakterien und Pilze die Mikrobiologie. Als häufige Darstellung wird ein phylogenetischer Baum gezeichnet. Die Verbindungslinien zwischen den einzelnen Gruppen stellen dabei die evolutionäre Verwandtschaft dar. Je kürzer der Weg zwischen zwei Arten in einem solchen Baum, desto enger sind sie miteinander verwandt. Als Maß für die Verwandtschaft wird häufig die Sequenz eines weit verbreiteten Gens herangezogen.

Arbeitsmethoden der Biologie

Einsichten in die wichtigsten Strukturen und Funktionen der Lebewesen sind nur mit Hilfe von Nachbarwissenschaften möglich. Hierzu zählen etwa die Chemie (und hier besonders die Biochemie), die Physik und die Medizin. Die Biologie nutzt viele allgemein gebräuchliche wissenschaftliche Methoden, beispielsweise:
- Hypothesenbildung, und -testung, Experimente
- strukturiertes Beobachten (auch mit Hilfsmitteln wie Mikroskop oder Fernglas)
- Dokumentation (Notizen, Handzeichnungen, Fotos, Filme, Tonaufzeichnungen)

Systematische Ansätze der Teildisziplinen

Daneben kennen unterschiedliche Teildisziplinen eigene Zugänge:
- Biologische Systematik: Lebewesen charakterisieren und anhand ihrer Eigenschaften und Merkmale ordnen (determinieren)
- Anatomie: Zerlegung von Lebewesen in ihre Bestandteile, Beschreibung und Vergleich
- Physiologie: Funktionserklärung biologischer Objekte (Zellen, Gewebe, Organe, Organismen)
- Pathologie: aus kranken Zuständen auf zugrundeliegende Mechanismen schließen
- Genetik: Katalogisieren und analysieren des Erbgutes und der Vererbung
- Biochemie: Erklärung des Lebens auf Basis chemischer Funktionen (Eiweiße, Lipide, Nukleinsäuren und Kohlenhydrate) sowie die chemischen Stoffumsetzungen analysieren
- Verhaltensbiologie, Soziobiologie: Das Verhalten von Individuen, von artgleichen Tieren in der Gruppe und zu anderen Tierarten beobachten und erklären
- Ökologie: Lebensraum einer Art dokumentieren, Wechselbeziehungen der Lebewesen mit ihrer Umwelt und das Zusammenspiel verschiedener Arten in einem Lebensraum analysieren
- Nutzansatz: Nutzpflanzen, Nutztiere und Nutzmikroorganismen halten, züchten, untersuchen

Spezielle Arbeitsmethoden der Biologie

Nutztier]
- Einen wesentlichen methodischen Bereich stellen die Bildgebenden Verfahren dar, deren Entwicklung historisch gesehen einen großen Beitrag zur Emanzipation der Biologie aus dem Physikalismus und der Philosophie (Naturphilosophie) geleistet hat. Ursprüngliche Errungenschaften waren mit dem Fortschritt in der Optik verbunden und ermöglichten die Verwendung von Lupen, Lichtmikroskopen und Ferngläsern. Heutige bildgebende Verfahren betrachten vor allem Teilaspekte biologischer Strukturen:
  - Elektronenmikroskopie
  - Röntgen und Computertomographie
  - Magnetresonanztomographie (klassische MRT und FMRT)
  - Positronenemissionstomographie (klassische PET, My-PET im Bereich einzelner Zellen)

Anwendungsbereiche der Biologie

Die Biologie ist eine naturwissenschaftliche Disziplin, die sehr viele Anwendungsbereiche hat. Ein wichtiges Feld ist die Medizin / Veterinärmedizin, für die sie funktionelle Grundlagen schafft. Weiterhin revolutioniert sie durch die Molekulargenetik den Ackerbau und die Viehzucht. In der Nahrungs- und Genussmittelindustrie sorgt sie für eine breite Palette länger haltbarer und biologisch hochwertigerer Nahrungsmittel.
Weitere angrenzende Fachgebiete, die ihre eigenen Anwendungsfelder haben sind:
- Bionik
- Bioinformatik
- Biotechnologie

Siehe auch


- Mikrobiologie - Die Erforschung der Mikroorganismen
- Zoologie - Die Erforschung der Tierwelt
- Botanik - Die Erforschung der Pflanzenwelt
- Biologie (Studium)
- Biologie für die Schule

Literatur

Sachbücher
- Peter Düweke: Darwins Affe. CH Beck, 2000, ISBN 3-406-42151-2
- Veronika Straaß: Spielregeln der Natur. Taktik, Tricks und Raffinesse. München 1990, ISBN 3-405-14087-0
- Isaac Asimov: Geschichte der Biologie. Frankfurt am Main 1968
- Josef H. Reichholf: Das Rätsel der Menschwerdung. dtv, 2004, ISBN 3-423-33006-6
- Donald Johanson und M. Edey: Lucy - Die Anfänge der Menschheit. Piper, München 1985, ISBN 3-492-02738-5
- Ann-Kristin Kollas: Warum Lebewesen altern. Berlin 2002
- Richard Dawkins: Der blinde Uhrmacher. Ein neues Plädoyer für den Darwinismus. DTV, München 1990, ISBN 3-423-30558-4
- Richard Dawkins: Das egoistische Gen. Rowohlt 1996, ISBN 3-499-19609-3 Fachbücher
- Neil A. Campbell, Jane B. Reece: Biologie. 6. Auflage (Hrsg. Jürgen Markl), Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, 2003, ISBN 3827413524
- dtv-Atlas zur Biologie. 3 Bände, 1984
- Charles Darwin: Die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl. Reclam, ISBN 3-15-003071-4
- Jost Herbig und Rainer Hohlfeld (Hrsg.): Die zweite Schöpfung, Geist und Ungeist in der Biologie des 20. Jahrhunderts. München / Wien 1990, ISBN 3-4461-5293-8
- Ilse Jahn (Hrsg.): Geschichte der Biologie. Spektrum 2000, ISBN 3-8274-1023-1 Nachschlagewerke
- Lexikon der Biologie. 15 Bde. Elsevier/Spektrum Akademischer Verlag, 1999ff ISBN 3-8274-0320-0
- Kompaktlexikon der Biologie. Elsevier/Spektrum Akademischer Verlag, 2002 ISBN 3-8274-0992-6
- Datenbank mit medizinischen Artikeln der nationalen medizinischen Bibliothek der USA (NLM) (Wiki)

Weblinks


- [http://www.bioxy.de.ki www.bioxy.de.ki] - Bioxy: Das Life Science Portal
- [http://www.biologie-lk.de www.biologie-lk.de] - Biologie Portal für Schüler & Studenten
- [http://www.biolib.de www.BioLib.de] - Alte Bücher aus der Biologie mit vielen Originalabbildungen
- [http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d01_2/autonomie.htm www.biologie.uni-hamburg.de] - "Die Autonomie der Biologie" von Ernst Mayr
- [http://www.akademieforum.de/grenzfragen/open/Grundlagen/Si_Biologie/frame.htm www.akademieforum.de] - "Die Biologie als Schlüsselwissenschaft in der modernen Gesellschaft" von P. Sitte
- [http://tolweb.org/tree/phylogeny.html www.tolweb.org] - Das Tree-of-Life Projekt (engl.)
- [http://www.biozone.co.nz/links.html www.biozone.co.nz] - Biozone: Meta-Link-Seite zum Thema (engl.)
- [http://waynesword.palomar.edu/bio101.htm waynesword.palomar.edu] - Biology 101: Online-Lehrbuch zum Thema (engl.) ! als:Biologie ja:生物学 ko:생물학 ms:Biologi simple:Biology th:ชีววิทยา

Desinfektion

Desinfektion bedeutet im übertragenen Sinne „Keimfreimachung“. Laut dem Deutschen Arzneimittelbuch (DAB) bedeutet „Desinfektion“: „Totes oder lebendes Material in einen Zustand versetzen, dass es nicht mehr infizieren kann“. Zur Desinfektion verwendet man verschiedene Desinfektionsmittel. Technisch unterscheidet man zwischen Desinfektion und Sterilisation. Von Desinfektion spricht man bei einer Keimreduktion um einen Faktor vom mindestens 10-5, soll heißen: Von ursprünglich 100.000 vermehrungsfähigen Keimen (so genannte koloniebildende Einheiten - KBE) überlebt nicht mehr als ein Einziger. Bei der Desinfektion der Hände unterscheidet man zwischen der so genannten „hygienischen“ und der „chirurgischen“ Händedesinfektion.

Desinfektionsmittel

Hautdesinfektionsmittel enthalten oft verschiedene Alkohole wie Ethanol oder Isopropanol, es werden aber auch iodhaltige bzw. iodähnliche Verbindungen verwendet. Flächendesinfektionsmittel sind häufig so aggressiv, dass man sie nur mit Schutzhandschuhen verarbeiten darf. Das Einatmen konzentrierter Dämpfe kann gesundheitliche Schäden verursachen. Als Flächendesinfektionsmittel werden Alkohole, Aldehyde, quartäre Amoniumverbindungen oder Biguanide eingesetzt. Eine Liste der gängigen Verfahren und zugelassenen Präparate sowie Empfehlungen der „Kommission für Krankenhaushygiene“ gibt es beim sowohl beim [http://www.rki.de Robert-Koch-Institut] als auch bei der [http://www.dghm.de „Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie“]. Für neue Mittel müssen zwei unabhängige Gutachten erbracht werden, um eine Zulassung zu erhalten. Die Prüfung der Zulassung erfolgt letztendlich durch die DGHM. Desinfektionsmittel werden nach Wirkstoffklassen A bis D unterschieden. Entsprechend sind die Präparate gekennzeichnet als:
- Bakterizid
- Viruzid
- Sporizid
- Fungizid. Desinfektionsmittel müssen professionell und strategisch verwendet werden. Sie müssen im Haushalt keineswegs grundsätzlich angewandt werden. Unsachgemäße Anwendung kann zu Bildung von mutationsbedingten Resistenzen führen. Die Desinfektion von Abwässern, Trinkwasser oder flüssiger Medien kann durch verschiedene Verfahren erfolgen: Man unterscheidet grundsätzlich zwischen chemischen und physikalischen Verfahren zur Desinfektion.
Besonders gebräuchliche chemische Verfahren basieren auf der Zugabe von Chlor, Chlordioxid, Wasserstoffperoxid oder Ozon.
Gebräuchliche physikalische Verfahren basieren auf der Erhitzung des Mediums (Pasteurisation oder Dampfdruck im Autoklav) oder der Bestrahlung mit UV-Licht.

Literatur


- M. Klude, U. Seebacher, M. Jaros: Potenzielle Gefährdung von Mensch und Umwelt durch Desinfektionsmittel in der Krankenhaushygiene. Eine vergleichende Bewertung. Krankenhaus Hygiene und Infektionsverhütung 24(1), S. 9 - 15 (2002),

Weblinks


- [http://www.wissenschaft.de/wissen/news/242118.html www.wissenschaft.de: Kerzen mit ätherischen Ölen können Mikroben vernichten]
- [http://www.dghm.de www.dghm.de]

Siehe auch

Händedesinfektion, Sterilisator, Oligodynamie Kategorie:Hygiene

Formalin

Das Formaldehyd (nach IUPAC-Nomenklatur Methanal) gehört zu den chemischen Verbindungen der Aldehyde. Der Trivialname Form-Aldehyd leitet sich von formica, dem lateinischen Wort für Ameise, ab, da Methanal der zur Ameisensäure (Methansäure) gehörige Aldehyd ist. Formaldehyd ist ein farbloser, stechend riechender Stoff, der bei Zimmertemperatur gasförmig vorliegt. Als Gas ist sein Geruch noch in Konzentrationen von 0,05-1 ml/m³ wahrnehmbar. Da Formaldehyd wie alle Aldehyde ein starkes Reduktionsmittel ist, wurde es früher zur Keimabtötung verwendet (Formamintabletten), sowie zur Konservierung von anatomischen und biologischen Präparaten. Eine 35%ige Formaldehyd-in-Wasser-Lösung diente unter dem Namen "Formalin" als Desinfektionsmittel. Das Polymer des Formaldehyds nennt man Paraformaldehyd. Hinweis zur Aussprache: Dieser Stoff wird "Form - Aldehyd" ausgesprochen und nicht "Formal - Dehyd".

Toxikologische Eigenschaften

Formaldehyd kann bei unsachgemäßer Anwendung Allergien, Haut-, Atemwegs- oder Augenreizungen verursachen. Eine Kanzerogenität wird vermutet, in zahlreichen epidemiologischen Untersuchungen konnte jedoch kein erhöhtes Krebsrisiko festgestellt werden. Dennoch ist Formaldehyd nach der DFG-Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe bislang als Stoff mit begründetem Verdacht auf krebserzeugendes Potential (IIIB) eingestuft. Ein Grund hierfür ist, dass im Tierversuch mit Ratten Formaldehyd nachweislich karzinogene Wirkung gezeigt hat, allerdings erst bei extrem hohen Konzentrationen ab 6 ml/m³. Solche Konzentrationen wären für den Menschen schon nach kurzer Zeit unerträglich: zunehmendes Unbehagen, Tränenfluss, Reizung von Augen, Nase und Kehle würden den Aufenthalt in derart kontaminierter Umgebung unmöglich machen. Akute Lebensgefahr (toxisches Lungenödem, Pneumonie) besteht ab einer Konzentration von 30 ml/m³.

Technische Herstellung

Technisch wird Formaldehyd durch katalytische Oxidation von Methanol hergestellt: Bild:Formaldehyd_Herstellung.png Dabei haben sich im wesentlichen zwei Verfahren durchgesetzt, die sich prinzipiell in der Art des Katalysators unterscheiden:
- Silberverfahren: dabei dient metallisches Silber (Ag) als Katalysator
- Metalloxidverfahren: dabei werden bestimmte Metalloxide als Katalysator eingesetzt. Die Reaktion ist exotherm - das entsprechend heiße Gasgemisch muss also zur Vermeidung von Nebenreaktionen rasch abgekühlt werden, so dass die anfallende Reaktionswärme zur Erzeugung von Heissdampf genutzt werden kann. Die entstandenen Formaldehyd-Gase werden dann in "Wäschern" mittels Wasser, wobei eine wässrige F.-Lösung entsteht, bzw. mittels Harnstoff-Lösung, wobei ein Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrat (sogenanntes UFC) entsteht, "ausgewaschen", sprich extrahiert. Die entstandenen Lösungen enthalten neben nicht umgesetzten Methanol auch noch geringe Mengen (etwa 100 - 300 ppm) Ameisensäure (HCOOH).

Anwendung im Labor

Formaldehyd wird unter anderem im Rahmen folgender Namensreaktionen eingesetzt: Mannich-Reaktion, Blanc-Reaktion

Anwendung in der Industrie

Formaldehyd ist einer der wichtigsten organischen Grundstoffe in der chemischen Industrie und dient als Ausgangsstoff für viele andere chemische Verbindungen. Allein die BASF hat eine jährliche Produktionskapazität von etwa 500.000 t Formaldehyd, woran man die Bedeutung dieses Stoffes für die chemische Industrie ermessen kann. Formaldehyd findet unter anderem Anwendung bei der Herstellung von Farbstoffen und Pharmaka und bei der Textilveredelung ("Knitterfrei"). Anfang der 1960er Jahre betrug der Anteil an freiem Formaldehyd (aus Aminoplaste) über 2 % des textilen Warengewichtes und erreichte zu dieser Zeit seinen Höchstwert. Heute müssen Textilien, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch mit der Haut in Berührung kommen und mehr als 0,15 % freies Formaldehyd enthalten wie folgt gekennzeichnet werden: "Enthält Formaldehyd. Es wird empfohlen, das Kleidungsstück zur besseren Hautverträglichkeit vor dem ersten Tragen zu waschen.". Allerdings liegt die Einhaltung dieser Vorschrift in der Eigenverantwortung der Hersteller. In der Kosmetik findet Formaldehyd Verwendung als Konservierungsstoff, was wegen des hautreizenden Potentials des Stoffes als problematisch gilt. In Deutschland werden derzeit noch etwa 12 % der Kosmetika mit Formaldehydabspaltern konserviert. Da in der EG Formaldehyd von den Herstellern von Kosmetika oder Haarwaschmitteln deklariert werden muss und der Stoff einen schlechten Ruf hat, wird immer häufiger darauf verzichtet. Auch wird Formaldehyd benutzt um Leichen zu konservieren. Weitere Beispiele für Produkte zu deren Herstellung Formaldehyd eingesetzt wird:
- Bindemittel
- Klebstoffe
- Papierharze
- Lackharze
- Kunststoff (POM)
- Preßmassen
- Schaumstoffe
- Textilhilfsmittel
- Düngemittel
- Konservierungsmittel
- Formsandbinder
- Ionenaustauscher
- Gießharze
- Gerbstoffe
- Härtezusätze
- Vulkanisationszusatz
- Füllungsmittel
- Medikamente
- Fungizide
- Sprengstoffe
- Ortschäume Zusammen mit Phenol kondensiert Formaldehyd zu Kunstharz, dem Duroplast Bakelit. Mit Harnstoff reagiert Formaldehyd zu Harnstoff-Formaldehyd-Harzen (UF-Harze), mit Melamin zu den Melamin-Formaldehyd-Harzen (MF-Harze), die beide zu den Aminoplasten gehören.

Vorkommen in der Natur

In der Natur kommt Formaldehyd zum Beispiel in Säugetierzellen beim normalen Stoffwechsel als Zwischenprodukt vor: im Menschen werden auf diese Weise pro Tag etwa 50 Gramm gebildet - und wieder verstoffwechselt. Das Blut von Säugetieren enthält pro Liter ständig zwei bis drei Milligramm Formaldehyd. Weiterhin entsteht Formaldehyd auch bei der Photooxidation in der Atmosphäre. Auch in Früchten wie Äpfel oder Weintrauben kommt Formaldehyd natürlicherweise vor.

Emissionsquellen

Bestimmte Formaldehyd-haltige Materialien (Holzwerkstoffe, Bodenbeläge, Textilien, und andere) können durch Ausgasung eine Kontamination der Atemluft in geschlossenen Räumen bewirken. In den achtziger Jahren sind in diesem Zusammenhang insbesondere Spanplatten und Sperrholz, zu deren Herstellung Aminoplaste als Bindemittel eingesetzt wurden, ins Gerede gekommen. Es sind jedoch zum Einen heute viele formaldehydfreie Holzwerkstoffe und Möbel im Handel erhältlich, zum Anderen wurden aber auch die F.-Emissionen in den auf Formaldehyd basierenden Holzwerkstoffen deutlich reduziert. Eine weitere wichtige Quelle für die Emission von Formaldehyd sind unvollständig ablaufende Verbrennungsprozesse. Diese finden sich beispielsweise in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, in Gießereien und bei der Herstellung von Kunststoffartikeln. Auch beim Rauchen entsteht auf diese Weise Formaldehyd, welches nicht unerheblich zur Belastung der Luft beiträgt. Im Gesamtrauch einer einzigen Zigarette finden sich etwa 1,5 mg Formaldehyd. Sehr problematisch ist auch die Verbrennung von Holz in Kleinfeuerungsanlagen, da auch hier durch unregelmäßige Beschickung oder feuchtes Holz die Verbrennung häufig unvollständig abläuft. Im Endeffekt entstehen in diesen im Hausbetrieb eingesetzten Anlagen Formaldehydkonzentrationen von 50-100 mg/m³, was sich für die alten Bundesländer auf eine Gesamtemission von etwa 1000 Tonnen pro Jahr addiert (Schätzung für 1980). Zum Vergleich: die wesentlich effizienter und sauberer arbeitenden industriellen Großfeuerungsanlagen für die Brennstoffe Gas, Öl und Kohle hatten im Jahr 1980 eine Gesamtemission von nur 50 t pro Jahr.

Wiki/Weblinks


- Aldehyde Kategorie:Chemische Verbindung Kategorie:Aldehyd Kategorie:Gift ja:ホルムアルデヒド ko:폼알데하이드

Pyrolyse

Pyrolyse (von griechisch: pyr = Feuer, lysis = Auflösung) ist die Bezeichnung für die thermische Spaltung chemischer Verbindungen, wobei durch hohe Temperaturen ein Bindungsbruch innerhalb von großen Molekülen erzwungen wird. Meist geschieht dies unter Sauerstoffausschluss, um die Verbrennung zu verhindern. Man spricht dann auch von Verschwelung. Gegebenenfalls werden Dehydrierungs- oder Dehydratisierungsmittel während des Vorgangs hinzugesetzt. Eine ältere Bezeichnung ist Brenzen oder Trockene Destillation. Das Wort Brenzen tragen einige chemische Verbindungen in ihrem Namen, als Hinweis auf die Art ihrer Darstellung. Beispiele sind: Brenzcatechin, Brenzschleimsäure und Brenztraubensäure.

Technische Pyrolyseverfahren


- Rußherstellung
- das Cracken als Verfahren der Petrochemie zur Herstellung von aromatenreichem Benzin, das sich durch gute Klopffestigkeit auszeichnet (Pyrolysebenzin).
- pyrolytische Müllbehandlung. Hierbei einsteht ein Schwelgas, mit dem nach Rauchgasreinigung (Abscheidung der Schadstoffe) ein Block-Heizkraftwerk betrieben werden kann.
- Holzverflüssigung, auch Schnellpyrolyse oder Flashpyrolyse genannt, bei der Holz zu 80 % zu Öl, (Rest : Kohle und Gas) verarbeitet wird.
- Holzvergasung
- Kunststoffrecycling in Drehrohröfen.
- Wasserstoffgewinnung unter Verwendung von Plasmabrennern.
- Acetylengewinnung durch das HTP-Verfahren.

Weblinks


- [http://www.vivis.de/Zeitschrift/Beitraege/texte/beitrag_5.htm vivis.de - Pyrolyse: Eine Technologie für das 21. Jahrhundert; Dr.-Ing. Gerd-Peter Bracker] Kategorie:Chemische Reaktion

Lava

Lava (ital. "Regenbach") ist die Bezeichnung für eruptiertes Magma, das an die Erdoberfläche ausgetreten ist. Lava ist ein vulkanisches Förderprodukt und gehört zur Gruppe der Vulkanite. Andere vulkanische Förderprodukte sind die Pyroklastika und die gasförmigen und damit flüchtigen Volatilbestandteile (Kohlenstoffdioxid, Wasser, Schwefeldioxid, Ammonium, Edelgase), die das Magma durch Druckentlastung verloren hat. Magmen treten vergleichsweise selten direkt an die Oberfläche aus, da dazu erhebliche Kräfte erforderlich sind. Häufiger sind so genannte Intrusionen, bei denen Magma in der Erdkruste erstarrt.

Zusammensetzung

Laven sind Silikatschmelzen mit einem Gewichtsanteil von 45%-70% SiO2. Man unterscheidet zwischen saurer oder rhyolithischer Lava (SiO2-Gehalt > 65%) und basischer oder basaltischer Lava (SiO2-Gehalt < 52%). Dazwischen finden sich die intermediären oder andesitischen Laven (SiO2-Gehalt zwischen 52% und 65%). Beim Aufstieg des Magmas finden verschiedene Prozesse statt, die Einfluss auf die Zusammensetzung der austretenden Lava haben (Magmatische Differentiation), so dass diese von der des primären Magmas abweichen kann. Da Lava beim Austritt an die Oberfläche schnell abkühlt, ist ihr Gefüge in der Regel feinkörnig oder glasig. Durch den Austritt von Gasen durch die Druckentlastung beim Aufstieg können sich in der Lava kleinere oder größere Blasen bilden. Die Temperatur von Lava beträgt beim Austritt zwischen 800 °C (rhyolithische Lava) und 1200°C (basaltische Lava). Erstarrte Lava bildet magmatisches Gestein.

Erscheinungsformen

Abhängig von den Bedingungen beim Aufstieg und der Abkühlung bildet Lava unterschiedliche Erscheinungsformen, die ganz entscheidend von der Viskosität der Lava abhängen. Die bekanntesten Formen sind:

Pahoehoe-Lava

Pahoehoe-Lava ist eine dünnflüssige Lava (= geringe Viskosität), die als Lavastrom hangabwärts fließt. Sie bildet glasige Oberflächen. Erscheinungsformen von Pahoehoe-Lava sind Stricklava, Fladenlava oder Schollenlava. Viskosität

Aa-Lava

Aa-Lava - auch Blocklava - ist eine zähflüssige Lava, die zu scharfkantigen Brocken und Klumpen erstarrt. Ein Lavastrom kann in seinem oberen Teil aus Pahoehoe-Lava bestehen, während in seinem unteren Teil Aa-Lava dominiert (aufgrund der steigenden Viskosität durch Abkühlung und Ausgasung).

Flutbasalte

Flutbasalte entstehen aus extrem dünnflüssiger Lava, die in ebenem Gelände geringmächtige Decken bildet. In Einzelfällen reichen die Fördermengen aber auch aus, um mächtige Tafeln zu erzeugen wie z.B. das große Columbia-Plateau in Oregon und Washington oder das Dekkan-Plateau in Indien.

Pillow- oder Kissenlava

Pillow- oder Kissenlava besteht aus Anhäufungen von im Querschnitt runden oder elliptischen, schlauchartigen Strukturen von ca. 1 m Durchmesser oder mehr. Sie entsteht bei der sehr schnellen Abkühlung von Lava im Wasser. Durch Hebung von Gesteinskörpern, die ursprünglich unter der Meeresoberfläche lagen, können Pillow-Laven auch auf dem Festland gefunden werden.

Brotkrustenbombe

Brotkrustenbomben bestehen aus Lava, die noch während des Austritts in der Flugphase erkaltet und die Form von Brotlaiben annimmt. Brot

Lava-Seen

Eine besondere Erscheinung sind Lava-Seen (zum Beispiel Erta Ale). Diese entstehen meist bei länger andauernden Ausbrüchen von Vulkanen, indem sich zum Beispiel Krater mit Lava füllen. Lava-Seen können Tiefen von bis zu 100 Meter haben. Die Lava kühlt in einem solchen See langsam ab (über mehrere hundert Tage) und bietet dadurch die Möglichkeit, die Erstarrungsprozesse von Lava zu untersuchen.

Lavahöhlen und Lavagräben

Beim Abkühlen von Lavaströmen können große Hohlräume dadurch entstehen, dass die erkaltete Oberfläche bereits erstarrt, während im Inneren des Lavastromes die flüssige Lava noch weiter abfließen kann. Die Hohlräume können auch zusammenstürzen und es entstehen Lavagräben. (siehe auch Höhle)

Lavadome

Ist die Lava beim Austritt bereits so zäh, dass sie nicht abfließen kann, so entsteht ein Lavadom. Kategorie:Vulkanismus ja:溶岩 ko:용암

Herkunft des irdischen Wassers

Die Herkunft des Wassers auf der Erde, insbesondere die Frage, warum auf der Erde deutlich mehr Wasser vorkommt als auf den anderen erdähnlichen Planeten, ist bis heute nicht befriedigend geklärt. Ein Teil des Wassers dürfte durch das Ausgasen der Magma entstanden sein, also letztlich aus dem Erdinneren stammen. Ob dadurch aber die Menge an Wasser erklärt werden kann, ist fragwürdig. Weitere große Anteile könnten aber auch durch Einschläge von Kometen, transneptunischen Objekten oder wasserreichen Asteroiden (Protoplaneten) aus den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels auf die Erde gekommen sein. Messungen des Mengenverhältnisses der beiden Wasserstoffisotope Deuterium und Protium (D/H-Verhältnis) deuten dabei eher auf Asteroiden hin, da in Wassereinschlüssen in kohligen Chondriten ähnliche Verhältnisse gefunden wurden wie in ozeanischem Wasser, wohingegen bisherige Messungen dieses Isotopen-Verhältnisses an Kometen und transneptunischen Objekten nur schlecht mit irdischem Wasser übereinstimmten. Für die derzeitigen Wasservorkommen des Sonnensystems und speziell der Erde siehe den Abschnitt Vorkommen im Artikel Wasser.

Wasser im Zuge der Erdentstehung

Bereits in den Planetesimalen, welche die Erde bildeten, war vermutlich etwas Wasser vorhanden. Dieses Wasser und andere leicht flüchtige Stoffe wie Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4) und Stickstoff (N2) gasten aus der größtenteils aus flüssigem Magma bestehenden Ur-Erde aus und bildeten eine frühe, wasserdampfreiche Uratmosphäre. Diese wurde nach heutigen Modellvorstellungen durch einen Sonnenwind, der zur Zeit der Erdentstehung sehr viel heftiger war als heute, mitgerissen und entwich somit von der Erde. Durch Vulkanismus kam es später zur Bildung einer neuen Atmosphäre, die auch aus dem Erdinnern ausgegasten Wasserdampf enthalten haben dürfte. Mit der Bildung einer festen Erdkruste und der weiteren Abkühlung kam es demnach zur Kondensation von Wasserdampf und zur Bildung von ersten Ozeanen. Die große Menge an Wasser, die auf der Erde im Vergleich zu anderen erdähnlichen Planeten vorhanden ist, lässt sich nur schwer allein durch Ausgasen aus dem Erdinneren erklären. Die Planetesimale entstanden in einem Bereich des früheren Sonnensystems, in dem relativ wenig Wasser vorhanden war. Je kleiner der Abstand zur Sonne war, desto höher die Temperaturen und desto weniger Wasser war vorhanden. Erst außerhalb der solaren „Schneegrenze“, welche etwa inmitten des heutigen Asteroidengürtels lag, war Wasser in größerer Menge vorhanden. So zeigen kohlige Chondrite, von denen angenommen wird, dass sie in den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels entstanden sind, einen Wassergehalt von manchmal mehr als 10 % ihres Gewichts, während gewöhnliche Chondrite oder gar Enstatit-Chondrite vom inneren Rand des Asteroidengürtels weniger als 0,1 % ihres Gewichts an Wasser enthalten. Die Planetesimale sollten dementsprechend noch weniger Wasser enthalten haben. Zudem wird angenommen, dass bei der Akkretion der Planetesimale zu den Planeten und dem Verlust der Uratmosphäre nochmals große Mengen des ursprünglich vorhandenen Wassers verloren gingen. Deswegen wird heute vielfach angenommen, dass der überwiegende Teil des heutigen irdischen Wassers aus den äußeren Bereichen des Sonnensystems stammt.

Extraterrestrische Quellen

Ein rein kometarer Ursprung des Wassers ist nach Messung des Isotopenverhälnisses von Wasserstoff in den drei Kometen Halley, Hyakutake und Hale-Bopp durch Forscher wie David Jewitt unwahrscheinlich, da demnach das Verhältnis von Deuterium zu Protium (D/H-Verhältnis) von Kometen etwa doppelt so hoch ist wie in ozeanischem Wasser. Nicht klar ist dabei allerdings, ob diese Kometen repräsentativ für Kometen aus dem Kuipergürtel sind. Nach A. Morbidelli et al. (Meteoritics & Planetary Science 35, 2000, S. 1309–1329) kommt der größte Teil des heutigen Wassers von einigen im äußeren Asteroidengürtel geformten Protoplaneten, die auf die Erde stürzten, wofür das D/H-Verhältnis von kohligen Chondriten spricht. Wassereinschlüsse in kohligen Chondriten zeigen ein ähnliches D/H-Verhältnis wie ozeanisches Wasser.

Rolle der Lebewesen

In den Urozeanen vorkommender Schwefelwasserstoff und in der Uratmosphäre vorhandenes Kohlendioxid wurde von autotrophen Schwefelbakterien (Prokaryoten) unter Zufuhr von Lichtenergie zum Aufbau organischer Verbindungen genutzt, wobei Wasser und Schwefel entstanden: : \mathrm (Photosystem I). Die heute größte Menge an Wasser wird biochemisch durch Mineralisation und Photosynthese (Guttation, Transpiration) synthetisiert.

Literatur


- Jörn Müller, Harald Lesch (2003): Woher kommt das Wasser der Erde? - Urgaswolke oder Meteoriten. Chemie in unserer Zeit 37(4), S. 242 – 246, ISSN 00092851 Kategorie:Erde Kategorie:Wasser

Wasserdampf

In der Umgangssprache versteht man unter Wasserdampf meist die sichtbaren Dampfschwaden von teilweise bereits kondensierendem Wasserdampf (Nassdampf), wie er auch als Nebel oder in Wolken vorkommt. Im technisch-naturwissenschaftlichen Kontext ist Wasserdampf gasförmiges Wasser, das in diesem Aggregatzustand unsichtbar ist wie Luft. Wasserdampf ist chemisch äußerst stabil und wird nur durch sehr aggressive Reagenzien wie zum Beispiel Fluor oder glühenden Kohlenstoff angegriffen.

Entstehung und Zustände

glühenden Kohlenstoff Bei einem normalen Umgebungsdruck von 1 atm (= 101,325 kPa) siedet Wasser bei 100° Celsius. Wird dem Wasser darüber hinaus Energie (Wärme) zugeführt, verdampft es, ohne dass es zu einem weiteren Temperaturanstieg kommt. Aus 1 Liter (entsprechend 1 kg) Wasser entstehen 1,7 m³ Wasserdampf, wofür eine Energiezufuhr von 2250 kJ benötigt wird. In Gleichgewichtszustand entspricht der Dampfdruck immer dem äußeren Druck (ggf. Umgebungsdruck). Die zugeführte Energie erhöht die innere Energie des Dampfes und leistet gegenüber dem Umgebungsdruck eine Verschiebearbeit W. : \ W = p \cdot \Delta V = ^3 = Beide Beiträge ergeben die Verdampfungsenthalpie H, die sich in einem  Enthalpie-Entropie-Diagramm (h-s-Diagramm) als Differenz auf der y-Achse ablesen lässt. Das hier abgebildete T-s-Diagramm stellt die für die Verdampfung notwendige Wärme in Form der gepunkteten blauen Fläche dar. Ebenso lässt sich dabei der Zuwachs an Verdampfungsentropie \triangle Sermitteln:
= Verdampfungswärme bzw. Verdampfungsenthalpie
= Siedetemperatur in K \triangle S = \frac \triangle S = \frac = 6,0297 \; \mathrm
Entsprechend dem Phasendiagramm siedet Wasser bei einem Luftdruck von 0,4 bar, wie er beispielsweise auf dem Mount Everest gegeben ist, schon bei etwa 75 °C. Die aufzuwendende Verdampfungswärme ist jedoch größer, ebenso die Volumenzunahme des Dampfes. Mit steigendem Druck nimmt die Verdampfungswärme des Wassers entsprechend den kleiner werden Flächen im T-s-Diagramm ab, bis sie im kritischen Punkt gleich Null ist.

Erscheinungsformen

kritischen Punkt Der Dampfdruck des Wassers ist temperaturabhängig, bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes spricht man von Verdunstung. In gesättigter Umgebungsluft stellt sich ein Gleichgewicht zwischen verdunstendem Wasser und kondensierendem Wasserdampf ein. Durch die ständige Luftbewegung trocknet Wäsche im Freien recht schnell, da die abgekühlte und gesättigte Umgebungsluft durch wärmere Luft verdrängt wird. Die Übergangsbedingungen zwischen flüssigem Wasser und Wasserdampf sind in der Siedepunktkurve des Zustandsdiagramms dargestellt, welche in der rechten Abbildung dargestellt ist. Wenn man Wasser in einer kälteren Umgebung unter Zufuhr von Wärme verdampft, kondensieren Teile des gasförmigen Wassers wieder zu feinsten Tröpfchen. Der Wasserdampf besteht dann aus diesen und gasförmigem, unsichtbarem Wasser. Diese Mischung bezeichnet man als Nassdampf, den man zum Beispiel beim Wasserkochen sehr gut sehen kann. Im T-s-Diagramm erstreckt sich der Bereich des Nassdampfes bis zum kritischen Punkt bei 374 °C und 221,2 bar. Oberhalb dieser Temperatur sind Wasserdampf und flüssiges Wasser in ihrer Dichte nicht mehr voneinander zu unterscheiden, weshalb man diesen Zustand „überkritisch“ nennt. Überkritisches Wasser hat chemisch gesehen besonders aggressive Eigenschaften. Es wurden daher Versuche unternommen, mit dessen Hilfe biologisch schwer abbaubare organische Schadstoffe, wie z.B. Dioxine, PCB etc., hydrolytisch zu spalten. Unterhalb des kritischen Punktes ist der Wasserdampf folglich „unterkritisch“, wobei er sich in einem Gleichgewicht mit dem flüssigen Wasser befindet. Wird er in diesem Bereich nach dem vollständigen Verdampfen der Flüssigkeit über die zugehörige Verdampfungstemperatur weiter erwärmt, so entsteht „überhitzter Dampf“ oder „Heißdampf“. Diese Form des Dampfes enthält keinerlei Wassertröpfchen mehr und ist in seinem physikalischen Verhalten ebenfalls ein Gas und nicht sichtbar. Der Grenzbereich zwischen Nass- und Heißdampf heißt „Sattdampf“ oder in Abgrenzung zum Nassdampf gelegentlich auch „Trockendampf“. Auf diesen Zustand sind die meisten Tabellenwerte über Wasserdampf bezogen. Der Inhalt des Nassdampfes an flüssigem Wasser ist durch den Massenanteil x gekennzeichnet, der sich mit folgender Formel berechnen lässt: x = \frac Eine besondere Bedeutung kommt den beiden Grenzkurven x = 0 und x = 1 im T-s-Diagramm zu, die sich im kritischen Punkt treffen: Die Kurve x = 0 grenzt das Gebiet der Flüssigkeit vom Nassdampf ab, während die Kurve x =1 den Nassdampf vom Heißdampf trennt und gleichzeitig den Zustand des Sattdampfes markiert. Andere Bezeichnungen für die Kurve x=0 sind Siedelinie oder untere Grenzlinie, die Kurve x=1 wird auch Taulinie, Sattdampfkurve oder obere Grenzlinie genannt. Die Schreibweise mit x für den Massenbruch ist hierbei nicht einheitlich definiert, da vor allem in der Chemie der Massenanteil mit w angegeben wird und x hier mehrheitlich für den Stoffmengenanteil steht. Da beide Größen ineinander umrechenbar sind und sich in den Grenzwerten 0 und 1 gleichen, spielt dies hier eine untergeordnete Rolle. Gasförmiger oder überhitzter Wasserdampf ist, wie die meisten Gase, farblos und damit unsichtbar. Nassdampf ist durch die mitgerissenen Wassertropfen dagegen sichtbar. Bei Kontakt mit hinreichend kühler Umgebungsluft kommt es zur Unterschreitung des Taupunktes und folglich zu einer Kondensation weiterer feinster Wassertropfen. An ihnen wird Licht gestreut, so dass dadurch die Existenz des Wasserdampfs in der Luft sichtbar wird.

Tabellen, Diagramme und Formeln

Wegen seiner enormen Bedeutung für die Energiewirtschaft zählt Wasserdampf zu den am besten erforschten Stoffen innerhalb der Thermodynamik. Seine physikalischen Eigenschaften wurden durch Messungen und Berechnungen bestimmt und in umfangreichen Tabellenwerken, den so genannten Wasserdampftafeln erfasst.

T-s-Diagramm

Im Entropie-Temperatur-Diagramm ist klar zu erkennen, dass beim Übergang von Flüssigkeit zu Dampf die Entropie zunimmt. Dies entspricht der Anschauung, dass die Teilchen einer Flüssigkeit wesentlich geordneter sind als die chaotische Vermengung der Teilchen bei einem Gas. Auf Grund dieses Sachverhaltes wird die Entropie auf der x-Achse aufgetragen. Eine weitere Besonderheit des Diagramms ist seine Eigenschaft, die zur Verdampfung des Wassers notwendige Wärmemenge als Fläche darzustellen. Mit der Beziehung: ΔH = T · ΔS ergibt sich für die Verdampfungsenthalpie eine Rechteckfläche, die zwischen T = 0 K und der jeweiligen Verdampfungsgeraden aufgespannt wird.

h-s-Diagramm

Bei einem Mollier-Diagramm wird die Entropie des Dampfes auf der x-Achse und die zugehörige Enthalpie auf der y-Achse aufgetragen. Die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des Wasserdampfes lassen sich hier nicht so einfach interpretieren, jedoch können die zur Zustandsänderung des Dampfes nötigen Wärmemengen, also beispielsweise die Verdampfungsenthalpie, direkt von der y-Achse abgelesen werden.

Magnus-Formel

Eine Näherungsformel für die Berechnung des Sättigungsdampfdruckes in Abhängigkeit von der Temperatur ist die Magnus