JCF Marburg

Das Forum Perpetuum wurde im Rahmen des Chemikums Marburg ins Leben gerufen. Während der Projektphasen des Chemikums boten wir regelmäßig Workshops für interessierte Schüler der Klassen 10-13 zu verschiedenen spannenden Themen der Chemie an.

Im Zuge des Umzugs und der Umstrukturierung des Chemikums und des sinkenden Interesse der Schulen an den Workshops, wurde das Forum Perpetuum nun für eine unbestimmte Dauer eingestellt.

Es wurden bisher Workshops zu den folgenden Themen angeboten:

Zuckerchemie:

Der theoretische Teil des Workshops beschäftigte sich mit den Eigenschaften von Zuckern und Zuckerersatzstoffen und den Unterschieden zwischen ihnen. Des weiteren wurde die historische Entwicklung der Herstellung von Zuckerersatzstoffen, insbesondere die des Saccharins, betrachtet.

Im experimentellen Teil wurde die organische Synthese des Zuckerersatzstoffes Saccharin aus Toluolsulfonamid sowie die Aufreinigung dieses Zuckerersatzstoffes durchgeführt. Anschließend erfolgte die Analyse des synthetisierten Produktes und der Vergleich mit industriell produzierten Substanzen mittels Dünnschicht-Chromatographie. Dieser analytische Test wurde auch an handelsüblichen Nahrungsmitteln durchgeführt und ausgewertet.

Synthese und computerchemische Analyse von Ferrocen:

Der experimentelle Teil des Workshops beschäftigte sich mit der Synthese der Sandwichverbindung Ferrocen. Die ungewöhnlich stabile metallorganische Verbindung Ferrocen besteht aus einem zentralen Eisen(II)-Kation, das sandwichartig von zwei Cyclopentadienyl-Ringen (C5H5) umgeben ist. Die Startverbindung der Synthese war Cyclopentadien, das zunächst mit Kaliumhydroxid zu dem Cyclopentadienyl-Anion und anschließend mit Eisen(II)-Chlorid zu Ferrocen umgesetzt wurde.

Im computerchemischen Teil wurden Untersuchungen zur Struktur von Ferrocen durchgeführt.

Fluoreszenzspektroskopie im Schuhkarton:

Im theoretischen Teil des Workshops wurden die Grundlagen des Phänomens Fluoreszenz behandelt. Dabei wurde auf die elektronische Struktur von Molekülen eingegangen, um die Prozesse bei der Bestrahlung eines Moleküls mit Licht zu erklären.

Im experimentellen Teil wurde in Partnerarbeit ein Fluoreszenzspektrometer im Schuhkarton mit haushaltsüblichen Mitteln gebaut, mit dem das Phänomen Fluoreszenz anhand von Lösungen aus Textmarker-Farben beobachtet werden konnte. Des weiteren wurde die Fluoreszenz von Chinin (z.B. ''Tonic Water'') mit einem echten Floureszenzspektrometer beobachtet.

Vom DC Spot zur Zielstruktur:

Im theoretischen Teil des Workshops wurden Möglichkeiten behandelt, die einem Chemiker heutzutage zur Verfügung stehen, um zu zeigen, dass es sich bei dem dargestellten Produktes wirklich um die gewünschte Molekülstruktur handelt.

Im praktischen Teil wurden in kleinen Gruppen verschiedenen Stoffgemische mit Hilfe der Säulenchromatographie aufgetrennt. Anschließend wurde zusammen die Struktur der getrennten Verbindungen mittels moderner spektroskopischer Methoden erarbeitet. Dazu wurden die Stoffe mit einem NMR(''Nuclear Magnetic Resonance'')-Gerät und einem IR(Infrarot)-Spektrometer vermessen und die Ergebnisse am Computer mit einer geeigneten Software analysiert.

Synthese im Alltag eines Organikers:

Ziel dieses Workshops war, einen Einblick in die Arbeitsweise eines organischen Chemikers zu geben. Es wurde das praktische Arbeiten unter sauerstoff- und wasserfreien Bedingungen, sowie Methoden zur Reaktionsverfolgung erlernt. Außerdem wurde eine Aufreinigung der Rohprodukte durchgeführt.

All dies wurde anhand einer Syntheseroute durchgeführt, bei der zunächst eine metallorganische Gringnardverbindung unter Luft- und Wasserausschluss hergestellt wurde. Im nächsten Schritt wurde Aceton an das Metallorganyl addiert und der enstandene Alkohol isoliert. Anschließend erfolgte eine säurekatalysierte Eliminierung, sodasss aus dem Alkohol ein Olefin gebildet wurde. Dieses Olefin wurde abschließend destillativ aufgereinigt.

Protein-Biochemie:

Im theoretischen Teil des Workshops wurde die Herstellung von Proteinen, deren strukturelle Aspekte und in der Forschung angewandte Techniken besprochen.

Im praktischen Teil wurde ein Protein in einem E. coli Bakterien-Stamm exprimiert und mittels einer SDS-PAGE (sodium dodecylsulfate polyacrylamide gel electrophoresis) analysiert.

Computerchemie:

Ziel des Workshops war, eine Vorstellung der Natur der chemischen Bindung zu vermitteln. Dazu wurden Rechnungen an einfachen Molekülen wie dem Wasserstoffmolekül (H2), Ethan (C2H6) und Ethen (C2H4) durchgeführt. Des weiteren wurden die Prozesse der Bindungsbildung und des Bindungsbruches am Beispiel der Nucleophilen Substitution untersucht.

Chemie des Eisens – von Nanoferrit bis Metallorganyl:

Im theoretischen Teil des Workshops wurden Eigenschaftendes Eisens anhand von Ferrofluiden und der Verbindung Ferrocen besprochen. Ferrofluide sind in einem Lösungsmittel suspendierte Partikel mit einer Größe im Nanometerbereich. Sie zeigen sehr interessante magnetische Eigenschaften und bilden eine igelartige Struktur in der Nähe eines Permanentmagneten aus. Ferrocen ist eine Metallorganische Verbinsung, die aus einem zentralen Eisen(II)-Kation besteht, das sandwichartig von zwei Cyclopentadienyl-Ringen (C5H5) umgeben ist.

Der praktische Teil beschäftigte sich dann mit der Herstellung dieser beiden Eisen-Spezies.