Bildung & Gesellschaft

<p>Seit 20 Jahren gilt das Chemiewaffenübereinkommen. Deutschland steht hierbei in internationaler Verantwortung.</p>
<p>Im Jahr 1997 trat das Chemiewaffenübereinkommen (CWÜ) in Kraft. Die durch das Abkommen geschaffene und 2013 mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnete Organisation für das Verbot chemischer Waffen (OVCW) feiert dies – zu Recht – mit einer Sonderwebsite.<sup>1)</sup></p><p>Aber Meldungen über Einsätze chemischer Waffen in Syrien und im Irak sowie der Auftragsmord am Nordkoreaner Kim Jong-nam am Flughafen Kuala Lumpur mit dem Nervengift VX zeigen, dass Chemiewaffen zwar verboten, aber längst nicht verschwunden sind. Syriens Erklärungen zu seinem Chemiewaffenprogramm weisen auch nach jahrelangen Untersuchungen und Nachmeldungen unverändert große Lücken und Ungereimtheiten auf.</p><p>Chemiewaffen muss man deklarieren und darf sie nur so lange besitzen, wie es für deren umweltgerechte Entsorgung nötig ist. Nur drei Staaten haben heute noch offiziell Chemiewaffen: Libyen, Russland und USA. Die libyschen Chemiewaffen sollen noch dieses Jahr in Deutschland vernichtet werden, Russland braucht noch bis 2018 und in den USA wird es wohl nicht vor 2023 so weit sein.</p><p>Dass nach dem Zweiten Weltkrieg Chemiewaffen – als Atombombe des kleinen Mannes – nicht nur von Gamal Nasser, Muammar Gaddafi, Saddam Hussein, sondern auch von Seiten Baschar al-Assad (Chlorgas) und der Terrorgruppe Islamischer Staat eingesetzt wurden, ist für die meisten Staaten erwiesen. Die OVCW untersucht, was am 4. April 2017 bei einem Luftangriff auf den von Rebellen gehaltenen syrischen Ort Khan Scheikhun geschah. Zahlreiche Menschen starben nachweislich an Sarin oder einem sarinähnlichen Stoff. Wie schon im Jahr 2013 glaubt die Mehrheit der Staaten, Assads Regime habe das Gift eingesetzt.</p><p>US-Präsident Donald Trump reagierte auf den neuerlichen Vorfall mit einem Marschflugkörperangriff auf einen syrischen Flugplatz. Das brachte in den USA innenpolitisch Zustimmung und wurde vom deutschen Außenminister „nachvollziehbar“ genannt. Russland dagegen behauptet, die Kampfstoffe hätten Rebellengruppen gehört. Dass das strikte Verbot des Chemiewaffenübereinkommens nicht durch Gleichgültigkeit bei Verstößen ausgehöhlt werden darf, ist Konsens – auch bei denen, die ablehnen, dass US-Präsidenten in Syrien rote Linien ziehen.</p><h2>Dual Use und Kontrolle</h2><p>Es liegt im Eigeninteresse besonders derjenigen Staaten, die – wie Deutschland – führende Exporteure der chemischen Industrie und Biotechnik sind, die Verbreitung von chemischen und biologischen Waffen durch Exportkontrolle zu verhindern, ohne den legitimen Handel mit chemischen Gütern einzuschränken. In der „Australischen Gruppe“ haben sich dazu informell 40 Staaten sowie die Europäische Kommission zusammengetan. Auch ein Responsible-Care-Programm der Chemieunternehmen soll verhindern, dass Chemikalien missbräuchlich verwendet werden. In diese Richtung geht auch der von der EU-Kommission erarbeitete Vorschlag einer neuen Dual-Use-Verordnung der Europäischen Union.</p><p>In einer Catch-all-Klausel soll der Rechtsgedanke des für Geldwäsche eingeführten Prinzips der Due-Diligence-Prüfung über bestimmte Güterkontrolllisten hinausweisen und potenziell alle Waren erfassen, die in falschen Händen großen Schaden anrichten würden. Ähnlich wie im Sanktionsrecht wird die plausible Endverwendung (know your customer) zum Prüfbestandteil. Auch immaterielle Technologietransfers (intangible technology transfer, ITT) unterliegen künftig der Risikoanalyse.<sup>2)</sup></p><h2>Ein Blick zurück</h2><p>Vor 100 Jahren setzten deutsche Truppen, erstmals am 12. Juli 1917, auf den Schlachtfeldern des Ersten Weltkriegs Senfgas ein (auch als Lost oder Gelbkreuz bezeichnet), ein geruchloses und kaum flüchtiges Kontaktgift, das durch explodierende Granaten wirksam auszubringen ist. Es drang durch alle porösen Gewebe und verätzte erst recht jeden unbedeckten Flecken Haut, einschließlich Augen, Lippen, Mund und Luftröhre. Entstandene Blasen platzten später auf und hinterließen offene Wunden, die im Feldspital nicht zu therapieren waren. 128 Tonnen Schwefel-Lost wurden an zwei Tagen bei Ypern gegen Briten und Franzosen verschossen; die taktische und moralische Wirkung dieser Art von Chemiewaffen war verheerend, weniger durch Todesfälle als durch die (Kräfte bindende) große Zahl Verletzter. Erst ein Jahr später, gegen Ende des Ersten Weltkriegs, waren auch die französische und britische Armee in der Lage, mit den gleichen Mitteln zurückschlagen.</p><p>Als humanitäre Lehre dieser traumatischen Menschheitserfahrungen verbot das Genfer Protokoll vom 17. Juni 1925 die „Verwendung von erstickenden, giftigen oder ähnlichen Gasen sowie von bakteriologischen Mitteln im Kriege“. Einseitige Erklärungen zahlreicher Staaten ließen jedoch den Zweitschlag zu: Die eigene Zurückhaltung würde enden, wenn die gegnerische Konfliktpartei selbst gegen die Verbote verstieße. Japan setzte im Jahr 1937 auf breiter Basis Giftgas bei seinen kolonialen Eroberungszügen in der Mandschurei ein. Deutschland entwickelte die neuen Kampfstoffe Tabun und Sarin, nutzte sie aber für die Kriegführung nicht mehr. Zunächst nicht, weil das den Vormarsch der eigenen – konventionell überlegenen – Truppen gefährdet hätte und später nicht, weil die Alliierten die Lufthoheit hatten und Gegenschläge auf deutsche Städte drohten.</p><p>Das Gleichgewicht des Schreckens bei den Massenvernichtungswaffen und die geringe militärische Nutzbarkeit biologischer Waffen machte noch in Zeiten des Kalten Kriegs die Biowaffenkonvention von 1972 möglich: Ein absolutes Verbot der Entwicklung, Herstellung und Lagerung biologischer Waffen. Nicht nur der Einsatz, eine ganze Kategorie von Waffen wurde mit einem völkerrechtlichen Tabu belegt. Nach dem Fall der Mauer gelang es am 3. September 1992 der Genfer Abrüstungskonferenz, eine weitere Waffenkategorie völkerrechtlich zu ächten: mit der Chemiewaffenkonvention. Sie trat zum 29. April 1997 in Kraft und wuchs rasch an Mitgliedern – auf nun 192 Staaten; nur Nordkorea, Südsudan, Ägypten und Israel fehlen. Anders als bei den Biowaffen gilt: Vertrauen ist gut, Kontrolle besser. Dafür wurde eine selbstständige Organisation für das Verbot chemischer Waffen (OVCW) in Den Haag geschaffen, handelnd durch Vertragsstaatenkonferenz, Exekutivrat (41 Staaten) und Technisches Sekretariat.</p><p>Ein Verifikationsanhang zum Übereinkommen erläutert die Vertragspflichten. Die nationale chemische Industrie wird Kontrollen unterworfen, soweit sie relevante Chemikalien herstellt oder damit umgeht. Jeder Vertragsstaat muss Werke, die mit bestimmten Chemikalien umgehen, der OVCW melden und dort Inspektionen zulassen. Chemikalien werden abhängig von ihrer Gefährlichkeit in den Listen 1, 2 und 3 aufgeführt: Liste 1 betrifft chemische Kampfstoffe wie Loste, auf Liste 2 stehen Vorprodukte wie Thiodiglykol (S-Lost) mit geringer Nutzung für zivile Zwecke und auf Liste 3 Massenchemikalien wie das hochtoxische Phosgen oder Vorprodukte wie Triethanolamin.</p><h2>Deutschland und die OVCW</h2><p>Seiner historischen Verantwortung bewusst sieht sich Deutschland in besonderem Maße dem Gedanken der Abrüstung verpflichtet. Instrumente der internationalen Kooperation müssen zur Bewältigung der heutigen sicherheitspolitischen Herausforderungen fortentwickelt und eine Erosion der (europäischen) Rüstungskontrollarchitektur verhindert werden. Das deutsche Sicherheitsverständnis zielt nicht auf militärische Überlegenheit, sondern bevorzugt eine ganzheitliche Betrachtung. Dazu gehören die humanitären Anlässe für Migration und Flucht, „hybride Bedrohungen“<sup>3)</sup> und unsere Fremdwahrnehmung.</p><p>Ein seltener Erfolg gemeinsamer Diplomatie im Nahen Osten war, dass der Iran dazu bewegt werden konnte, sein Nuklearprogramm auf das in der Wiener Vereinbarung (Joint Comprehensive Plan of Action, JCPoA) geforderte Maß zurückzubauen. Ein multilaterales Vertragswerk spielte dabei eine Schlüsselrolle: der Nichtverbreitungsvertrag – Eckpfeiler und normative Grundlage für das nukleare Nichtverbreitungsregime.</p><p>Auch ein anderes Vertragswerk gilt es zu unterstützen: das Chemiewaffenübereinkommen und sein Tabu, das durch jeden Einsatz chemischer Waffen verletzt wird. Auch Chlor ist als Mittel der Kriegführung verboten: Jede Chemikalie, die „ungeachtet ihrer Herkunft oder der Art ihrer Produktion, durch ihre chemische Wirkung auf die Lebensvorgänge den Tod, eine vorübergehende Handlungsunfähigkeit oder einen Dauerschaden bei Mensch oder Tier herbeiführen können“.<sup>4)</sup> Auf Tabuverletzungen muss reagiert werden, unabhängig von der Zahl der Opfer im Vergleich zu den sonstigen Kampfhandlungen im Mittleren Osten.</p><p>Deutschland ist mit seinen Partnern in der OVCW entschlossen, das auch praktisch durchzusetzen. Der gemeinsame Untersuchungsmechanismus der OVCW und der Vereinten Nationen (Joint Investigative Mechanism, JIM) kam zu dem Schluss, dass das syrische Regime 2014 und 2015 in drei Fällen toxische Chemikalien einsetzte. Die Bundesregierung tut alles dafür, dass derartige Verstöße enden. Deutschland warb aktiv für eine entsprechende Entscheidung des OVCW-Exekutivrats, die am 11. November 2016 kam. Der Nachweis des JIM, dass der Islamische Staat (IS) für einen Senfgas-Einsatz in Syrien verantwortlich ist, sowie wiederholte Berichte zum Einsatz chemischer Waffen durch den IS im Irak führten der internationalen Staatengemeinschaft vor Augen, welche Gefahren vom Zugriff nichtstaatlicher und terroristischer Akteure auf Massenvernichtungswaffen ausgehen.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/UST0J9LJRZqLImj6tULP"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Ausrüstung eines Chemiewaffenkontrolleurs. <named-content>Foto: OVCW</named-content></figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/OXncZnSQxeY1zCRT8QEj"><figcaption><label>Abb. 2: </label>„Non-Violence“ – Bronzeskulptur von Carl Fredrik Reuterswärd vor dem UN-Hauptquartier in New York. <named-content>Foto: UN</named-content></figcaption></figure>
<h2>Wie Deutschland die OVCW unterstützt</h2><p><list list-type="simple"><list-item></list-item></list></p><p>Mitgliedsbeitrag Deutschlands: 4,2 Mio. Euro pro Haushaltsjahr (viertgrößter Beitrag der Mitgliedsstaaten, 6,4 % des Gesamtetats).</p><list-item><p>Eigene Auslandsvertretung für die OVCW.</p></list-item><list-item><p>Zwei designierte Referenzlabore der Bundeswehr: Wehrwissenschaftliches Institut für Schutztechnologien/ABC-Schutz (WIS) in Munster und das Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Bundeswehr (InstPharmToxBw) in München.</p></list-item><list-item><p>Sicherheitstrainings für die OVCW („Safe and Secure Approaches in Field Environments (SSAFE)“) in Hammelburg.</p></list-item><list-item><p>Engagement in Syrien: Beitrag zum VN-OVCW Joint Investigative Mechanism (JIM) (1,1 Mio. Euro);  Einzahlung in OVCW-Trustfunds for Syria Missions (600 000 Euro); Zerstörung von Reststoffen syrischer Chemiewaffen (Senfgas-Hydrolysat) durch die GEKA; Trustfund zur Zerstörung der syrischen Chemiewaffen (5 Mio. Euro).</p></list-item><list-item><p>Lieferung eines mobilen Labors in den Irak (2 Mio.).</p></list-item><list-item><p>Unterstützung bei Verifizierung und Vernichtung libyscher Chemiewaffen bei der GEKA (etwa 6 Mio. Euro).</p></list-item><list-item><p>Fast 367 Mio. Euro an Russland für Vernichtung von über 20 000 Tonnen chemischer Kampfstoffe.</p></list-item><list-item><p>Jährliche Kurse mit 24 Teilnehmern „Loss Prevention and Safety Promotion in Chemical Industry“ an der Universität Wuppertal (jährlicher Aufwand über 250 000 Euro).</p></list-item><list-item><p>Initiative „Richtlinie für Chemiker“, ähnlich dem „Eid des Hippokrates“, von Vertragsstaatenkonferenz Ende 2015 gebilligt und weltweit übernommen.</p></list-item><list-item><p>Finanzierung der Teilnahme von NGOs an der Vertragsstaatenkonferenz 2016 (15 000 Euro).</p></list-item><p></p><h2>Vitakasten</h2><p>Thomas Pfanne studierte an der FU Berlin Physik und Jura und trat nach kurzer Tätigkeit als Rechtsanwalt 1986 in den Auswärtigen Dienst. Er durchlief mehrere Posten im In- und Ausland, etwa in Ecuador, Frankreich, Russland, USA, Spanien und Bulgarien. Als Vertreter des Auswärtigen Amts nimmt er jährlich an den Treffen der OVCW-Mitgliedstaaten teil.</p><div><img src="https://media.graphcms.com/726GMn9THqyBmO7iLAgm">

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<ul><h2>Quellen und Anmerkungen</h2><li>
<sup>1 </sup><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://20years.opcw.org" target="_blank">https://20years.opcw.org</a></ext-link></li><li>
<sup>2 </sup><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.bafa.de/DE/Aussenwirtschaft/Chemiewaffenuebereinkommen/chemiewaffenuebereinkommen_node.html" target="_blank">www.bafa.de/DE/Aussenwirtschaft/Chemiewaffenuebereinkommen/chemiewaffenuebereinkommen_node.html</a></ext-link></li><li>
<sup>3 </sup>Hybride Bedrohungen: Flexible Mischformen offen oder verdeckt angewandter Konfliktmittel, welche die Schwelle zwischen den völkerrechtlich binären Zuständen Krieg und Frieden verwischen.</li><li>
<sup>4 </sup>Artikel II, Nr. 2, CWÜ</li><li>
<sup>5 </sup>Mehr zum Thema in den Nachrichten aus der Chemie: Nachr. Chem. 2014, 62, 1183 ; Nachr. Chem. 2015, 63, 1073; Nachr. Chem. 2015, 63, 1200.</li></ul>


Artikel

Abrüstung ohne Widerrede: Das absolute Verbot von Chemiewaffen

Seit 20 Jahren gilt das Chemiewaffenübereinkommen. Deutschland steht hierbei in internationaler Verantwortung. Im Jahr 1997 trat das Chemiewaffenübereinkommen (CWÜ) in Kraft. Die durch das Abkommen geschaffene und 2013 mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnete Organisation für das Verbot chemisch...

Prof.Dr.

<p>Der menschliche Organismus spaltet Azofarbstoffe – je nach Ausgangsstoff zu problematischen oder zu harmlosen aromatischen Aminen. Daher sind nur wenige dieser Farbstoffe für Lebensmittel zugelassen. Mit Brillantschwarz BN gefärbte Gummibärchen eignen sich als Ausgangsmaterial, um im Chemieunterricht die reduktive Spaltung der Azogruppe zu untersuchen.</p>
<p>Viele Alltagsprodukte enthalten Azofarbstoffe, unter anderem Textilien, Kosmetik, Leder und Lebensmittel. Aus der Menge an Azofarbstoffen, die produziert werden, sind allerdings nur wenige für Lebensmittel zugelassen: Tartrazin (E102), Gelborange S (E110), Azorubin (E122), Amaranth (E123), Cochenillerot A (E124), Allurarot AC (E129), Brillantschwarz BN (E151), Braun FK (E154), Braun HT (E155) und Litholrubin BK (E180).<sup>1)</sup> Ein wesentlicher Grund hierfür liegt in der Fähigkeit des menschlichen Körpers, Azofarbstoffe an der Azogruppe reduktiv in aromatische Amine zu spalten, etwa durch Darmbakterien oder durch Azoreduktasen in der Leber. Bei den Azofarbstoffen, die für Lebensmittel erlaubt sind, gilt das Gefahrenpotenzial als gering, da die entstehenden Amine gut wasserlöslich sind. Bei anderen Azofarbstoffen hingegen können aromatische Amine entstehen, die Harnblasenkrebs beim Menschen und Lebertumore im Tierversuch verursachen.</p><p>Trotzdem finden sich in importierten Nahrungsmitteln immer wieder Azofarbstoffe, die in der EU verboten sind. Beispiele sind rot-orangefarbene Sudanfarbstoffe in Gewürzen wie Curry, Paprikapulver und Kurkuma. Sie sollen die Farbe der Gewürze intensivieren und den Abbau der natürlichen Gewürzfarbe überdecken.</p><p>Potenziell krebserregende Azofarbstoffe in Textilien sind ebenfalls problematisch, da Hautbakterien diese Farbstoffe reduktiv spalten und die Haut so den kanzerogenen Aminbestandteilen ausgesetzt ist. Zudem diffundieren diese Amine durch die Haut und gelangen so in den Körper.<sup>2)</sup> Doch die Textilindustrie ignoriert das gesundheitsgefährdende Potenzial bestimmter Azofarbstoffe häufig – aus Profitgier, wegen mangelnder Kontrollen oder fehlender Richtlinien in den Produktionsländern. Immer wieder warnen die Behörden Handel und Verbraucher vor Produkten, die mit verbotenen Azofarbstoffen gefärbt sind.<sup>3)</sup></p><p>Ein weiteres Beispiel für die Problematik von Azofarbstoffen sind Tätowierfarben und die Entfernung von Tätowierungen durch Laser.<sup>4)</sup></p><p>Der Chemieunterricht der gymnasialen Oberstufe sowie die gängigen Schul- und Hochschullehrbücher thematisieren im Zusammenhang mit Azofarbstoffen häufig deren Synthese als Beispiel für eine elektrophile Substitution an Aromaten. Trotz der Bedeutung im Alltag berücksichtigt der Unterricht in der Regel nicht die reduktive Spaltung der Azogruppe. Diese lässt sich aber einfach am Beispiel Lebensmittelfarbstoffe vermitteln.</p><h2>Auf der Laborbank und im Klassenzimmer</h2><p>Das experimentelle Konzept zur Untersuchung von Lebensmittelfarbstoffen folgt den Prinzipien des forschend-entwickelnden Unterrichts,<sup>5)</sup> das den Erkenntnisprozess in fünf Stufen einteilt: Problemfindung, Überlegungen zur Problemlösung, Durchführung eines Problemlösevorschlags, Abstraktion der Erkenntnisse sowie Wissenssicherung oder Wissenstransfer.</p><p>Eine besondere Stellung hat das Experiment, das dazu dient, ein Problem zu erfassen, eine Hypothese zu überprüfen oder das Wissen zu sichern und zu übertragen.</p><p>Schwerpunkt des Unterrichtskonzepts ist die Spaltung von Brillantschwarz BN in Gummibärchen, bei der Farbeffekte auftreten. Die Vorgänge, die diesen Effekten zugrunde liegen, lassen sich mit einfachen, aber einprägsamen Experimenten untersuchen. Ausgangspunkt für die Experimente sind zunächst Lebensmittelfarben ohne Azoverbindungen.</p><h2>Rote Haribo-Gummibärchen als Indikatoren</h2><p>Bereits in der Unter- und Mittelstufe lernen Schüler Farbstoffe mit besonderen Eigenschaften kennen, und zwar die Säure-Base-Indikatoren. Ein Highlight im Unterricht ist es, wenn sie Indikatoren selbst herstellen, zum Beispiel aus Radieschen, Rotkohl oder Rosenblättern. Verantwortlich für den Farbwechsel dieser Indikatoren sind Anthocyane, die in den Pflanzen vorkommen.</p><p>Die dunkelroten Gummibärchen von Haribo (Produkt „Goldbären“) enthalten ebenfalls Anthocyane. Laut Hersteller erhalten die Gummibärchen ihre Farbe durch einen Auszug aus schwarzen Johannisbeeren. In diesen kommen vor allem Glykoside von Cyanidin und Delphinidin vor.<sup>6)</sup> Werden rote Gummibärchen in Wasser gelöst, so ist die Farbe abhängig vom pH-Wert: Im Sauren ist die Lösung rot, im Alkalischen grün (Abbildung 1).</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/yJ9jLJK2RiO0Ja1DdN09"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Wässrige Lösung aus dunkelroten Gummibärchen im Sauren (links) und nach Zugabe von Natronlauge (rechts).</figcaption></figure>
<h2>Brillantschwarz BN in Gummibärchen</h2><p>Die fast schwarz erscheinenden Gummibärchen von Bärchen-Treff (Produkt: „Bunte Gummibären“) enthalten den Azofarbstoff Billantschwarz BN. Wenn einer wässrigen Lösung dieser Gummibärchen Lauge zugesetzt wird, so ist zunächst keine Farbänderung feststellbar. Dies ändert sich, sobald die dunkelblau-violette Lösung leicht erwärmt wird: Nach etwa einer halben Minute wird sie dunkelgrau. (Hinweis zum Experiment: Sobald die Farbänderung wahrnehmbar ist, darf nicht weiter erhitzt werden.) Nach einer weiteren Minute hellt sich die Lösung sukzessive auf und erscheint gelb. Nach kräftigem Ansäuern auf einen pH-Wert zwischen 0 und 1 färbt sich die Lösung pink (Abbildung 2). Dieser Farbwechsel ist reversibel: Bei Zugabe von Lauge wird die Lösung wieder gelb.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/cjSCPtgPTzqIXbqd5xKY"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Lösung aus mit Brillantschwarz BN gefärbten Gummibärchen und Wasser (links); Lösung nach Zugabe von Natronlauge und anschließendem Erwärmen nach 30 s und 2 min (mittlere Bilder); mit Salzsäure angesäuerte Lösung (rechts).</figcaption></figure>
<p>Aus diesem Experiment ergeben sich die folgenden Schlussfolgerungen: Brillantschwarz BN (Abbildung 3) eignet sich offensichtlich nicht als Säure-Base-Indikator. Die Natronlauge und das Erwärmen lösen eine chemische Reaktion aus mit einem gelben Farbstoff als Produkt. Dieser weist die Eigenschaften eines Säure-Base-Indikators auf.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/vDhyrfy6QleJ2XExMXjH"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Brillantschwarz BN, Strukturformel mit der Azogruppen in Rot und Blau.</figcaption></figure>
<h2>Farbstoff isolieren</h2><p>Um das Reaktionsverhalten von Brillantschwarz BN genauer zu untersuchen, wird der Farbstoff aus Gummibärchen isoliert. Hierzu eignet sich beispielsweise die Wollfadenmethode. Dabei taucht ein entfetteter Schafwollfaden in eine wässrige, essigsaure Brillantschwarz-BN-Gummibärchenlösung. Beim Erhitzen dieser Lösung adsorbiert der Farbstoff am Wollfaden.</p><p>Schafwolle besteht hauptsächlich aus dem Protein Keratin, dessen Aminogruppen in essigsaurer Lösung zu positiv geladenen Ammoniumgruppen protoniert werden. Brillantschwarz BN enthält mehrere negativ geladene Sulfonatgruppen, die durch Ionenbindung an die Ammoniumgruppen der Keratinfaser binden. Nach der Entnahme des Wollfadens wird dieser mit kaltem Wasser abgespült und danach mit ammoniakalischer Lösung gewaschen. Dadurch werden die Ammoniumgruppen deprotoniert, und die Sulfonatgruppen desorbieren. Wird diese Farbstofflösung mit Natronlauge versetzt und erwärmt, so ändert sich überraschenderweise die Farbe nicht wie beim Erhitzen der alkalischen Gummibärchenlösung: Die Lösung bleibt dunkelblau-violett. Offensichtlich gibt es einen weiteren Reaktionspartner in den Gummibärchen.</p><p>Nach den Verpackungsangaben enthalten Gummibärchen neben Fruchtsaftkonzentraten vor allem Glukosesirup, Zucker, Gelatine und Dextrose. Und tatsächlich entsteht bei Zugabe von Glukose eine alkalische Brillantschwarz-BN-Lösung, und anschließendes Erwärmen liefert den gleichen Farbwechsel wie beim Experiment mit Gummibärchen.</p><h2>Reduktive Spaltung</h2><p>Über die Wirkungsweise der Glukose lässt sich mutmaßen: Glukose reduziert Brillantschwarz BN. Der Versuch mit einem anderen Reduktionsmittel, zum Beispiel Ascorbinsäure, bestätigt diese Hypothese: Wird es der alkalischen Brillantschwarz-BN-Lösung zugesetzt, zeigt sich das gleiche Phänomen. Einzig der Zusatz von Zinkstaub nach dem Ansäuern der Lösung entfärbt die Brillantschwarz-BN-Lösung vollständig. Dieser Befund ist bei der Erarbeitung der Reduktion ein wichtiger Hinweis: Schwache Reduktionsmittel wie Glukose spalten nur eine Azogruppe von Brillantschwarz BN reduktiv, starke Reduktionsmittel wie Zinkstaub spalten beide. Daraus ergibt sich automatisch eine neue Frage: Die Spaltung welcher der beiden Azogruppen führt zum gelben Reaktionsprodukt?</p><p>Eine Lösungsstrategie ist, die beiden möglichen Monoazofarbstoffe zu synthetisieren und die Spektren dieser Substanzen mit dem farbigen Produkt zu vergleichen, das bei der Spaltung von Brillantschwarz BN entsteht.</p><p>Die Synthese des Monoazofarbstoffs, der bei Spaltung der rot eingefärbten Azogruppe (Abbildung 3, S. 925) entstehen würde, ist aufwendig. Einfach ist es hingegen, den anderen Monoazofarbstoff 8-Amino-5(4-sulfophenylazo)-naph-thalin-2-sulfonsäure herzustellen. Hierzu muss das Sulfanilsäureanion diazotiert und an 8-Amino-2-naphthalinsulfonsäure gekuppelt werden. Das Resultat ist ein rötlich erscheinender Farbstoff, der bei starker Verdünnung mit Wasser eine gelbe Lösung ergibt. Und beim Ansäuern zeigt sich die gleiche Farbänderung nach Pink wie beim Reduktionsprodukt (Abbildung 4, S. 925).</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/xZwHugVPTiecAvNoaWzi"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Neutrale (links) und angesäuerte (rechts) 8-Amino-5(4-sulfophenylazo)-naphthalin-2-sulfonsäure-Lösung.</figcaption></figure>
<p>Gewissheit liefert die Aufnahme von Absorptionsspektren der Vergleichsproben: Sowohl die wässrige Lösung des synthetisierten Farbstoffs 8-Amino-5(4-sulfophenylazo)-naphthalin-2-sulfonsäure als auch die Lösung mit den Spaltprodukten von Brillantschwarz BN zeigt bei pH 0 ein Absorptionsmaximum bei 527 nm (Abbildung 5).<sup>7)</sup> Der Farbumschlag beim Erwärmen einer Brillantschwarz BN-Gummibärchenlösung im alkalischen Milieu ist somit aufgeklärt (Abbildung 6) und das Prinzip der reduktiven Spaltung erarbeitet.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/z1yAzhpRRwqPJiBO77DA"><figcaption><label>Abb. 5: </label>Absorptionsspektren des synthetisierten Farbstoffs 8-Amino-5(4-sulfophenylazo)-naphthalin-2-sulfonsäure und des Reduktionsprodukts von Brillantschwarz BN bei pH=0.</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/6TwO6p65QGaav77AchDi"><figcaption><label>Abb. 6: </label>Die selektive reduktive Spaltung von Brillantschwarz BN mit schwachen Reduktionsmitteln im alkalischen Milieu.</figcaption></figure>
<p>Dieses Wissen kann nun in einen Kontext gestellt werden, der die Bedeutung für das eigene Lebensumfeld und die gesellschaftliche Relevanz sichtbar werden lässt, zum Beispiel bei Tätowierungen<sup>4)</sup> oder Textilien.<sup>8)</sup></p><h2>Ausblick</h2><p>Zurzeit entwickeln der Autor und seine Mitarbeiter Modellversuche mit elektrochemischer Reduktion zur Reinigung von Abwässern, die Azofarbstoffen enthalten.</p><h2>Quergelesen</h2><p>Azofarbstoffe spielen im Alltag eine Rolle, beispielsweise als Lebensmittel-, Textil- oder Tätowierfarben. Die Lebensmittelüberwachung entdeckt immer wieder verbotene Azofarbstoffe, etwa in Gewürzen. Trotzdem thematisieren Chemieunterricht und Lehrbücher Azoverbindungen oft nur im Zusammenhang mit elektrophiler Substitution an Aromaten.</p><p>Die reduktive Spaltung von Azofarbstoffen können Schüler anhand eines mehrstufigen Erkenntnisprozesses erschließen. Hierbei dienen Experimente mit Farbeffekten dazu, das Problem zu erfassen und Hypothesen zu überprüfen.</p><h2>Vitakasten</h2><p>Matthias Ducci studierte Chemie und Mathematik für das Lehramt an Gymnasien an der Universität Oldenburg, absolvierte dort im Jahr 1996 das 1. Staatsexamen und promovierte im Jahr 2000 im Arbeitskreis von Walter Jansen. Nach dem 2. Staatsexamen war er Studienrat an der Kooperativen Gesamtschule Rastede und Lehrbeauftragter an der Universität Oldenburg. Im Jahr 2004 wurde er an die Pädagogische Hochschule Karlsruhe als C3-Professor (seit 2011 W3) für Chemie und ihre Didaktik berufen. Er ist zudem geschäftsführender Direktor des Chemielehrerfortbildungszentrums der GDCh in Karlsruhe. Sein Forschungsschwerpunkt ist die Erschließung neuer Themenfelder problemorientierten Chemieunterrichts.</p><div><img src="https://media.graphcms.com/BAN4X8PESNW0MChtv5eg">

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<ul><h2>Literatur</h2><li>
<sup>1 </sup>Bundesministerium für Justiz und Verbraucherschutz, Verordnung über die Zulassung von Zusatzstoffen zu Lebensmitteln zu technologischen Zwecken (Zusatzstoff-Zulassungsverordnung – ZZulV), § 3, Anlage 1 (<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.gesetze-im-internet.de/zzulv_1998/anlage_1.html" target="_blank">www.gesetze-im-internet.de/zzulv_1998/anlage_1.html</a></ext-link>, letzter Zugriff 25.04.2017).</li><li>
<sup>2 </sup>T. Platzek, Hum. Exp. Toxicol. 1999, 18, 552–559.</li><li>
<sup>3 </sup><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://ec.europa.eu/consumers/consumers_safety/safety_products/rapex/alerts/main/?event=main.listNotifications" target="_blank">https://ec.europa.eu/consumers/consumers_safety/safety_products/rapex/alerts/main/?event=main.listNotifications</a></ext-link>(letzter Zugriff 25.04.2017).</li><li>
<sup>4 </sup>H. Petersen, K. Roth, Chem. Unserer Zeit 2016, 50, 44–66.</li><li>
<sup>5 </sup>H. Schmidkunz, H. Lindemann, Das forschend-entwickelnde Unterrichtsverfahren, 6. Aufl., Westarp Wissenschaften, Hohe Börde, 2003.</li><li>
<sup>6 </sup>H. Schweppe, Handbuch der Naturfarbstoffe, Nikol, Hamburg, 1993, S. 394.</li><li>
<sup>7 </sup>C. Herriger, W. Schmitz, S. Zajonc, M. Ducci, CHEMKON 2012, 19, 59–66</li><li>
<sup>8 </sup>S. Zajonc, A. Schwarz, M. Ducci, CHEMKON 2015, 22, 111–118</li></ul>


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