Chemie für alle Jahreszeiten E-Book

Georg Schwedt

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2012

Seitenzahl: 254

Beschreibung

Mit bewährt einfachen Experimenten führt Erfolgsautor Georg Schwedt seine Leser diesmal durch die vier Jahreszeiten. Gegenstand der Versuche in seinem neuen Buch sind die jahreszeitlich typischen Pflanzen und ihre natürlichen Inhaltsstoffe. Anschaulicher als mit der bunten Welt der pflanzlichen Farb- und Geschmacksstoffe lässt sich Chemie kaum vermitteln. Obendrein werden auch Aspekte der allgemeinen Botanik und der Heilpflanzenkunde dargestellt. Bei allen Experimenten werden sowohl die Durchführung als auch der naturwissenschaftliche Hintergrund verständlich erläutert. Die Experimente können überwiegend auch im Freien durchgeführt werden, dort wo die Pflanzen wachsen. Die Beschreibung der Experimente ist angereichert mit Informationen zur Kulturgeschichte der einzelnen Pflanzen sowie mit ausgewählten Gedichten. Damit eignet sich das Buch besonders für einen spannenden, fächerübergreifenden Unterricht. Die wesentlichen Gruppen pflanzlicher Inhaltsstoffe erläutert Georg Schwedt in einem einführenden Kapitel. Lassen auch Sie sich faszinieren von Scharbockskraut und Löwenzahn, Mädesüß und Immergrün!

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

1 Pflanzenchemie – Biochemie der Pflanzen

1.1 Naturstoffe aus Pflanzen

1.2 Johann Wolfgang Goethe

1.3 Kräuterbücher

1.4 Pflanzen der Hildegard-Medizin

1.5 Schmeil und Kosch als frühe „Popularisierer“der Botanik

1.6 Das Naturstoff-Labor – Konzept, System und Praxis

1.7 Mineralstoffe

1.8 Organische Säuren

1.9 Kohlenhydrate

1.10 Fette Öle – ä(e)therische Öle

1.11 Pflanzenfarbstoffe

1.12 Pflanzenphenole und -phenolcarbonsäuren

1.13 Saponine

2 Frühling (März, April, Mai)

2.1 Der Haselstrauch – und seine „Kätzchen“

2.2 Forsythie – das Goldglöckchen

2.3 Märzveilchen – die Duftenden

2.4 Frühlings-Scharbockskraut - gegen Skorbut

2.5 Das Echte Lungenkraut – mit roten und blauvioletten Blüten

2.6 Zwiebelschale – Farbstoffe für Ostereier

2.7 Gemeiner Löwenzahn – die Pusteblume

2.8 Großes Schöllkraut – ein Mohngewächs

3 Sommer (Juni, Juli, August)

3.1 Gänseblümchen – Maßliebchen genannt

3.2 Schachtelhalm – ein Fossil mit scharfen Kanten

3.3 Weiße, gelbe, rote Blüten − über dem grünen Klee

3.4 Klatschmohn – der Feuer-Mohn

3.5 Rhabarber – mit Anthrachinonen und Oxalsäure

3.6 Sauerampfer – mit dem „Sauerkleesalz“

3.7 Schafgarbe – nicht nur für Schafe

3.8 Echtes Labkraut mit dem Labferment

3.9 Mädesüß - mit Honigduft

3.10 Brenn- und Taubnessel

3.11 Kamille – von echt bis stinkend

3.12 Rainfarn

3.13 Gemeine Wegwarte – die blaue Blume am Wegesrand

3.14 Blut- und Gilb-Weiderich

3.15 Weidenröschen – das Schmalblättrige

4 Herbst (September, Oktober, November)

4.1 Laubfärbung und Laubfall

4.2 Weinlaub – rote Blätter

4.3 Holunderbeeren: Anthocyane und Flavonoide

4.4 Hagebutten: Carotin und Lycopin

4.5 Weintrauben/-beeren: Anthocyane, Flavonoide und Gerbstoffe

4.6 Kartoffeln – die Erdäpfel

4.7 Die Echte Walnuss mit Juglon und Tanninen

4.8 Die Rosskastanie: Saponin Aescin und Stärke

4.9 Kiefern-/Fichtenzapfen: Tannine und Lignine

5 Winter (Dezember, Januar, Februar)

5.1 Immergrün: Lebensbaum und Efeu

5.2 Grünkohl/Braunkohl – der Kohl mit vielen Namen

5.3 Zitrusfrüchte – aus heißen Ländern

5.4 Banane – seit dem Altertum bekannt

5.5 Möhre/Karotte – die gelbe Rübe

5.6 Gewürze aus fernen Ländern

5.7 Baumrinden und -hölzer

Anhange 1

Anhange 2

Anhange 3

Register

Author address

200 Jahre Wiley – Wissen für Generationen

John Wiley & Sons feiert 2007 ein außergewöhnliches Jubiläum: Der Verlag wird 200 Jahre alt. Zugleich blicken wir auf das erste Jahrzehnt des erfolgreichen Zusammenschlusses von John Wiley & Sons mit der VCH Verlagsgesellschaft in Deutschland zurück. Seit Generationen vermitteln beide Verlage die Ergebnisse wissenschaftlicher Forschung und technischer Errungenschaften in der jeweils zeitgemäßen medialen Form.

Jede Generation hat besondere Bedürfnisse und Ziele. Als Charles Wiley 1807 eine kleine Druckerei in Manhattan gründete, hatte seine Generation Aufbruchsmöglichkeiten wie keine zuvor. Wiley half, die neue amerikanische Literatur zu etablieren. Etwa ein halbes Jahrhundert später, während der „zweiten industriellen Revolution“ in den Vereinigten Staaten, konzentrierte sich die nächste Generation auf den Aufbau dieser industriellen Zukunft. Wiley bot die notwendigen Fachinformationen für Techniker, Ingenieure und Wissenschaftler. Das ganze 20. Jahrhundert wurde durch die Internationalisierung vieler Beziehungen geprägt – auch Wiley verstärkte seine verlegerischen Aktivitäten und schuf ein internationales Netzwerk, um den Austausch von Ideen, Informationen und Wissen rund um den Globus zu unterstützen.

Wiley begleitete während der vergangenen 200 Jahre jede Generation auf ihrer Reise und fördert heute den weltweit vernetzten Informationsfluss, damit auch die Ansprüche unserer global wirkenden Generation erfüllt werden und sie ihr Ziel erreicht. Immer rascher verändert sich unsere Welt, und es entstehen neue Technologien, die unser Leben und Lernen zum Teil tiefgreifend verändern. Beständig nimmt Wiley diese Herausforderungen an und stellt für Sie das notwendige Wissen bereit, das Sie neue Welten, neue Möglichkeiten und neue Gelegenheiten erschließen lässt.

Generationen kommen und gehen: Aber Sie können sich darauf verlassen, dass Wiley Sie als beständiger und zuverlässiger Partner mit dem notwendigen Wissen versorgt.

William J. Pesce

President and Chief Executive Officer

Peter Booth Wiley

Chairman of the Board

Autor

Prof. Dr. G. Schwedt

Landsberger Str. 29

53119 Bonn

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Vorwort

Wer heute ein einführendes Lehrbuch der Botanik (z. B. von Dieter Heß: Allgemeine Botanik – UTB basics, Ulmer, Stuttgart 2004 oder das umfangreichere Werk von U. Lüttge, M. Klue, G. Bauer: Botanik, 5. Aufl., Wiley-VCH, Weinheim 2005) in die Hand nimmt, wird schon beim Blättern feststellen, dass in den Abbildungen chemische Formeln einen wesentlichen Umfang einnehmen. Allgemeine Botanik ist vor allem auch eine Biochemie der Pflanze.

In diesem Buch werden auf einfache Weise durchführbare Versuche beschrieben, welche die Entdeckung von wesentlichen Pflanzeninhaltsstoffen ermöglichen. Verbunden wird damit sowohl eine Einführung in die Naturstoffchemie als auch eine allgemeine Botanik und auch Heilpflanzenkunde. Ergänzend wird jeweils anhand von Zitaten aus historischen Büchern auf die Kulturgeschichte der jahreszeitlich ausgewählten Pflanzen eingegangen. Zu einzelnen Pflanzen bzw. den Jahreszeiten wurden auch Gedichte ausgewählt, welche eine spezielle Blütenlese darstellen sollen – oder, wie es in einer Anthologie heißt, die „dazu einladen möchte, Blumen, Blüten und Gärten einmal mit dem geistigen Auge des Dichters zu betrachten“ (Gudrun Bull – s. Literaturverzeichnis).

Das Labor zu den vier Jahreszeiten soll auch den Ausspruch Liebigs deutlich werden lassen: „Chemie ist alles – nichts geht ohne Chemie“. Die vorgestellten Experimente erfordern nur jeweils wenig an Pflanzenmaterial. Es werden nur allgemein verbreitete Pflanzen verwendet. Es werden Anregungen zu Versuchen gegeben, die über die ausführlich beschriebenen Beispiele hinausgehen. Sie sollen auch zu botanischen Exkursionen, zur Entdeckung bekannter und für den Einzelnen auch unbekannter Pflanzen anregen. Die Experimente sind überwiegend für eine Durchführung im Freien geeignet, auch in einem Schulgarten oder sogar Botanischen Garten – so wie bereits Goethe in seinem Garten in Weimar mit Pflanzenextrakten (-farben) experimentierte (s. Kapitel 1).

Die chemische Ausrüstung wird in Kapitel 1.6 beschrieben. Zur Pflanzenpräparation werden ein (Taschen)Messer (oder Rasierklinge, in einem Korken gehaltert), eine Nadel (ebenfalls in einem Halter wie z. B. einem Holzstab) sowie eine Pinzette benötigt.

Georg Schwedt, Januar 2007

Einleitung – ein persönlicher Rückblick

Meine erste Veröffentlichung vor fast fünfzig Jahren – in der Jugendzeitschrift Rasselbande in der Ausgabe vom 8. Oktober1958 –, erschien nicht über ein chemisches Thema, sondern zur Botanik. Ich war damals Schüler der 9. Klasse im Gymnasium. Der Titel lautete: Verwehte Blätter… So legt man ein Herbarium an. Das Interesse an der Botanik hat bis heute angehalten, auch wenn ich Chemiker geworden bin. Im Nebenfach habe ich an der damaligen TH Braunschweig aber auch Botanik studiert. Mein Lehrer (und Prüfer im Vordiplom für Botanik als Nebenfach) war Joachim Bogen, der die ersten populärwissenschaftlichen Bücher zur molekularen Biologie („Exakte Geheimnisse: Knaurs Buch der modernen Biologie“, München 1967) und Biotechnologie in den 1960 er Jahren geschrieben hat.

Mein Manuskript aus dem Jahr 1958 war damals offensichtlich von der Redaktion bearbeitet worden. Der gedruckte Text lautete:

„… Jetzt, wo draußen die Blätter fallen, ist es gerade Zeit, um es auch einmal zu versuchen [eine Blattsammlung anzulegen]. Eurer Phantasie sind dabei keine Grenzen gesetzt. Vielleicht bekommt ihr dabei auch Lust, euch ein richtiges Herbarium anzulegen. Jungreporter Georg Schwedt besitzt ein solches Herbarium. Lest einmal was er schreibt.

Immer wieder erfreut man sich an den schönen Pflanzen im Wald, auf der Wiese oderim Garten. Manche kennt man auch mit Namen, aber – wir wollen ganz ehrlich sein – viele auch nicht. Die Blütenpracht dauert leider nicht das ganze Jahr an, doch wir könnenuns in einem Herbarium zu jeder Jahreszeit die schönsten Pflanzen betrachten. (Übrigens,Herbarium heißt Pflanzensammlung.)

Was gehört zum Pflanzensammeln? Zunächst ein Bestimmungsbuch, in dem alle Pflanzen beschrieben und abgebildet sind. In einigen Buchhandlungen kann man es vielleichtantiquarisch, also gebraucht, ganz billig bekommen. Weiter benötigen wir eine Lupe undeine Pinzette. Wer noch Geld übrig hat, kann sich auch eine Presse kaufen. Sie besteht auszwei Metallgittern, die durch Federn zusammengezogen werden.Zwischen die beiden Gitter kommt ein Packen Zeitungspapier und in Löschpapier gebettet die zu pressende Pflanze. (…) Habt ihr keine Pflanzenpresse, so braucht ihr das Herbarium nicht aufzugeben.Wer die Pflanzen unter ein recht dickes Buch (Lexikon) legt, kann sie ebensogut,bügeln‘.

Wie ein richtiger Pflanzensammler seine Bogen anlegt, seht ihr auf den Fotos. Dazunoch einige Tips: Sammelt nie alles durcheinander , sondern sucht euch ein Pflanzengebietaus. Ich sammele zum Beispiel nur die Pflanzen meiner engeren Heimat. [Mein Herbarium aus dieser Zeit existiert noch. G.S.] Aber es lassen sich auch nur Moose, Gräser, Farne,Kräuter, Gartenblumen usw. zusammenstellen. Achtet jedoch immerdarauf , daß ihr keine geschützten Pflanzen abpflückt, wie beispielsweise die Orchideenarten oder in den Alpen das Edelweiß.Zum Pflanzenschänder will doch niemand von uns werden!

Abbildung 1. Blatt aus dem Herbarium des Autors Georg Schwedt

Lauft auch nicht den ganzen Tag mit den ausgegrabenen Pflanzen im Kasten umher.Alle Pflanzen sollen so frisch wie möglich zwischen Löschpapier und Zeitungen gepreßt werden. Aber nie zu stark , plätten‘. Wir wollen die Pflanzen ja nicht zerquetschen! Sehr saftreiche Gewächse lassen sich durch kurzes Eintauchen in heißes Wasser abtöten. Zum Schutzgegen Insektenfraß werden die Pflanzen in großen Herbarien vor dem Pressen in einer alkoholischen Quecksilberchloridlösung(sic!)vergiftet. Doch für uns genügt es, wenn wir dasHerbarium regelmäßig durchsehen und lüften. Wessen Pflanzensammlung besondersschön aussehen soll, der kann die Sammelbogen noch mit Zellophan oder einer durchsichtigen Kunststofffolie staubdicht überziehen [so wie vom Autor selbst durchgeführt, wodurch das Herbarium bis heute gut erhaltene Pflanzen aufWeist. G.S.].

Solange der Winter noch keinen Einzug gehalten hat, ist es nie zu spät, sich ein Herbarium anzulegen.“

Das Anlegen eines Herbariums ist aus „der Mode gekommen“. Die beschriebene Arbeitsweise, die vor allem noch detaillierter durch die folgenden Bildunterschriften vermittelt wurde, gilt jedoch bis heute.

Die Texte der Bildunterschriften lauteten:

„Arbeitsgeräte der Pflanzensammler sind Bestimmungsbuch, Lupe und Pinzette. Diegepreßten Pflanzen werden auf einheitlich große Zeichenkartons gelegt und mit Papierstreifen und Klebstoff befestigt. Auf jeden Bogengehört ein Zettel mit Namen der Pflanze,Fundort,Datum, Namen des Sammlers und möglichem Verwendungszweck der Pflanze.In einer Mappe oder einem Aktendeckel werden die fertigen Bogen aufbewahrt.

Manche Pflanzensammler nehmen auf ihren Wanderungen eine Presse mit, um diePflanzen sofort „trocken zu plätten“. Als ,, Bügeltuch“eignet sich jedes Papier , das Feuchtigkeit aufsaugt.“

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Pflanzenchemie – Biochemie der Pflanzen

Als Naturstoffe bezeichnet man alle in der Natur vorkommenden, im Allgemeinen organischen Verbindungen. Sie können aus Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren isoliert werden. In der Wissenschaftsgeschichte wird der Beginn der Naturstoffchemie häufig auf das Jahr 1785 datiert, als Carl Wilhelm Scheele (1742–1786) mehrere Pflanzensäuren, Oxal-, Citronen- und Weinsäure durch Fällung als schwer lösliche Calciumbzw. Bleisalze in reiner Form gewann. Erste klassische Ansätze zu einer Pflanzenphysiologie – heute als Biochemie der Pflanzen – sind schon im 18. Jahrhundert zu verzeichnen. Da sich die dafür notwendigen Hilfswissenschaften aber erst im 19. Jahrhundert entwickelten, begann eine systematische Wissenschaft auch erst parallel zu deren Fortschritten.

Die Naturstoffchemie wird auch als spezielle organische Chemie, als deskriptive Biochemie bezeichnet, die sich mit der Isolierung, Strukturaufklärung, der Synthese und mit den chemischen Eigenschaften der in Organismen vorkommenden Stoffe beschäftigt. Die dynamische Biochemie widmet sich dem Studium der Stoffwechselprozesse und deren Regulationsmechanismen. Als Wurzel der Naturstoffchemie gilt der Pharmakognosie, die Drogenkunde. Inhaltsstoffe pflanzlicher Drogen wurden schon im Altertum zu Heilungszwecken verwendet. Klostergärten mit ihren Heil- und Gewürzpflanzen waren die Zentren des Mittelalters, in denen das Wissen über die Wirkung von Naturstoffen gesammelt wurde.