Herausforderungen an die Abgasreinigung von morgen - Deutsche ...

6/2006 

BBPCAX 101 (8) 1083-1196 (1998) 

ISSN 0005 – 9021 

No. 6 – November 2006 

BUNSENMAGAZIN 

� Leitartikel 

Neues von der 

Unterrichtskommission S. 161 

� Aspekte 

Microemulsions: 

From Sience to Application S. 163 

Herausforderung an die 

Abgasreinigung S. 173 

� Aktuelles 

Ostwaldtage in Leipzig S. 180 

� Tagung 

Symposium: Quantum Chemistry 

- Methods and Applications S. 183

INHALTSVERZEICHNIS 

LEITARTIKEL 

ASPEKTE 

AKTUELLES 

TAGUNG 

NACHRICHTEN 

ZEITSCHRIFT FÜR 

PHYSIKALISCHE CHEMIE 

GDCH 

BUNSEN-MAGAZIN · 8. JAHRGANG · 5/2006 

Katharina Al-Shamery 

Neues von der Unterrichtskommission 161 

Thomas Sottmann 

Microemulsions: From Science to Application 163 

Jürgen Giesshoff 

Herausforderung an die Abgasreinigung von morgen 173 

Klaus Funke 

Zur Eröffnung der Zweiten Ostwaldtage in Leipzig 180 

Thomas Heine 

42. Symposium für Theoretische Chemie: Quantum Chemistry 

- Methods and Applications 182 

Grußworte für Peter C. Schmidt 185 

Personalia, Veranstaltungen/Events 187 

Ausschreibungen 187 

Inhalt 8 und Inhalt 9 (2006) 189 

Die GDCH und das III. Reich 190 

Zum Titelbild 

Jahresmittelwerte der Feinstaubbelastung (Partikel 10 �m 

Durchmesser) in Deutschland im Jahre 2005 mit nebenstehender 

Farbkodierung, siehe Artikel von Jürgen Gieshoff, 

Seite 173. 

Die Daten wurden vom Umweltbundesamt zur Verfügung gestellt. 

160

LEITARTIKEL 

Katharina Al-Shamery 

Bachelor/Master? 

Nein, diese Frage 

wollen Sie nicht mehr 

hören. Einige von Ihnen 

stellen die Frage mit 

dem Unterton „Ist 

dies überhaupt noch 

ein Thema?“ Sie gehören 

zu denjenigen, 

die Meilensteine setzen 

wollen und reagieren, 

bevor die Masse losmarschiert. 

Sie haben 

schon erste Zeugnisse 

überreicht und verfolgen 

mit Interesse, 

wie dieser Berufsabschluss 

von der Indus- 

trie angenommen wird. 

.................... 

Oder gehören Sie zu der Kategorie der Fleißigen, deren 

hundertseitige Modulhandbücher gerade von den Akkreditierungseinrichtungen 

durchgesehen wurden (Herr Kollege 

Prof. Temps berichtete ausführlich in seinem Leitartikel 

des Bunsen-Magazins 4/2005, was zum Thema „Akkreditierung“ 

gewusst werden muss; eine Stellungnahme aller 

Chemieorganisationen zu den Randbedingungen der Einführung 

des neuen Studiensystems ist zu fi nden unter : http:// 

www.gdch.de/bub/info_neusg/chemorg.htm). Sie kämpfen 

sich nun durch die neuen Prüfungsordnungen und lernen 

mühsam, was wann wie wo geprüft werden muss. Allein 

für das neue Qualitätssicherungssystem und die Prüfungsverwaltung 

sollte jede Universität etwa fünf hauptamtliche 

Mitarbeiter mindestens beschäftigen. Außerdem stellen Sie 

gerade fest, was inhaltlich dringend nochmals angepasst 

werden sollte. Sie ändern Namen, wie z.B. „Zweifachbachelor“ 

in „Zweifächerbachelor“ (ehemalige Lehramtsstudiengänge), 

um künftig Anfragen zu vermeiden, ob der 

Einfachbachelor (alter Diplomstudiengang) z.B. in Physik 

weniger Mathematik enthielte als der Zweifachbachelor 

(schließlich hiesse er „einfach“). 

Oder sind Sie etwas langsamer, weil Sie endlos mit den 

Kollegen um jeden Leistungspunkt feilschen müssen? Denken 

Sie daran: 2010 müssen Sie fertig sein! 


NEUES VON DER UNTERRICHTSKOMMISSION 

Prof. Dr. Katharina Al-Shamery 

Universität Oldenburg, Fakultät V, 

Institut für Reine und Angewandte Chemie 

Postfach 25 03, D-26111 Oldenburg 

Tel.: +49 (0) 441 798 38 53 

Fax: +49 (0) 441 798 28 09 

katharina.al.shamery@uni-oldenburg.de 

161 

Herr Kollege Prof. Blume berichtete im Bunsen-Magazin 

5/2005 über alle mit der Umstellung verbundenen Probleme 

inklusive der der Lehramtsstudiengänge. Zur Erinnerung: 

Für Vorlesungen und Übungen rechnet die für die Akkreditierung 

führende ASIIN typischerweise 1,5 Leistungspunkte 

pro Semesterwochenstunde, für Praktika 0,6-0,8 (in PC eher 

noch mehr), wobei 45-50% Präsenzstunden gefordert sind. 

Wenn Sie ganz sicher gehen wollen, dass bei der Akkreditierung 

nichts schief läuft, ist eine Vorbesprechung bei der 

Akkreditierungsinstitution möglich und empfehlenswert. 

Schließlich dürfen wir die TU-9 nicht vergessen, die versuchen, 

ihre gerade wieder festgestellte Exzellenz in die Waagschale 

zu werfen, um den Diplomstudiengang doch noch 

zu retten! Es dürfte sehr schwer werden. Vor sieben Jahren 

unterschrieben 29 europäische Länder das Bologna- 

Abkommen, um bis zum Jahre 2010 ein die europäische Hochschullandschaft 

vereinheitlichendes System zu schaffen. 

Leider wurde vergessen, ein europaweit einheitliches Kreditpunktesystem 

festzulegen. Das wäre hilfreich gewesen. 

Sogar für so etwas Triviales, wie die Gesamtanzahl der 

Leistungspunkte bis zum Bachelor gibt es in Europa zwei 

Modelle, ganz zu schweigen von einem einheitlichen Kreditpunkteschlüssel, 

der uniintern, teilweise sogar fachintern gelöst 

wird. Insgesamt ist der Vorlesungsanteil im Vergleich zu 

den alten Studiengängen gestiegen, wobei der Praktikumsanteil 

europaweit gesehen immer noch besonders hoch ist. 

Übrigens, die ASIIN verleiht auch das Prädikat Eurobachelor. 

Die Hochschule muss sich eigeninitiativ darum bemühen. 

Bisher liegen in Deutschland nur 1-2 Anträge vor. Für den 

Erhalt dieses Prädikats spielt der Anteil des Praktikums am 

Gesamtstudium eine Rolle. 

Die Medien sind des Lobes voll, wie schön schnell und praxisnah 

nun studiert werden kann. Hier ist die ASIIN übrigens großzügig: 

Der Professionalisierungsanteil muss in den Modulhandbüchern 

und in der Studiengangsbeschreibung ausgewiesen 

sein, darf aber durchaus fachspezifi sch sein. Ob man 

den Master überhaupt noch machen sollte, wird diskutiert, 

oder ob man direkt in den Beruf einsteigt. Die Besonderheiten 

einzelner Studiengänge können im Rahmen der so 

schönen Reform natürlich nicht berücksichtigt werden. Dass 

man in Chemie in Deutschland bisher quasi promovieren 

musste, um eine angesehene Stelle in der Industrie zu erhalten, 

hat in Europa Alleinstellungsmerkmal. Von den Fachverbänden 

in der Chemie gibt es daher ein eindeutiges Votum: Keine 

Quoten für den Übergang vom Bachelor in den Master! Die 

großen Firmen wollen sich auf den neuen Markt einstellen. 

Doch eins ist jetzt schon klar: Im Wettbewerb werden die Fachhochschulbachelor 

sicher bevorzugt werden, da die Studiengänge 

von vornherein auf Praxisnähe angelegt sind, während 

die Universitätsbachelor forschungsnäher geplant sind.

DEUTSCHE BUNSEN-GESELLSCHAFT 

Was können wir Physikochemiker noch tun? Um die Qualität 

in unserem Fach zu sichern, stellen wir derzeit in der Unterrichtskommission 

zusammen, welche Strukturen an den 

einzelnen Universitäten aufgebaut worden sind. Eine Übersicht 

über die existierenden Physikochemie-Module wird 

demnächst über die Internetseite der Bunsen-Gesellschaft 

verfügbar sein. Wir wollen dann inhaltliche Empfehlungen 

für Basismodule erarbeiten, um eine gewisse Austauschbarkeit 

im Bachelor-Studiengang zumindest in der Physikalischen 

Chemie zu gewährleisten, wenn es an die Überarbeitung 

der neuen Studiengänge geht. Im Master-Bereich 

wird jede Universität sicher ihre Spezialitäten verfolgen, so 

dass dort keine Absprachen erforderlich sind. 

Promotionsstudiengänge? Diese Frage ist aus den genannten 

Gründen nun gerade in der Chemie von ausgesprochener 

Bedeutung. Auch hier gibt es einen Wust an Modellen. Die 

Rede ist von 12-60 Kreditpunkten pro Jahr. Einige Universitäten 

diskutieren einen alles übergreifenden Promotionsstudiengang 

für die gesamte Universität. Sogar Äußerungen 

von Politikern soll es geben, dass man den Doktortitel über 

ein erfolgreiches Promotionsstudium erhalten kann, ohne 

wissenschaftlich gearbeitet zu haben. Nun, da ist das Statement 

der Unterrichtskommission ganz leicht: Keine Trockenpromotion! 

In Empfehlungen der GDCh ist von mehrfachen 

schriftlichen Prüfungen pro Semester die Rede, damit die 

Kreditpunkte für die Module verteilt werden können. Auch 

hier gibt es ein eindeutiges Votum aus der Unterrichtskommission: 

keine Klausuren in der reinen Promotionsphase! 

Die Unterrichtskommission hält maximal 3-4 Vorlesungen für 

sinnvoll. Ebenso heiß diskutiert wird, automatisch Bachelorstudierende 

in den Promotionsstudiengang aufzunehmen, 

wenn ein bestimmter Notendurchschnitt erreicht wurde. 

Wie auch immer das im einzelnen geregelt wird, sollte klar 

sein, dass diese Studierenden zunächst im ersten Jahr schwerpunktmäßig 

zusätzliche Vorlesungen besuchen sollten, wobei 

empfohlen wird, die Studierenden dann im ersten Jahr nicht zu 

bezahlen. Maximal 5-10% aller Promovierenden sollten dieses 

Privileg, direkt vom Bachelor in den Promotionsstudiengang 

zu wechseln, maximal erhalten. Die Bezahlung dieser 

LEITARTIKEL 

Studierenden ist übrigens von eigener Problematik, ist der 

Bachelorabschluß ja schließlich berufsqualifi zierend. Eröffnet 

man die Möglichkeit, einen Master als Zusammenfassung 

des ersten Teils der Promotion und bei erfolgreichem Besuch 

entsprechender Vorlesungen zwischenzeitlich einzureichen, 

wäre dies möglicherweise elegant gelöst. Da sicher 

keiner von uns insbesondere an den kleinen und mittelgroßen 

Universitäten unter Beschäftigungslosigkeit leidet, 

ist es sicher ebenfalls wichtig, dass externe Gutachter nur 

für das Prädikat „Summa“ herangezogen werden sollten. 

Wenn man neben dem eigentlichen Betreuer zusätzliche 

Mentoren obligatorisch während der Promotion einbeziehen 

will, sollte sich das auf einen beschränken. Vorträge auf 

Tagungen und Betreuung von Praktika sollten im Programm 

auftauchen. Denken Sie daran, Ihre Promotionsstudiengänge 

so forschungsnah wie möglich zu gestalten! Sommerschulen 

können dabei eine dominante Rolle spielen. Solche 

Programme kosten natürlich viel Geld. Andererseits sollten 

keine Studiengebühren von Teilnehmern bezahlt werden, die 

selber in der Lehre arbeiten. Dies wäre absurd. Möglicherweise 

werden kleinere Universitäten daher nicht automatisch 

Promotionsstudiengänge in jedem einzelnen Fach 

anbieten können. Würde ein derartiger Promotionsstudiengang 

damit automatisch zu einem Kriterium für „Elite“ 

werden? Um doch noch mitzugestalten, gibt es die Möglichkeit 

interdisziplinäre Promotionsstudiengänge in den 

Forschungsschwerpunkten der Universität einzurichten. 

Aber um alle Unsicherheiten auszuräumen: Das Promotionsrecht 

hat prinzipiell nach wie vor die Fakultät oder der Fachbereich. 

Dies ist verbrieftes Recht der Universitäten und 

kann durch kein Landesgesetz einfach geändert werden. 

So wird es immer die Möglichkeit geben, auch außerhalb 

eines Promotionsstudiengangs zu promovieren. 

162

ASPEKTE 

Thomas Sottmann 

163 


MICROEMULSIONS: FROM SCIENCE TO APPLICATION 

1. INTRODUCTION 

Microemulsions are macroscopically isotropic mixtures of at 

least a hydrophilic, a hydrophobic and an amphiphilic component. 

Their thermodynamic stability distinguishes them 

from ordinary emulsions which are thermodynamically unstable. 

They were fi rst observed by Schulman [1] and Winsor 

[2] in the fi fties of the past century. While the former observed 

an optically transparent and thermodynamically 

stable mixture by adding alcohol, the latter induced a transition 

from a stable oil-rich to a stable water-rich mixture by 

varying the salinity. In 1959 Schulman [3] introduced the 

term “micro-emulsions” for these mixtures which were later 

characterized to be nano-structured. 

Within the last 30 years microemulsions have attained increasing 

signifi cance both in basic research and in industry. 

This fact becomes obvious considering the number of publications 

on microemulsions. A survey of paper titles, abstracts 

and keywords reveals that the number of papers 

appearing on the subject of microemulsion (s) increased 

within the last 30 years from 474 in 1976-1985 to 2508 in 

1986-1995 and to 6691 in 1996-2005 1 . That microemulsions 

offer also a high potential for numerous practical applications 

can be deduced from the number of patents fi led on this 

topic. The survey of patents titles and abstracts on microemulsion 

(s) show an increase from 159 in 1976-1985 to 805 

in 1986-1995 and to 2107 in 1996-2005. 2 

Their miscellaneous usability in cosmetics and pharmaceuticals, 

tertiary oil recovery, washing processes and chemical 

reactions (nano-particle synthesis, polymerization, catalytic 

reactions) or other technical processes (extractions) is possible 

due to their special properties. Microscopically, the 

amphiphilic molecules form an extended interfacial monolayer 

separating hydrophilic and hydrophobic nano-domains 

of adjustable size and shape. The preferential adsorption 

of the amphiphiles in the interface reduces the interfacial 

tension between the polar and non-polar solvent to nearly 

zero which in turn permits thermal energy to disperse the 

two incompatible solvents into each other. In practical applications, 

however, microemulsions are frequently multicomponent 

mixtures. Salt solutions, and other polar solvents 

or monomers can be used as hydrophilic component. 

The hydrophobic component, usually referred to as oil may 

be an alkane, triglyceride, supercritical fl uid, monomer or a 

mixture thereof. 

Dr. Thomas Sottmann 

Institut für Physikalische Chemie, Universität Köln 

Luxemburger Straße 116 

D-50939 Köln 

Tel.: +49 (0) 221 4706308 

Fax: +49 (0) 221 4705104 

thomas.sottmann@uni-koeln.de 

Industrially used amphiphiles include soaps, surfactants as 

well as medium chained alcohols and amphiphilic polymers, 

known as co-surfactant. 

This Aspekte article presents the basic properties of microemulsions 

concentrating on the close connection between 

the phase behaviour and the interfacial tensions as well 

as on the fascinating microstructure. Afterwards it will be 

shown, that we could use these properties to dramatically 

enhance epoxidation rates [4], degrease animal skins [5-7] 

and to produce nano-foams [8]. 

2. MICROEMULSIONS – BASIC FEATURES 

The extensive research on microemulsions was stimulated 

by the two oil crises in 1973 and 1979. To optimize oil recovery 

the technique of fl ooding the oil reservoirs with a water-surfactant 

mixture was considered using the ultra-low 

interfacial tensions to remove the oil entrapped in the rock 

pores by forming a microemulsion. Obviously this method 

of tertiary oil recovery requires the understanding of the 

phase behaviour and interfacial tensions of mixtures of water/salt, 

crude oil and surfactant [9]. These in-depth studies 

were carried out in the 1970s and 1980s yielding the precise 

knowledge of the phase behaviour of microemulsions 

stabilized by non-ionic [10,11] and ionic surfactants [12-14] 

and mixtures thereof [15]. The infl uence of additives, like 

hydro- and lyotropic salts [16], short and medium chain alcohols 

(co-surfactant) [17] on both non-ionic [18] and ionic 

microemulsions [19] was also studied in detail. The most 

striking and relevant property of microemulsion systems in 

technical applications is the low or even ultra-low interfacial 

tension between the water- and the oil excess phase in the 

presence of a microemulsion phase. Its variation with salt 

[20] or alcohol concentration [21] and temperature [22] as 

well as its interrelation with the phase behaviour [23,24] can 

be regarded as well understood. 

From the late 1980’s the research on microemulsions turned 

to the understanding of the fascinating microstructure 

of these mixtures. Microemulsions are stabilized by the 

surfactant fi lm forming at the microscopic water/oil interface. 

Different methods such as NMR-self diffusion [25,26], 

Transmission Electron Microscopy (TEM) [25,27] and scattering 

techniques (small angle X-ray (SAXS) [28] and neutron 

scattering (SANS) [21,29]) provided large pieces in the 

puzzle of the manifold structure of microemulsions [30]. A 

recent overview of the state of the art of microemulsion research 

which contains the basic features of microemulsions 

as well as their theoretical description is given in Ref. [31]. 

1 ISI Web of Knowledge, Science Citation Index Expanded. 

2 European Patent Office, esp@cenet.


The research on microemulsions currently focusses on even 

more complex mixtures. By adding amphiphilic macromolecules 

the properties of microemulsions can be strongly 

infl uenced. If only small amounts of amphiphilic block copolymers 

are added to a bicontinuous microemulsion a dramatic 

enhancement of the solubilisation effi ciency is found 

[32,33]. On the other hand the addition of hydrophobically 

modifi ed (HM) - polymers to droplet microemulsions leads 

to a bridging of swollen micelles and an increase of the low 

shear viscosity by several orders of magnitude [34]. 

In technical application the main interest is currently directed 

towards the use of the manifold nano-structure of microemulsion. 

Thus, microemulsions are used as reaction media 

for organic and enzymatic synthesis [35,36] for polymerizations 

[37,38] and the production of nano-particles [39,40]. Before 

describing three applications developed in our department, 

the main features of microemulsions will be briefl y summarized 

to enable the benefi cial use of microemulsions in technical 

applications. 

2.1 PHASE BEHAVIOUR AND INTERFACIAL TENSION 

The primary aim of microemulsion research is to fi nd the three 

phase state in which the surfactant solubilises the maximum 

amounts of water and oil. Thus has the phase behaviour to 

be studied. In applications, microemulsions contain any number 

of polar, non-polar and amphiphilic components. Thus, 

the choice of components is abundant. However, it has been 

shown that simple ternary systems of water, oil and non-ionic 

n-alkyl polyglycol ether (CiEj) exhibit all the relevant properties 

of complex and technically relevant systems [11]. 

Considering the temperature dependence of these ternary 

systems the phase behaviour has to be represented in an 

up-right phase prism. A useful way to characterize the phase 

behaviour, i.e. to localize the three phase state, is to perform 

vertical sections through the phase prism at constant 

oil/water-ratio (�=mB/(mA+mB)). Such a temperature versus 

surfactant-mass fraction T(�)-section is shown schematically 

in fi g. 1, left. In such a section the phase boundaries 

resemble the shape of a fi sh. Starting with the binary water 

– oil system two phases, a water and an oil phase, coexist 

over the entire experimentally accessible temperature range. 

Small amounts of added surfactant molecules dissolve monomerically 

in the two phases and preferentially adsorb at 

the macroscopic interface. At a mass fraction �0 both excess 

phases and the macroscopic interface are saturated 

with surfactant. As a function of temperature different phase 

states can be found. Since at low temperatures water is a 

good solvent for the surfactant a surfactant-rich water phase 

(a) coexists with an oil-excess phase (b). This situation is 

denoted as —2 . At high temperatures the inverted situation is 

found. Here, the oil is the better solvent for the surfactant. 

Thus, a surfactant-rich oil phase (b) coexists with a water 

— 

excess phase (a) ( 2 ). At intermediate temperatures the surfactant 

is almost equally soluble in both solvents. Here, three 

phases (3), i.e. a surfactant-rich phase (c), an excess oil and 

water phase coexist. Increasing � further, the volume of the 

ASPEKTE 

third phase increases (see test tubes in fi g. 1) until the two 

~ 

excess phases vanish. This happens at �, 

where the three 

phase body meets the one phase region. 

The measurement of the phase behaviour, i.e. the deter- 

~ 

mination of � provides us with two quantities important for 

technical applications: The minimum amount of surfactant 

~ � needed to solubilise water and oil, i.e. the effi ciency of the 

~ 

surfactant, and the corresponding temperature �, which is a 

measure of the phase inversion temperature PIT. 

Figure 1: Left: Schematic representation of a T(�) – section through the 

phase prism at a constant oil/water ratio �=0.5 for a (pseudo) ternary 

system of water (A), oil (B) and nonionic amphiphile (C). The test tubes 

show the typical variation of the phase volumes. Thereby the microemulsion 

is shown as hatched or in gray. The interfacial tensions on 

the right-hand side illustrate the origin of the minimum of the water/oil 

interfacial tension �ab. It is a consequence of the opposite temperature 

dependence of tensions �ac and �bc becoming zero at Tl and Tu, respectively. 

The photograph shows that a lens of the microemulsion phase 

(c) fl oats at the a/b-interface, if �ab

ASPEKTE 

identical) and increases monotonically with increasing temperature. 

Whereas the interfacial tension �bc decreases 

(monotonically) with increasing temperature and vanishes 

at Tu, because the two phases (c) and (b) become identical 

there. This opposite temperature dependence of �ac and 

�bc results in a minimum in their sum, �ac + �bc. In order to 

assure the stability of the water/oil interface �ab � �ac + �bc 

must hold. Otherwise a thin layer of the middle-phase 

would penetrate between the water- and oil-rich excess phase. 

Therefore �ab has to pass through a minimum within the 

three phase region, i.e. being more precisely at the phase 

inversion temperature. 

In conclusion, at the PIT the minimum in the water/oil interfacial 

tension enables the optimal solubilisation of water and 

oil, i.e. with the minimum amount of surfactant �. That this 

correlation between phase behaviour and interfacial tensions 

holds also for technical applications was shown by the removal 

of hexadecane from synthetic tissue, which reaches a 

maximum within the three phase region [41,42]. The value 

of the water/oil-interfacial tension �ab can be estimated 

considering the simple argument from Volmer [43,44] that 

thermal energy will lead to dispersion as soon as the interfacial 

tension times the area of the object becomes smaller 

than kT, i.e. �abr 2 ≈ kT. 

2.2 MICROSTRUCTURE 

Most of the recent applications of microemulsions depend 

on the fact that microemulsions, although macroscopically 

homogeneous, are heterogeneous on the sub-microscopically 

scale. Topologically ordered interfacial fi lms are formed 

by the surfactant molecules which are forced into the microscopic 

water/oil interface because of their amphiphilicity. 

The nature and properties of these microscopic interfacial 

fi lms are essential for the formations of microemulsions 

and in particular for the most interesting feature of microemulsions, 

i.e. their microstructure. 50 years ago, Winsor 

[2] and Schulman [45] suggested that microemulsions 

are always spherical exhibit microstructures, and that a 

layered, lamellar structure exists as the exception in the 

middle phase. In 1976 Scriven [46] put forward the crucial 

idea of the bicontinuous structure of the surfactantrich 

middle phase, which 10 years later was proven with 

the help of NMR self-diffusion measurements [25,26] and 

the direct visualization by freeze fracture electron microscopy 

(FFEM) [25,27]. Further studies of the micro-structure 

by NMR-self diffusion, transmission electron microscopy 

(TEM) and scattering techniques (SAXS and SANS) proved 

structures droplet- and wormlike micro, sample spanning 

networks and bicontinuous structures. Furthermore, liquid 

crystalline meso-phases such as the cubic (V), hexagonal 

(H) and lamellar phases (L� ) exist and compete with these 

complex fl uids. It has been realized that the main parameter 

determining the microstructure is the local curvature of the 

amphiphilic interfacial fi lm. Thus, controlling the curvature 

is the ultimate goal for choosing any desired structure. 

Strey has studied the variation of the microstructure as 

function of temperature exemplary and in large detail for 

165 


the ternary nonionic system H2O – n-octane – C12E5 [30]. 

He used both freeze fracture electron microscopy (FFEM) 

and small angle neutron scattering (SANS) to characterize 

the microstructure. Both methods complement each other: 

While FFEM yields the shape of the structure, statistical 

information about frequently occurring distances in these 

micro-structured systems are obtained by SANS. 

Figure 2: Temperature dependence of the characteristic length scale � 

for the systems H2O – n-octane – C12E5 together with freeze fracture 

electron microscopy (FFEM) pictures. The �(T)-curve is shaped and runs 

through a maximum at the phase inversion temperature PIT, where the 

microstructure is found to be bicontinuous. At temperatures below and 

above the three phase region the optimal microstructure consists of 

spherical oil-in-water (o/w) and water-in-oil (w/o) droplets, respectively. 

Fig. 2 shows the variation of the length scale � of the microstructure 

as a function of temperature. The measurements 

were are performed at a composition where the structures 

are maximally swollen maximal with water, oil or both, i.e. 

~ 

at the emulsifi cation failure boundaries or point �, respectively 

[31]. Starting at low temperatures the microstructure 

consists of spherical oil-in-water (o/w) droplets. 

The FFEM picture [47] was taken at T = 26.1°C (by cooling 

microemulsion rapidly (>10000 K/s) to liquid nitrogen 

temperature T = -196°C) and yields a mean radius 

= � = 12 ± 5 nm, which is in almost quantitative 

agreement with the radius determined by SANS. With increasing 

temperature, the length scale increases in size 

and runs through a maximum at the phase inversion temperature 

(T=32.6 °C). The bicontinuity of the structure is 

nicely confi rmed by the FFEM-picture [48] which shows 

water- and oil-rich domains that are mutually intertwined 

in a sponge-like fashion. The decoration of the oil domains 

stems from the shadowing of the fractured surfaces with 

tantalum (Ta) -tungsten (W). By increasing the temperature 

further the length scale of the microstructure decreases. 

The FFEM picture [47] taken at T = 36.3°C shows that water 

droplets in the continuous oil phase are formed. 

The trend observed with increasing temperature from oil-inwater 

(o/w) to water-in-oil (w/o) structures via the bicontinuous 

structure is due to the gradually change of the 

curvature of the amphiphilic fi lm. At low temperatures the 

size of the surfactant head group is larger than that of the


hydrophobic chain leading to a curvature of the amphiphilic 

fi lm around the oil. With increasing temperature, the size 

of the surfactant head group shrinks due to weakening of 

hydrogen bonds, whereas the size of the hydrophobic chain 

increases due to increasing number of chain conformations 

and the increasing penetration of oil molecules. These 

trends lead to a gradually change of the curvature of the 

amphiphilic fi lm from oil-in-water to water-in-oil structures. 

It should be noted that temperature is not the sole parameter 

on which the curvature of the amphiphilic fi lm depends. 

Other parameters are pressure, salt and co-surfactant concentration. 

For the application of microemulsions an estimation of the 

length scales might be of interest. Following De Gennes 

and Taupin [49] the diameter of a water or oil domain in 

the symmetrical bicontinuous phase can be estimated by 

≈15Å / �. The radius of the spherical droplets can be calculated 

by r ≈ 30Å (wi +�)/�, with wi being the weight fraction 

of the solubilised water or oil, respectively. A more refi 

ned model taking into account the monomeric solubility of 

the surfactant in oil and water as well as the polydispersity 

of the droplets leads to radii [50] hollow symbols in fi g. 2) 

which are in quantitative agreement with the radii determined 

by SANS (fi lled symbols in fi g. 2) [31]. 

In conclusion, by knowing the variation of the curvature 

with the appropriate tuning parameter the desired shape 

and length scale of the structure can be adjusted. The maximum 

length scale of the structure is observed at the PIT, 

where the minimum in the water/oil interfacial tension enables 

the optimal solubilisation of water and oil, i.e. with the 

minimum amount of surfactant ~ � . 

3. APPLICATIONS 

As already mentioned microemulsion systems are used in 

certain industrial fi elds, but there are also potential applications 

not yet established. In the following, the striking features 

of microemulsions will be exploited in three different 

applications. 

3.1 SMART REACTION MEDIA 

In the last 10 years much effort has been devoted to the 

utilization of microemulsions as reaction media [35]. Nanoparticle 

designing [39,51,52], polymerizations [37,38,53,54], 

enzymatic reactions [55] and organic synthetic transformations 

[56] are suitable applications of microemulsions. The 

latter lie at the heart of the production ~ of fi ne chemicals, 

pharmaceuticals and other valuable products from readily 

available and cheap starting materials. However, reagent incompatibility 

is frequently encountered in organic reactions 

(i.e. inorganic salts and organicsubstrate). To solve this 

problem it is a current practice to choose solvents such as 

DMSO (dimethyl sulfoxide) and DMF (dimethyl formamide), 

offering the possibility of solubilising both the organic and 

the inorganic compound. However, they are expensive, toxic 

and have a high boiling point, which makes them diffi cult 

to remove after the reaction is completed. As an alternative 

approach, the reactants can be dissolved in two immiscible 

solvents, whose contact area is increased by either intensive 

mechanical mixing or using a phase transfer agent (PTA) [57,58]. 

Because microemulsions have the ability to dissolve both 

water- and oil-soluble compounds, they are the most promising 

reaction media for organic reactions with reagent 

incompatibility. Within these nano-structured mixtures the 

organic reaction can take place at the large oil/water interface. 

Up to now a number of organic reactions show enhanced 

reaction rates in microemulsions [59-61]. In the following it 

will be shown that the epoxidation of vitamin K3 (V-K3) by alkaline 

hydrogen peroxide (OOH — 

) is dramatically enhanced 

if a non-ionic microemulsion is used as reaction media [4]. 

Figure 3: Reaction scheme for the epoxidation of vitamin K3. (A) Deprotonation 

of H2O2 by NaOH in the aqueous domains determines the 

concentration of the reactive species OOH ¯. (B) Reaction between the 

oil soluble substrate trans-chalkone and OOH ¯ to the epoxide. 

The reaction scheme of the epoxidation of V-K3 to the epoxide 

is shown in fi g. 3. As can be seen in fi g. 3 (A), deprotonation 

of H2O2 by NaOH in the aqueous phase determines 

the concentration of the reactive species OOH — 

. The subsequent 

reaction (B) between the substrate vitamin K3 and 

OOH — 

ASPEKTE 

to the epoxide takes place at the oil/water interface 

within the microemulsion, illustrated by the schematic representation 

shown in fi g. 4 within the fi shtail. 

The sample spanning connectivity of both water- and oil-domains 

suggests performing the epoxidation reaction in the 

bicontinuous structure which can be observed at the phase 

~ 

inversion temperature near point X (see fi gs. 1 and 2). In order 

to assure that the microemulsion is in the one phase state 

the phase behaviour of the microemulsion containing the 

reactants has to be studied at fi rst. Because of the good solubility 

of vitamin K3 (V-K3) in toluene the microemulsion system 

H2O/NaOH/H2O2 – toluene/V-K3 – C10E8 was chosen 

as reaction media. The phase behaviour of the reactant-free 

systems was characterised in detail before [62]. 

Figure 4: T(�)-section through the phase prism of the system H2O/NaOH/ 

H2O2 – toluene/V-K3 – C10E8 at a mass fraction of oil in the water/oil mixture 

of � = 0.4120. The aqueous phase contains c(H2O2) = 0.36 M and c(NaOH) 

= 0.06 M, the oil phase c(V-K3) = 0.36 M. The phase boundaries resemble 

the shape of a fi shtail (the extended lamellar (L�) phase is omitted). The 

reaction is performed within the one phase region at the composition 

and temperature designated by the star. The schematic representation 

shown in the fi shtail illustrates the way the reaction takes place at the 

interfacial surfactant fi lm of the bicontinuous structured microemulsion. 

166

ASPEKTE 

Figure 4 shows the T(�) section through the phase prism of 

the pseudo-ternary system H2O/NaOH/H2O2 – toluene/V-K3 – 

C10E8 at a constant mass fraction of oil in the water/oil mixture 

of � = 0.4120. The concentrations of H2O2 and NaOH 

with respect to the water phase and vitamin K3 with respect 

to the oil phase are c(H2O2) = 0.36 M, c(NaOH) = 0.06 M and 

c(V-K3) = 0.36 M, respectively. The phase diagram shows the 

typical phase behaviour of nonionic microemulsions with a 

point � at � = 0.12 and T = 22.7 °C and a pronounced lamellar 

phase area (L�), evolving at slightly higher mass fractions 

of surfactant (omitted in fi g. 4) [4]. The reaction was performed 

in the microemulsion and for comparison in the heterogeneous 

two-phase system H2O/NaOH/H2O2 – toluene/ 

V-K3 without the surfactant C10E8. The composition of the 

miroemulsion is indicated by the star in fi g. 4 (� = 0.15 and 

T = 22.7 °C). While the transformation of V-K3 to the epoxide 

proceeds sluggishly in the two-phase system, it was too 

fast to be monitored by GC in the microemulsion. However, 

because the colour changes from the yellow vitamin K3 to 

the colourless epoxide, the conversion can be monitored by 

UV/Vis measurements, following the transmittance of the 

incident beam at �=415 nm. 

Figure 5: Reaction profi les for the transformation of Vitamin-K3 to 

the epoxide measured in the heterogeneous two phase system and 

in the microemulsion H2O/NaOH/H2O2 – toluene/V-K3 – C10E8 at 

�=0.4120. In both systems ctoluene(V-K3) = 0.15 M, cH2O(NaOH) = 0.06 M, 

cH2O(H2O2) = 0.36 M and T = 22.7 °C. While in the two-phase system the 

transformation of Vitamin-K3 can be measured by GC (epoxide / epoxide� 

(t)), in the microemulsion, UV-VIS spectroscopy has to be used 

to monitor the epoxidation of Vitamin-K3 (T / T� (t)). 

The reactions profi les are shown in fi gure 5. In case of the 

microemulsion system the transmittance normalized onto 

the transmittance at quantitative transformation (axis T / T � ) 

is plotted as function of time. In the two phase system the 

transformation of V-K3 is given by epoxide / epoxide � , i.e. 

the normalized yield of the epoxide. As one can see in fi g. 

5 the reaction is extremely fast in the bicontinuous microemulsion. 

The reaction is quantitative after t = 5 min. As a 

measure for the rate of the reaction time we fi tted an exponential 

function to the data resulting in a time constant 

of � =1.4 min. In the two-phase system without surfactant, 

however, the conversion to the product proceeds sluggishly. 

The conversion of V-K3 to the epoxide is not quantitative 

167 

~ 

~ 

~ 

after t = 180 min (� = 57 min). Thus, the corresponding reaction 

rate in the microemulsion is a factor of 35 faster than 

in the heterogeneous two-phase system. 

This enormous acceleration of the reaction rate can be attributed 

mainly to the large increase of the specifi c interfacial 

area S/V. While within the two-phase system only a specifi c 

interfacial area of up to several hundred cm 2 /mL can be 

achieved even with intensive mechanical mixing, the nanostructured 

microemulsion provides a very large specifi c interfacial 

area of in this case S/V=74 m 2 /mL [4]. This result is of 

course of practical interest for organic synthesis where the 

reagent incompatibility is frequently encountered. 

3.2 DEGREASING OF ANIMAL SKINS 


Microemulsions are frequently used in washing processes. 

It is found that due to the ultra-low interfacial tensions (see 

fi g. 1) the removal of contaminants from solid surfaces or 

tissue capillaries is signifi cantly improved by microemulsion 

systems [41,42]. Therefore microemulsions are also potential 

candidates for an effi cient and environmental-friendly 

degreasing of animal skins, which is an important step in 

leather making. Figure 6 schematically shows that degreasing, 

tanning, colouring and greasing turns animal skins 

into leather. Thereby the degreasing of the animal skins 

lays the base for the following processes. Only a thorough 

degreasing of animal skins enables an even distribution of 

performance chemicals. After the step of chrome tanning, 

the wet blue, i.e. a durable intermediate is obtained. Further 

imported steps towards a fl exible and soft leather are the 

colouring and re-greasing of the tanned skin. 

Figure 6: Survey of some of the most important steps involved in the 

process of leather making. A good degreasing of the animal skins - 

which is one of the fi rst steps in the leather making process - leads to 

an equal distribution of the performance chemicals on the animal skin. 

Therewith a uniform tanning and colouring of the skin is possible. One 

of the last steps is the re-greasing of the tanned and coloured skin, 

which leads to a fl exible and soft leather. 

There are two state of the art techniques used in degreasing 

animal skins: degreasing with the help of solvents or 

using emulsifi ers. The fi rst technique is environmentally 

hazardous and therefore banned in most countries. Using 

emulsifi ers has proven to degrease the animal skins in a 

more environmentally friendly fashion. Because of their 

weak interaction with the leather fi bre nonionic surfactants 

are particularly suited as emulsifi ers. During the last decades 

nonionic surfactants of the type alkyl phenol ethoxylates 

(APEs) has been used frequently and led to satisfactory 

degreasing results both for cost and performance reasons. 

Due to the assumed toxicity of the degradation products of 

APEs, the use of this type of surfactant has become incre-


asingly questionable. A lot of effort has been undertaken to 

fi nd alternatives for APEs [63]. However, up to the beginning 

of our studies all alternatives did not reach the outstanding 

performance of APEs. 

For years it has been known that water-based degreasing 

with emulsifi ers takes place in a four step process: At fi rst 

the surfactant penetrates into the pelt, where it dissolves 

the grease and transports it to the surface of the skin. Finally 

a kinetically stabilised emulsion is formed which transports 

the grease into the effl uent. However, the physico-chemical 

principles of this process are not known [64]. In order 

to develop an effi cient degreasing agent with comparable 

or even better performance than the APEs the mechanism 

of degreasing was studied in cooperation with the BASF 

Company. 

Because of the close correlation between the phase behaviour 

and the water/oil interfacial tension which runs through 

a minimum at the phase inversion temperature (see fi g. 1) 

where the cleaning capacity has proven to reach a maximum, 

the study started with the characterization of the phase 

behaviour. The effi ciency to solubilise grease in water 

was determined for a series of different technical, eco-friendly 

non-ionic surfactant performing vertical T (�)-sections 

through the phase prism of the system H2O/NaCl – grease 

– non-ionic surfactant at constant grease/water-ratio [7]. 

From these measurements the most effi cient surfactants 

have been identifi ed as the promising candidates for an effi 

cient decreasing of the animal skin. These surfactants are 

then used to degrease animal skins in washing drums at the 

water workshop of the BASF Company (see fi g. 7). 

Figure 7: Photograph of a typical washing drum fi lled with animal skins 

used in the water workshop of the BASF Company. 

In order to avoid the destruction of the collagen-structure, 

the water-based degreasing of animal skins is performed traditionally 

at a temperature of T ≈ 30°C. At fi rst the depickled 

skins are washed using a concentrated solution containing 

the surfactant and large amounts of salt. After about half an 

ASPEKTE 

hour this concentrated washing solution is diluted by adding 

water. In the third step of the degreasing process the solution 

is drained before the animal skins are washed again 

using a diluted water/surfactant solution. 

The capacity of the pre-characterized emulsifi ers in the decreasing 

of animal skins was studied by taking samples of the 

washing solution from each step of the process. The phase 

behaviour of the solutions was then studied as function 

of temperature under normal and polarized light. Interestingly, 

it was observed that the concentrated washing solution 

is within the three phase state at T = 37 °C, i.e. near 

the washing temperature. The three phases which are observed 

are a lower water-rich phase, an upper grease-rich 

phase and a middle surfactant-rich microemulsion phase 

(lower photograph on the left hand side of fi g. 8). For the 

diluted washing solution, however, the three phase state 

is detected at elevated temperatures of T = 60 °C (upper 

photograph on the left hand side of fi g. 8). 

Figure 8: Right: Schematic representation of the phase behaviour of the 

washing solution during the degreasing process. Diluting the concentrated 

washing solution by adding water, i.e. decreasing the weight 

fraction of salt � in the water/salt mixture, shifts the phase behaviour 

of the water/salt – grease – technical nonionic surfactant system to 

higher temperatures. Left: Photographs of test tubes containing samples 

of the concentrated (bottom) and diluted (top) washing solution. In 

the concentrated solution the three phase state is observed near the 

washing temperature, while it is found at elevated temperatures in the 

diluted solution. 

The variation of the phase behaviour of the washing solution 

during the degreasing process is shown schematically on 

the right hand side of fi g. 8. As can be seen, the three phase 

region of the concentrated washing solution is located only 

slightly above the washing temperature. At this temperature 

the interfacial tension between water and grease is ultra-low 

which enables a thorough removal of the grease from the animal 

skin [41]. When the concentrated washing solution is diluted 

by adding water, the weight fraction of salt � in the water/ 

salt mixture is decreased. Therefore the phase behaviour of 

the system water/salt – grease – technical nonionic surfactant 

shifts to higher temperatures [65], i.e. the three phase 

region of the diluted washing solution is located around T = 

60 °C. At the washing temperature, however, a grease-inwater 

microemulsion coexists with an excess grease phase 

(2). Shearing this solution in the washing drum leads to the 

formation of a kinetically stabilized grease-in-water macroemulsion, 

which prevents the re-deposition of the grease 

onto the skin and transports the grease into the effl uent. 

168

ASPEKTE 

Figure 9: Schematic representation of the four step mechanism of the 

water-based degreasing of animal skins: 1. Penetration of the surfactant 

into the skin; 2. Dissolving the grease by forming a microemulsion 

phase; 3. Transport of the grease to the surface of the skin and 4. Conversion 

of the microemulsion into a macroemulsion – therewith the 

grease drains away with the effl uent. 

From these results a four step mechanism has been deduced 

which contains the physico-chemical principles of 

the water-based degreasing process [6]. This mechanism is 

schematically depicted in fi g. 9. The fi rst step is the penetration 

of the surfactant into the skin. In the second step the 

grease is solubilised in a microemulsion phase using the ultra-low 

interfacial tensions existing in the three phase state. 

After the transport of the grease to the surface of the skin 

the dilution of the washing solution leads to a conversion of 

the microemuslion into a kinetically stabilized macroemulsion. 

So the grease drains away with the effl uent. Knowing the 

physico-chemical principles of the water-based degreasing 

process the development of a novel degreasing agent with 

optimized properties was feasible [6]. 

3.3 NANO-FOAM PRODUCTION 

Foamed materials are of broad interest for many applications 

like heat insulation, membranes and sound absorption. State 

of the art foams possess number densities of 10 6 cm -3 and 

cell diameters in the order of 100 µm [66]. Up to now there 

are three different ways to produce thermoplastic foams. 

The most common process utilises the homogenous nucleation 

of the blowing agent [66]. In the second approach the 

blowing agent nucleates heterogeneous on a solid nucleation 

agent [67]. In the third process the blowing agent is distributed 

liquefi ed in the form of emulsion droplets [68]. All these 

procedures are limited by a low bubble number density and 

cell diameters in the range of several µm. 

The improvement of these foams towards higher number 

densities of bubbles and smaller bubble sizes are the subject 

of current research [69-71]. Such nano-foams are expected 

to be good thermal insulators since the heat transfer 

169 


is reduced dramatically when the pore-size is smaller than 

the mean free path length (~ 50 nm) of the gas molecules 

(Knudsen effect). Until now such nano-foams can only 

be produced by an elaborate sol-gel process yielding nanostructured, 

but expensive aerogels. 

Because microemulsions form adjustable droplet-like structures 

in the nano-meter range with number densities up to 

10 19 cm -3 (see fi g. 2), they can be used to improve this situation, 

i.e. to produce low-cost, nano-structured polymer 

foams. Thus, we recently proposed the Principle Of Supercritical 

Microemulsion Expansion, POSME, which uses supercritical 

microemulsions as starting material for the production 

of nano-foams [8]. 

Figure 10: Schematic representation of the Principle of Supercritical 

Microemulsion Expansion (POSME). In the fi rst step, water and surfactant 

form a micellar solution which coexists with the subcritical gas 

phase. In the second step the gas is compressed up to p>Pc at a temperature 

above the critical temperature of the gas (t>Tc). Using an appropriate 

surfactant the supercritical gas swells the micelles forming 

a microemulsion. In the last step the mixture is decompressed so that 

each swollen micelle transforms gradually into a foam bubble. 

The procedure is schematically illustrated in fi gure 10. In 

the fi rst step a water/monomer mixture and a suitable surfactant 

forms a micellar solution which coexists with a subcritical 

gas phase. In the second step the gas which acts 

as a blowing agent is compressed. Accordingly the density 

of the blowing agent increases and approaches that of its 

liquid state. Having chosen an appropriate surfactant the 

blowing agent can be solubilised, i.e. a thermodynamically 

stable blowing agent in water microemulsion is formed. 

For the formation of the foam, the polymerization of the 

monomers will be initiated, and the mixture will be expanded 

in the last step. Having depressurized the microemulsion 

at or above the critical temperature Tc of the blowing 

agent each microemulsion droplet acts as pool of blowing 

agent, whose density changes gently from the liquid-like to 

a gas-like state and each microemulsion droplet transforms 

gradually into a foam bubble. Thus, performing the expansion 

at super- instead at subcritical temperatures avoids the 

nucleation step for the transition from the liquid to the gas 

state, which would result in a statistical volume expansion 

of single micelles destroying the underlying microemulsion 

microstructure. 

The blowing agent of choice is, because of its low costs, 

non fl ammability and environmental friendliness [72], carbon 

dioxide (Tc = 30.98°C). As noted above it is clear that an 

effective realization of POSME needs the formulation of a


supercritical (sc) CO2 microemulsion and therefore the characterization 

of their phase behaviour at supercritical conditions, 

i.e. at pressures above pc = 71 bar. Figure 11, left 

shows the newly developed high pressure variable volume 

view cell. The main component of this setup is the sapphire 

cylinder that facilitates an optical investigation of the whole 

sample. Pressures up to p = 500 bar can be generated by turning 

a piston down into the sapphire cylinder, while temperatures 

between 0 < T < 100 °C can be adjusted placing the 

pressure cell in a thermostated water bath. 

Figure 11: Left: Variable volume view cell which allows the study of the 

phase behaviour at pressures up to 500 bar and temperatures between 

0° and 100°C. The central part of this high pressure cell consists of a 

sapphire cylinder, with which the phases can be distinguished by their 

optical appearance. Right: T (�) - section through the phase prism of 

the system water/NaCl – scCO2 – Lutensol ® XL70 at � = 0.46, � = 0.05 

and p = 220 bar. The phase inversion from a CO2-in-water to a waterin-CO2 

microemulsion via a bicontinuous CO2 microemulsion has been 

obtained for the fi rst time. 

In order to formulate a supercritical CO2 microemulsion the 

system studied was simplifi ed by omitting the addition of 

monomers to the aqueous phase. The well-known pseudo 

ternary system H2O/NaCl – propane – C12E6 [73] was chosen 

as starting point replacing the sub-critical propane and 

the expensive mono-disperse surfactant C12E6 by the supercritical 

CO2 and the technical surfactant Lutensol ® XL 70 

(BASF, Ludwigshafen, Germany) stepwise. Figure 11, right 

shows the obtained T(�) – section through the phase prism 

of the system H2O/NaCl – CO2 – Lutensol ® XL70 at � = 0.46, 

� = 0.05 (mass fraction of NaCl in the H2O/NaCl mixture) 

and a constant pressure of p = 220 bar. As can be seen the 

qualitative shape of the phase boundaries resembles the 

phase behaviour of nonionic microemulsions. The photograph 

shows the sample within the three phase state. The 

strong scattering of a laser beam passing through the middle 

phase indicating it is micro-structured. Thus, for the fi rst 

time supercritical CO2 microemulsions showing the typical 

phase inversion from a CO2-in-water to a water-in-CO2 microemulsion 

via a bicontinuous microstructure have been 

formulated. However, the solubilisation of supercritical CO2 

in water and vice versa is rather ineffi cient (46 wt% of Lutensol 

® XL70 are needed to formulate a one phase microemulsion). 

The next steps for a technical realization of POSME are to 

fi nd surfactants that solubilise supercritical CO2 more ef- 

fi ciently. Potential candidates that improve the interaction 

of supercritical CO2 with the interfacial interface and thereby 

increase the effi ciency are hydrocarbon surfactants with 

branched alkyl chains and fl uorinated surfactants [74]. Furthermore 

monomers or pre-polymers have to be added to 

the water phase to fi x the resulting foams. 

4. CONCLUSION 

The large variety of applications as well as the steadily increasing 

number of papers and patents on microemulsions 

already show their signifi cance for many branches of 

chemistry and suggest that microemulsions will become 

even more signifi cant in the future. I hope to have given 

an insight into how the properties of microemulsions can 

be favourably used in different kinds of applications. Thus, 

it has been shown that the large internal water/oil interface 

of bicontinuous microemulsions can be used to dramatically 

enhance epoxidation rates [4]. Knowing the correlation between 

the interfacial tensions and the phase behaviour of 

microemulsions the physico-chemical principles of the water-based 

degreasing process were discovered and a novel 

degreasing agent has been developed [5-7]. Last but not 

least the large number density of aggregates in droplet microemulsions 

led to the proposal of the Principle Of Supercritical 

Microemulsion Expansion, POSME, which uses supercritical 

- microemulsions as starting material for the production 

of nano-foams [8]. 

ACKNOWLEDGEMENT 

The author wishes to thank Prof. Strey for his continuous 

support in all aspects both fi nancial and professional. His 

thoughts and suggestions have been of great value. During 

the last 20 years of joint research and deep discussion a close 

friendship has evolved. The author also thanks S. Engelskirchen, 

L. Kramer, M. Schwan and T. Wielpütz who worked 

on the different topics, G. Scherr and his co-workers from 

the BASF Company as well as Prof. A. Berkessel and F. 

Schmidt from the Institute of Organic Chemistry (University 

of Cologne) for the productive cooperation. Parts of this work 

were supported by the BASF Company as well as the EU 

through the Network of Excellence SoftComp (Soft Matter 

Composites – an approach to nanoscale functional materials) 

of the Sixth Framework Programme (FP6). 

REFERENCES 

ASPEKTE 

[1] J. H. Schulman and T. P. Hoar, Nature 152, 102 (1943). 

[2] P. A. Winsor, Solvent Properties of amphiphilic compounds. 

(Butherworth & Co., Ltd., London, 1954). 

[3] J. H. Schulman, W. Stoeckenius, and L. M. Prince, J. 

Phys. Chem. 63, 1677 (1959). 

[4] T. Wielpütz, T. Sottmann, R. Strey, F. Schmidt, and A. 

Berkessel, Chem.-Eur. J. (29) (2006). 

[5] G. R. Pabst, P. Lamalle, R. Boehn, G. Oetter, R. Erhardt, 

R. Strey, T. Sottmann, and S. Engelskirchen, Journal 

of the American Leather Chemists Association 99 (4), 

151 (2004). 

170

ASPEKTE 

[6] G. R. Pabst, P. Lamalle, T. Füngerlings, G. Oetter, R. 

Erhardt, G. Scherr, R. Strey, T. Sottmann, and S. Engelskirchen, 

PCT Patent No. WO 2004/063396 A1 (2004). 

[7] S. Engelskirchen, Die physiko-chemischen Grundlagen 

zur wässrigen Entfettung von Tierhäuten. (Cuvillier 

Verlag Göttingen, 2005). 

[8] M. Schwan, T. Sottmann, and R. Strey, PCT Patent No. 

WO 2004058386 A2 (2004). 

[9] M. K. Sharma and D. O. Shah, in Macro- and microemulsions 

theory and applications, edited by D. O. Shah 

(American Chemical Society, Washington, D.C., 1985), 

Vol. 272, pp. 149. 

[10] K. Shinoda, in Solvent properties of surfactant solutions, 

edited by K. Shinoda (Marcel Dekker, 1967), Vol. 2, 

pp. 27. 

[11] M. Kahlweit and R. Strey, Angew. Chem. Int. Ed. 24, 

654 (1985). 

[12] A. M. Bellocq, J. Biais, B. Clin, A. Gelot, P. Lalanne, and 

B. Lemanceau, J. Colloid Interface Sci. 74, 311 (1980). 

[13] D. Langevin, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 138, 259 (1986). 

[14] H. F. Eicke, in Mikroemulsions, edited by I. D. Robb 

(Plenum Press, New York, 1982), pp. 17. 

[15] M. Kahlweit and R. Strey, J. Phys. Chem. 92, 1557 

(1988). 

[16] M. Kahlweit, R. Strey, P. Firman, D. Haase, J. Jen, and 

R. Schomäcker, Langmuir 4, 499 (1988). 

[17] M. H. G. M. Penders and R. Strey, J. Phys. Chem. 99, 

10313 (1995). 

[18] K.-V. Schubert and E. W. Kaler, Ber. Bunsenges. Phys. 

Chem. 100, 190 (1996). 

[19] H. N. W. Lekkerkerker, W. K. Kegel, and O. J.Th.G., 

Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 100, 206 (1996). 

[20] R. Aveyard, B. P. Binks, S. Clark, and J. Mead, J. CHEM. 

SOC. FARADAY TRANS. 82, 125 (1986). 

[21] D. Langevin, in Structure and dynamics of strongly 

interacting colloids and supramolecular aggregates in 

solutions, edited by S. H. Chen, J. S. Huang, and P. 

Tartaglia (Kluwer Academic, Dordrecht, 1992), pp. 325. 

[22] T. Sottmann and R. Strey, J. Chem. Phys. 106, 8606 

(1997). 

[23] K. Shinoda and S. Friberg, Adv. Colloid Interface Sci. 4 

(4), 281 (1975). 

[24] R. S. Schechter, W. H. Wade, U. Weerasooriya, V. 

Weerasooriya, and S. Yiv, J. Dispersion Sci. Techn. 6, 

223 (1985). 

[25] J. F. Bodet, J. R. Bellare, H. T. Davis, L. E. Scriven, and 

W. G. Miller, J. Phys. Chem. 92, 1898 (1988). 

[26] B. Lindman, K. Shinoda, U. Olsson, D. Anderson, G. 

Karlström, and H. Wennerström, Colloids Surfaces 38 

(1-3), 205 (1989). 

[27] W. Jahn and R. Strey, J. Phys. Chem. 92, 2294 (1988). 

[28] F. Lichterfeld, T. Schmeling, and R. Strey, J. Phys. 

Chem. 90, 5762 (1986). 

[29] S. H. Chen, Ann. Rev. Phys. Chem. 37, 351 (1986). 

[30] R. Strey, Colloid Polym. Sci. 272, 1005 (1994). 

171 


[31] T. Sottmann and R. Strey, in Fundamentals of Interface 

and Colloid Science, edited by J. Lyklema (Academic 

Press, 2005), Vol. V. 

[32] B. Jakobs, T. Sottmann, R. Strey, J. Allgaier, L. Willner, 

and D. Richter, Langmuir 15, 6707 (1999). 

[33] B. Jakobs, T. Sottmann, R. Strey, J. Allgaier, L. Willner, 

and D. Richter, USA Patent No. 6,677,293 (1998). 

[34] H. Bagger-Jörgensen, L. Coppola, K. Thuresson, U. 

Olsson, and K. Mortensen, Langmuir 13, 4204 (1997). 

[35] M.-J. Schwuger, K. Stickdorn, and R. Schomäcker, 

Chem. Rev. 95, 849 (1995). 

[36] C. Solans and H. Kunieda, Industrial applications of microemulsions. 

(Marcel Dekker, New York, 1997). 

[37] F. Candau, in Polymerization in organized media, edited by 

C. M. Paleos (Gordon & Breach, Philadelphia, 1992), pp. 215. 

[38] M. Antonietti, R. Basten, and S. Lohmann, Macromol. 

Chem. Phys. 196, 441 (1995). 

[39] M. P. Pileni, J. Phys. Chem. 97, 6961 (1993). 

[40] J. Eastoe and B. Warne, Curr. Opin. Coll. Interface Sci. 1, 

800 (1996). 

[41] H. L. Benson, K. R. Cox, and J. E. Zweig, Happi, 50 (1985). 

[42] M. Kahlweit and R. Strey, in Microemulsion Systems, 

edited by H. L. Rosano and M. Clausse (M. Dekker, 

New York, 1987), Vol. 24, pp. 1. 

[43] M. Volmer, Z. Phys. Chem. 125, 151 (1927). 

[44] M. Volmer, Z. Phys. Chem. 206, 181 (1957). 

[45] J. E. Bowcott and J. H. Schulman, Z. Elektrochem. 59, 

283 (1955). 

[46] L. E. Scriven, Nature 263, 123 (1976). 

[47] S. Burauer, Inaugural Dissertation Elektronenmikroskopie 

komplexer Fluide (TENEA, Berlin, 2002). 

[48] S. Burauer, L. Belkoura, C. Stubenrauch, and R. Strey, 

Colloids and Surfaces A (228), 159 (2003). 

[49] P. G. De Gennes and C. Taupin, J. Phys. Chem. 86, 

2294 (1982). 

[50] M. Gradzielski, D. Langevin, and B. Farago, Phys. Rev. 

E 53, 3900 (1996). 

[51] M. P. Pileni, P. Veillet, I. Lisiecki, C. Petit, N. Duxin, and 

J. Tanori, Colloid and Polymer Sci. 273, 886 (1995). 

[52] I. Capek, Adv. Colloid Interface Sci. 110, 49 (2004). 

[53] O. Lade, K. Beizai, T. Sottmann, and R. Strey, Langmuir 

16, 4122 (2000). 

[54] F. Gao, C. C. Ho, and C. C. Co, J. Am. Chem. Soc. 126, 

12746 (2004). 

[55] B. Orlich and R. Schomäcker, Enzyme Microb. Technol. 

28, 42 (2001). 

[56] M. Häger, F. Currie, and K. Holmberg, in Colloid Chemistry 

II, edited by M. Antonietti (Springer-Verlag, 

Heidelberg, 2003), Vol. 227, pp. 53. 

[57] E. V. Dehmlow and S. S. Dehmlov, Phase Transfer 

Catalysis. (VCH, Weinheim, 1993). 

[58] B. Boyer, A. Hanmbardzoumian, and J. P. Roque, 

Tetrahedron 55, 6147 (1999).


[59] H. Egger, T. Sottmann, R. Strey, C. Valero, and A. 

Berkessel, Tenside Surfactants Detergents 39 (2), 17 

(2002). 

[60] G. Bode, M. Lade, and R. Schomäcker, Chem. Ing. 

Tech. 71, 877 (1999). 

[61] M. Häger, U. Olsson, and K. Holmberg, Langmuir 20, 

6107 (2004). 

[62] S. Burauer, T. Sottmann, and R. Strey, Tenside Surfactants 

Detergents 37 (1), 8 (2000). 

[63] R. A. Hankey, V. L. Addy, K. Senior, D. A. Lanqridge, W. 

Bowden, and W. Scholz, Journal of the American Leather 

Chemists Association 96, 205 (2001). 

[64] H. Herfeld, in Bibliothek des Leders (Umschau Verlag, 

Frankfurt a. M., Germany, 1987), Vol. 4, pp. 50. 

[65] R. Strey, Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 100, 182 (1996). 

[66] H. Stone, S. Lichvar, C. W. Bredbenner, R. Rupp, and E. 

Minnich, Patent No. EP 0 353 061 A2 (1998). 

ASPEKTE 

[67] D. Klempner and K. C. Frisch, Eds. Handbook of Polymeric 

Foams and Foam Technology; Oxford University 

Press, New York (1991). 

[68] P. Spitael, C. W. Macosko, and R. B. McClurg, Macromolecules 

37 (18), 6874 (2004). 

[69] J. M. DeSimone, Patent No. 6,403,663 (2002). 

[70] J. Jung and M. Perrut, Journal of Supercritical Fluids 20 

(3), 179 (2001). 

[71] C. Ligoure, M. Cloitre, C. Le Chatelier, F. Monti, and L. 

Leibler, Polymer 46, 6402 (2005). 

[8] R. Strey, T. Sottmann, and M. Schwan, Patent No. WO 

058386 A2 (2004). 

[72] J. M. DeSimone, Science 297, 799 (2002). 

[73] G. J. McFann and K. P. Johnston, Langmuir 9, 2942 

(1993). 

[74] J. Eastoe and S. Gold, Physical Chemistry Chemical 

Physics 7 (7), 1352 (2005). 

172

ASPEKTE 

Jürgen Gieshoff 

Herausforderungen an die Abgasreinigung von 

morgen 

Nach einem Vortrag zum Industriesymposium der Jahrestagung der Deutschen Bunsengesellschaft 

im Mai 2006 in Erlangen. 

EINLEITUNG 

Die Abgasemissionen von Fahrzeugen sind durch den Gesetzgeber 

seit mehr als zwei Jahrzehnten in Europa limitiert. 

Auslöser für diese Entwicklungen waren hohe Schadstoffbelastungen 

der Luft, insbesondere in Kalifornien. 

Durch die Vorgabe der Grenzwerte für Kohlenwasserstoffe, 

Kohlenmonoxid, Stickoxide und, im Falle der dieselmotorischen 

Antriebe, auch der Partikelmasse, konnte ein deutlicher 

Rückgang der Emissionen durch den Straßenverkehr 

erreicht werden. Dies zeigt beispielhaft für die Kohlenwasserstoffemissionen 

die erste Abbildung. 

Abb. 1: Entwicklung der Kohlenwasserstoffemissionen des Straßenverkehrs 

in Deutschland 1960 bis 2030; die deutliche Abnahme der 

Belastung ist durch die Einführung des Autoabgaskatalysators und 

den Entwicklungen bei den Verbrennungsmotoren und der Sensorik 

erreicht worden; Angaben in kt/a 

Diese positive Entwicklung ist durch die Weiterentwicklung 

auf den Gebieten der motorischen Verbrennung, Sensorik 

und Motorsteuerung, aber zu einem wesentlichen Teil auch 

durch die Einführung der katalytischen Abgasreinigung ermöglicht 

worden. 

Abb. 2 zeigt einen Konverter, der zur Veranschaulichung aufgeschnitten 

worden ist. In dem Edelstahlgehäuse ist hier 

ein keramischer Träger eingebaut, der durch seine katalytisch 

aktive Beschichtung die Umsetzung der Schadgase 

ermöglicht. 

Dr. Jürgen Gieshoff 

Umicore AG & Co. KG 

Rodenbacher Chaussee 4 

D-63457 Hanau 

Tel.: +49-6181-59-2832 

Fax: +49-6181-59-72832 

juergen.gieshoff@eu.umicore.com 

173 


Abb. 2: Katalysator in einem 

aufgeschnittenen Edelstahlbehälter 

(Canning); die katalytische 

Beschichtung ist hier auf einem 

keramischen Wabenkörper aufgebracht 

Trotz dieser Fortschritte werden die Vorgaben für die Luftqualität 

nicht immer erfüllt. Neben Ozon als kritischem 

Schadstoff wird auch der Feinstaubgrenzwert an bestimmten 

Messstationen nicht immer eingehalten. Am Beispiel 

der Bundesrepublik Deutschland zeigt Abb. 3 die Feinstaubbelastung 

am 16. Januar 2006. Das Titelbild zeigt die Mittelwerte 

für das Jahr 2005. 

Abb. 3: Feinstaubbelastung der Luft in Deutschland am 16.01.2006; alle 

farbig hinterlegten Regionen weisen eine Überschreitung des Wertes 

von 50 µg/m³ Partikel in der Luft auf; modifi zierte Grafi k nach Unterlagen 

des Umweltbundesamt 2 

Der Grenzwert von 50 µg/m³ darf seit dem 1. Januar 2005 

an maximal 35 Tagen pro Jahr überschritten werden. 

Es gilt jedoch festzuhalten, dass die Abgasemissionen des


Straßenverkehrs nicht die Hauptursache für die Feinstaubbelastung 

der Luft sind. Wesentliche andere Quellen sind 

industrielle Prozesse und Schüttgut sowie Haushalte, Kleinverbraucher 

und Kraftwerke. 

Neben dem Ziel, die Vorgaben für die Luftqualität und Fahrzeugemissionen 

einzuhalten, wird seit einigen Jahren zunehmend 

auch der Kraftstoffverbrauch bzw. die Emission von 

Kohlendioxid diskutiert. Auch hier kann man eine positive 

Entwicklung feststellen. Dies zeigt Abb. 4. 

Abb. 4: Entwicklung der Kohlendioxidemissionen des Straßenverkehrs 

in Deutschland 1960 bis 2030; die Kohlendioxidemissionen sind direkt 

mit dem Kraftstoffverbrauch verknüpft; Angaben in kt/a 1 

Neben der stetigen Weiterentwicklung aller Verbrennungsmotoren 

zeigt sich an diesen Zahlen der steigende Marktanteil 

insbesondere dieselmotorisch angetriebener PKW mit 

einem um etwa 10 - 20 % geringeren Kraftstoffverbrauch. 

Die Entwicklungen auf der motorischen Seite zur Verringerung 

des Kraftstoffverbrauches führen in der Regel zu Veränderungen 

bei der katalytischen Abgasreinigung. Wichtige 

Trends sind die Verringerung des Hubvolumens bei vergleichbarer 

Leistung durch den Einsatz von Turboladern, 

Verbesserung der Partikelemissionen beim Dieselfahrzeug 

die durch den Einsatz von Partikelfi ltern und zukünftige Verbrennungsverfahren 

beim Dieselmotor, die eine Verringerung 

der Stickoxidemissionen ermöglichen können. 

Konsequenzen für die Abgasreinigung zeigt in Beispielen 

dieser Artikel auf. 

BEISPIEL 1: DREI-WEGE-KATALYSATOREN 

Stöchiometrisch betriebene Benzinfahrzeuge sind mit Drei- 

Wege-Katalysatoren ausgerüstet. Diese Systeme reduzieren 

effektiv die drei gesetzlich limitierten gasförmigen Schadgase 

Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide. 

2 CO + O2 2 CO2 

C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O 

2 NO + 2 CO N2 + 2 CO2 

Abb. 5: Reaktionsgleichungen des Schadgasabbaus im Drei-Wege- 

Katalysator; Propan ist beispielhaft für die Kohlenwasserstoffe eingesetzt; 

die Bezeichung „Drei-Wege-Katalysator“ ist abgeleitet von den 

drei Schadgasen, die reduziert werden 

ASPEKTE 

Während Kohlenmonoxid und die Kohlenwasserstoffe durch 

den Restsauerstoff oxidiert werden, benötigt man für die 

Reduktion der Stickoxide noch ausreichende Kohlenmonoxidmengen. 

Zur weitgehenden Erfüllung dieser chemischen Bedingungen 

ist ein geregelter Betrieb des Motors notwendig. 

Die notwendigen Konversionsraten sind abhängig von den 

Rohemissionen des Motors und dem betrachteten Emissionsgrenzwert. 

Beispielhaft wird dies für die europäischen und 

amerikanischen Stickoxid-Grenzwerte in Abb. 6 gezeigt. 

Abb. 6: Notwendiger Stickoxid-Umsatz als Funktion der Motoremissionen 

für die amerikanischen (ULEV und SULEV) und europäischen (EU 

III und EU IV) Grenzwerte im Vergleich 

Um die Emissionsanforderungen zu erfüllen, werden die Katalysatoren 

zur Verbesserung der Kaltstartemissionen motornah 

eingebaut. In Abb. 7 sieht man eine typische Konfi guration 

bestehend aus zwei motornah verbauten Katalysatoren in 

einer zweifl utigen Anordnung und der Zusammenführung 

im Unterbodenkatalysator, der hier aus zwei Katalysatoren 

gebildet wird. 

Abb. 7: Moderne Abgasanlage mit zwei motornah positionierten Katalysatoren 

und einem Unterbodenkonverter mit zwei einzelnen Katalysatoren 

Somit ergeben sich höhere Anforderungen an die Alterungsbeständigkeit, 

die sich auch darin äußern, dass bei Katalysatoralterungen 

am Motorprüfstand die Katalysatoreingangstemperatur 

in den letzten Jahren um etwa 100 °C erhöht 

worden ist. 

Als weitere wichtige technische Bedingung ist die Dauerhaltbarkeit 

zu nennen, die sich mit der Einführung von EURO V 

von 80.000 km auf 160.000 km verdoppeln wird. 

Im Hinblick auf die „Übersetzung“ dieser ingenieurwissen- 

174

ASPEKTE 

schaftlichen Anforderungen in die chemische „Gestaltung“ 

der Beschichtung (Washcoat), muss zunächst die Temperaturstabilität 

der Komponenten beschrieben werden. Für den 

Drei-Wege-Katalysator sind neben den anorganischen Trägeroxiden 

wie Aluminiumoxid, die Sauerstoffspeicherkomponenten 

auf Basis von Cer-Zirkonverbindungen und die Edelmetalle 

zu nennen. Die thermische Stabilität zeigt schematisch 

Abb. 8. 

Abb. 8: Relative Abnahme der Dispersion der Edelmetallkomponente 

bzw. der spezifi schen Oberfl äche der oxidischen Materialien in Abhängigkeit 

von der Temperatur; durch vergleichende Untersuchungen können 

Alterungen im Fahrzeug und synthetische Alterungen am Motor 

korreliert werden 

Man erkennt, dass von den drei typischen Washcoatkomponenten 

die Edelmetallpartikel die deutlichste Änderung 

erfahren. Von daher setzt eine Entwicklungsrichtung auf die 

Stabilisierung der Edelmetallpartikel. 

Die Stabilisierung kann durch eine Modifi kation des Beschichtungsverfahrens 

erreicht werden. Die herkömmliche Methodik 

legt das oxidische Trägeroxid bereits als Schicht 

auf dem Substrat vor, während bei aktuellen Verfahren ein 

edelmetallhaltiges Trägeroxid zur Beschichtung des keramischen 

Wabenkörpers eingesetzt wird. 

Den prinzipiellen Unterschied im Beschichtungsprozess 

zeigt das Schema in Abb. 9. 

Abb. 9: Vergleich der beiden Beschichtungsverfahren; links wird das herkömmliche 

Verfahren beschrieben, das von einem mit Trägeroxiden 

beschichteten Substrat ausgeht; rechts ist das Verfahren des Edelmetall-im-Washcoat 

− Prozesses beschrieben........................................... 

175 


Die Änderungen der Edelmetallpartikelgröße für beide Beschichtungsvarianten 

zeigen im Vergleich die beiden HRTEM- 

Bilder, Abb. 10. Die statistische Auswertung der Edelmetallpartikelgrößenverteilung 

wird in Abb. 11 zusammengefasst. 

Abb. 10: High-Resolution transmissionselektronische Aufnahmen des 

Washcoats; die dunklen Punkte sind Palladiumpartikel; das linke Bild 

zeigt das Ergebnis, das durch eine herkömmliche Imprägnierung erreicht 

werden kann, das rechte Bild beschreibt das Ergebnis durch den 

Edelmetall-im-Washcoat Prozess 

Abb. 11: Auswertung der Edelmetall-Partikelgrößenverteilung der beiden 

Beschichtungsverfahren; beide Varianten führen zu deutlich unterschiedlichen 

Partikelgrößenverteilungen 

Man sieht, dass das aktuelle Verfahren nach dem Edelmetall-im-Washcoat 

Prinzip deutlich kleinere Partikel mit einer 

wesentlich engeren Größenverteilung liefert. 

Für die Aktivität der beiden Katalysatorproben nach Alterung 

ergibt sich folgendes Bild (Abb. 12). 

Abb. 12: Modellgasergebnisse für die beiden Katalysatorproben; aufgetragen 

ist die Temperatur T50 (Light-Off-Temperatur), bei der 50 % 

Umsatz für das Schadgas erreicht wird


Das aktuelle Beschichtungsverfahren ist seit einigen Jahren 

in der Produktion eingeführt und bietet neben diesem generellen 

Aktivitätsvorteil aufgrund der besseren Dispersion 

auch noch weitere Möglichkeiten, die Architektur des Katalysators 

zu beeinfl ussen. Hier seien als Beispiel nur Layerkatalysatoren 

genannt, die unterschiedliche Funktionalitäten 

in verschiedenen Katalysatorschichten realisieren. So bestehen 

aktuelle Drei-Wege-Katalysatoren häufi g aus zwei 

funktional unterschiedlichen Schichten. 

BEISPIEL 2: DIESELOXIDATIONSKATALYSATOREN 

Dieseloxidationskatalysatoren sind in allen aktuellen PKW- 

Dieselfahrzeugen installiert. Durch den Einsatz werden die 

– im Vergleich zu stöchiometrisch betriebenen Benzinfahrzeugen 

- geringen motorischen Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen 

effektiv reduziert. 

Aufgrund der hohen Sauerstoffkonzentration im Abgas 

(Dieselmotoren arbeiten mit Luftüberschuss) können Oxidationskatalysatoren 

die Stickoxidemissionen nicht wirkungsvoll 

reduzieren. 

Die Partikelemissionen werden durch den Dieseloxidationskatalysator 

nur geringfügig reduziert. Eine nachhaltige 

Verbesserung auf diesem Gebiet hat die Einführung des 

Dieselpartikelfi lters ermöglicht. 

Abb. 13: Funktionsprinzip des Dieselpartikelfi lters; das Abgas des Motors 

wird durch die poröse Wand des Trägers gedrückt. Die Zellen sind 

wechselseitig mit Stopfen verschlossen 

Eine mikroskopische Aufnahme eines mit Ruß beladenen 

Filters zeigt Abb. 14. 

Abb. 14: Mikroskopische Aufnahme eines mit Ruß beladenen Filters; 

man erkennt deutlich die Rußschicht in den Eingangskanälen; der Filter 

wurde für die Aufnahme aufgeschnitten 

ASPEKTE 

Die Einführung des Partikelfi lters hat jedoch für den vorgeschalteten 

Oxidationskatalysator zu neuen Anforderungen 

im Hinblick auf die Temperaturstabilität geführt. Dies ist 

bedingt durch das Konzept der aktiven Filterregeneration 

durch Kraftstoffnacheinspritzung. 

Der im Partikelfi lter aufgefangene Ruß sorgt mit zunehmender 

Laufzeit für eine Erhöhung des Druckverlustes, so dass 

eine Regenerierung des Filters eingeleitet werden muss. 

Eine Filterreinigung kann prinzipiell durch eine Erhöhung der 

Abgastemperatur auf etwa 600 °C ausgelöst werden. Dies 

geschieht beim PKW über einen Eingriff in die Motorsteuerung, 

der zu einer deutlichen Erhöhung der Kohlenwasserstoffemissionen 

vor dem Dieseloxidationskatalysator führt. 

Die Kohlenwasserstoffe werden auf dem Oxidationskatalysator 

unter Wärmefreisetzung umgesetzt, durch die hohe 

Abgastemperatur wird dann der Ruß im Filter abgebrannt. 

Das Funktionsprinzip zeigt im Überblick Abb. 15. Der reale 

Verlauf der Temperaturen im Fahrbetrieb wird in Abb. 16 

demonstriert. 

Abb. 15: Funktionsweise der Dieselpartikelfi lterregeneration; durch 

eine sehr späte Einspritzung („Post-Injection“) gelangt unverbrannter 

Kraftstoff in den Abgastrakt; der betriebswarme Dieseloxidationskatalysator 

setzt den Kraftstoff um und erwärmt dadurch das Abgas auf 

die notwendige Reaktionstemperatur für den Abbrand des Rußes im 

Filter; durch die Exothermie des Rußabbrandes erhöht sich die Temperatur 

im Filter 

Abb. 16: Regenerationsevent im Fahrzeugbetrieb; im normalen Fahrbetrieb 

werden Temperaturen bis etwa 400 °C vor dem Filter gemessen; 

durch die Einleitung der Filterregeneration wird die Temperatur 

über die Nacheinspritzung nach dem Dieseloxidationskatalysator auf 

600 °C angehoben, um den Rußabbrand mit hinreichender Geschwindigkeit 

zu ermöglichen 

176

ASPEKTE 

Während im normalen Fahrzeugbetrieb Abgastemperaturen 

vor dem Dieselpartikelfi lter zwischen 200 und 400 °C 

gemessen werden, sind die Temperaturen vor dem Filter 

während einer Regeneration etwa 600 °C. 

Diese thermische Belastung des Katalysators führt zu einer 

Sinterung der Edelmetallpartikel. Dies zeigen die beiden 

HRTEM-Aufnahmen eines Katalysators im frischen und gealterten 

Zustand in Abb. 17. 

Abb. 17: HRTEM-Aufnahmen eines frischen und gealterten Katalysators; 

die schwarzen Punkte sind Platinpartikel; das linke Bild stellt den 

frischen Katalysator dar, das rechte Bild den Katalysator nach einer 16 h 

Alterung bei 750 °C im Ofen 

Die Platincluster, die beim frischen Katalysator eine Größe 

von wenigen Nanometern aufweisen, sintern durch die verwendete 

Alterung auf 80 bis zu 500 nm. Gleichzeitig nimmt 

die Aktivität des Katalysators ab. Die Alterung im Ofen kann 

man mit der Laufl eistung von 100.000 bis 200.000 km eines 

Fahrzeuges mit Dieselpartikelfi lter vergleichen. 

Eine deutliche Verbesserung der Alterungsstabilität in diesen 

Applikationen kann man durch den Einsatz von bimetallischen 

Katalysatorsystemen mit Platin und Palladium 

erreichen. 

Das entsprechende HRTEM-Bild nach einer analogen Alterung 

in Abb. 18 zeigt Partikel zwischen 40 und 100 nm. Somit 

ist eine Stabilisierung der Dispersion erzielt worden. 

Abb. 18: HRTEM Aufnahme eines Pt/Pd-Dieseloxidationskatalysators 

nach einer 16 h / 750 °C Alterung; im Vergleich zur Abbildung 17 lassen 

sich kleinere Edelmetallpartikel feststellen 

Die Eignung des bimetallischen Pt/Pd-Katalysators im Fahrzeugeinsatz 

demonstriert Abb. 19. 

177 


Abb. 19: Umsatzverhalten des Pt/Pd-Dieseloxidationskatalysator im 

Fahrzeugdauerlauf; gemesssen wurde der Umsatz im Europäischen 

Fahrzyklus („NEDC“) mit einem Euro 4-kalibrierten Fahrzeug 

Die Fahrzeugemissionen sind über die untersuchte Laufleistung 

nahezu konstant. 

Neben dem technischen Fortschritt konnte durch den Ersatz 

von Platin durch Palladium eine Kostensenkung realisiert 

werden. 

BEISPIEL 3: NOx-REDUKTION FÜR DIESELFAHRZEUGE 

Die Emissionsgrenzwerte ab 2007 in den USA erzwingen für 

Dieselfahrzeuge eine Emissionslösung für Stickoxide. Die 

notwendigen Umsatzraten liegen dabei – je nach Gesetzgebungsstufe 

und Rohemissionen des Fahrzeuges - zwischen 

50 und 80 %. Somit werden diese Fahrzeuge aus 

heutiger Sicht neben einer Oxidationsfunktion (Dieseloxidationskatalysator 

bzw. beschichteter Partikelfi lter) auch Stickoxidspeicherkatalysatoren 

bzw. SCR-Systeme (selektive 

katalytische Reduktion) aufweisen. 

Eine wesentliche Herausforderung besteht daher einerseits 

im Verständnis des gesamten Systemaufbaus mit seinen Abhängigkeiten 

zwischen den Katalysatorbausteinen und der 

Schnittstellen zum Motormanagement und den Sensoren. 

Andererseits sind aber auch stetige Verbesserungen der 

katalytischen Aktivität für die Umsetzung der Konzepte im 

Fahrzeug notwendig. 

Betrachtet man beispielhaft die Systemkomponente „NOx- 

Speicherkatalysator“, so zeigt Abb. 20 die prinzipielle Funktion 

des Katalysators im Fahrzeug. 

Abb. 20: Schematische Darstellung der Funktionsweise eines NOx- 

Speicherkatalysators; während der mageren Betriebsphase des Motors 

werden die Stickoxide von der Speicherkomponente absorbiert; 

die Regeneration erfolgt dann durch kurze Fettphasen des Motors 

(„unterstöchiometrischer Betrieb“)


Die vom Motor emittierten NOx-Emissionen werden zunächst 

gespeichert und dann – beim Vorliegen der entsprechenden 

Betriebsbedingungen - durch „fettes“ Abgas wieder 

regeneriert. Dabei werden die Stickoxide gleichzeitig zu 

Stickstoff reduziert. 

Der Betrieb dieser Systeme setzt voraus, dass das Fahrzeug 

auch bei einer Luftzahl kleiner als eins betrieben werden 

kann. Durch die Entwicklungen bei den Verbrennungsmotoren 

in den letzten 5 - 10 Jahren ist dies sowohl für 

Benzin- als auch für Dieselfahrzeuge ermöglicht worden. 

Für das prinzipielle Verständnis der zugrunde liegenden 

chemischen Reaktionen ist Abb. 21 hilfreich: 

Abb. 21: Schema der Stickoxid-Einspeicherung unter mageren Bedingungen 

und die Regeneration der Stickoxide bei fetten Abgasbedingungen 

4 

Unter mageren Betriebsbedingungen wird Stickstoffmonoxid 

an Platin zu Stickstoffdioxid umgesetzt. Diese Reaktion 

ist bei Temperaturen unter 200 °C kinetisch gehemmt, 

bei höheren Temperaturen wird durch die Verlagerung des 

thermodynamischen Gleichgewichtes hin zum Stickstoffmonoxid 

die Ausbeute an NO2 wieder reduziert. NO2 wird 

kontinuierlich dem Gleichgewicht entzogen, in dem es an 

einer Speicherkomponente wie BaCO3 adsorbiert wird. 

Die Eigenschaften des Reaktionsschemas gehen einher 

mit dem Temperaturfenster der NOx-Umsetzung, das in 

Abb. 22 gezeigt wird. 

Abb. 22: Temperaturfenster der NOx-Konvertierung im Speicherkatalysator; 

der Umsatz ist ausgewertet über die mageren und fetten 

Betriebsphasen 

Durch die Alterung wird insbesondere die Aktivität bei niedrigeren 

Temperaturen beeinträchtigt. Die Ansätze zu einer 

ASPEKTE 

Verbesserung in diesem Punkt sind ähnlich wie für Dieseloxidationskatalysatoren, 

da der Grund in beiden Fällen in einer 

Edelmetallsinterung zu fi nden ist. 

Die Verbesserung der Hochtemperaturaktivität ist einerseits 

limitiert durch die thermodynamische Stabilität der gebildeten 

Nitrate, aber auch eingeschränkt durch eine Compositbildung 

bestehend aus Bariumcerat. Diese Phase zeigt nicht 

die guten NOx-Einspeicherfähigkeiten wie das Carbonat. 

Abb. 23 stellt in Abhängigkeit von der Temperatur die Bildung 

der Cerat-Phase dar. 

Abb. 23: Phasendiagramme des Systems Barium / Cer als Funktion 

der Alterungstemperatur; die Pulver wurden in Luft gealtert 

Ansätze zur Verbesserung der thermischen Stabilität der 

Speichermaterialien liegen in einer Dotierung des Systems. 

Diese Untersuchungen sind als High-Throughput Versuche 

angelegt. Abschließende Bewertungen für neuartige Materialkompositionen 

können jedoch noch nicht berichtet 

werden. 

Neben der Weiterentwicklung der chemischen Zusammensetzung 

der Katalysatoren sind jedoch Kenntnisse 

über das Zusammenspiel der einzelnen Bausteine einer 

Abgasreinigung für die Erfüllung zukünftiger Emissionsgesetzgebungen 

notwendig. Dies wird durch Abb. 24 verdeutlicht. 

Das dargestellte System besteht aus vier 

Katalysatoren mit sehr unterschiedlichen Funktionen. Neben 

einem Dieseloxidationskatalysator und einem Partikelfi lter 

kommen Komponenten zur Stickoxidreduktion hinzu. 

Abb. 24: Ein Beispiel für zukünftige Abgasreinigungskonzepte der Firma 

DaimlerChrysler ; das System besteht aus vier unterschiedlichen 

Komponenten 

178

ASPEKTE 

ZUSAMMENFASSUNG 

Innerhalb der letzten 15 Jahre haben sich die Emissionen 

des Straßenverkehrs signifi kant reduziert. Dies wurde durch 

Verbesserungen der motorischen Verbrennung, durch die 

Entwicklungen im Bereich der motorischen Steuerung und 

durch die Einführung des Autoabgaskatalysators in Europa 

erreicht. 

Die verschiedenen Motorkonzepte bedingen dabei sehr 

unterschiedliche Abgasreinigungskomponenten vom Drei- 

Wege-Katalysator für die stöchiometrisch betriebenen Otto- 

Motoren hin zu Stickoxidreduktionssystemen zur Erfüllung 

zukünftiger Emissionsgesetze für Dieselmotoren. 

Neben der kontinuierlichen Weiterentwicklung der chemischen 

Zusammensetzung der Katalysatorbeschichtung ist 

eine Betrachtung des Gesamtsystems zur Darstellung optimierter 

Lösungen notwendig. 

Die erzielten Erfolge auf dem Weg zu einer emissionsärmeren 

Mobilität reichen jedoch für die Zukunft nicht aus. 

Die Ansprüche an die Luftqualität werden überall in der 

Welt weiter steigen und dies bei einer wachsenden globalen 

Fahrzeugdichte. Somit werden auch in der Zukunft 

anspruchsvolle Systemlösungen für die Abgasreinigung zu 

entwickeln sein. 

179 

LITERATUR 


1 

Fortschreibung "Daten- Rechenmodell": Energieverbrauch 

und Schadstoffemissionen des motorisierten Verkehrs in 

Deutschland 1960-2030 

Zusammenfassung im Auftrag des Umweltbundesamtes 

UFOPLAN Nr. 204 45 139 

Heidelberg, 30. November 2005 

2 Umweltbundesamt; www.umweltbundesamt.de 

3 http://www.aecc.be/content/images/catalytic_converters.jpg 

4 N. Miyoshi et al., SAE 950809 (1995) 

5 http://www.greencarcongresss.com/2006/01/mercedes_to_ 

int.html 

DANKSAGUNG 

Hiermit möchte ich mich recht herzlich bei meinen Kollegen 

Dr. P. Spurk, Herrn W. Müller, Herrn R. Sesselmann und Dr. 

D. Lindner für die Unterstützung bei der Realisierung des 

Artikels bedanken.


Klaus Funke 

Zur Eröffnung der Zweiten Ostwaldtage in Leipzig, 

am 1. September 2006 

Wir stehen auf den Schultern von Riesen, meine sehr verehrten Damen und Herren. 

Einer dieser Riesen war zweifellos Wilhelm Ostwald, dessen 

Geburtstag sich morgen zum 153. Male jährt. Aus diesem 

Anlass sind wir hier in Leipzig zu den Zweiten Ostwaldtagen 

zusammengekommen. Heute und morgen wollen wir hier 

und in Großbothen die Erinnerung an Wilhelm Ostwald sowie 

an sein Leben und Werk wach halten und seine Beiträge zur 

Wissenschaft und zur Kultur angemessen würdigen. Wichtiger 

Bestandteil der diesjährigen Ostwaldtage ist wieder 

der Besuch der Ostwald-Gedenkstätte in Großbothen, 

die als “ Historische Stätte der Chemie“ für neue Aktivitäten 

geöffnet, neuen Aufgaben zugeführt und vor allem mit 

neuem Leben erfüllt werden soll. Für mich ist es eine große 

Freude, zu diesem Anlass die Grüße und die guten 

Wünsche der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische 

Chemie überbringen zu dürfen, stellvertretend auch 

für unsere Schwestergesellschaften, die DECHEMA und 

die GDCh. 

“ Wir stehen auf den Schultern von Riesen.“ Um diesen Satz 

recht zu verstehen, lassen Sie mich ein bisschen ausholen. 

Machen wir uns klar: Die Riesen der Vergangenheit waren 

die Wegbereiter unserer Kultur von heute. Gewiss mag 

man bei dem Wort „Kultur“ an Goethe und Schiller denken, 

an Kant und Hegel, Rembrandt und Dürer, Beethoven 

und Brahms. Kultur umfasst aber mehr. Zu unserer Kultur 

gehört auch, und zwar ganz wesentlich, das Bild, das wir 

uns von der Natur und ihren Gesetzen machen, von der unbelebten 

und belebten Welt um uns herum. Die Riesen der 

Vergangenheit, die uns in diesem Zusammenhang in den 

Sinn kommen, waren Naturwissenschaftler. 

“ Wir stehen auf den Schultern von Riesen.“ Der, der diesen 

Satz sagte, war ein Naturwissenschaftler. Er lebte vor drei 

Jahrhunderten. Es war Sir Isaac Newton, für uns Heutige 

selbst ein Riese, derjenige, der den fallenden Apfel und die 

Himmelsmechanik in Gedanken miteinander verband und 

mit denselben Gleichungen beschrieb. Andere Riesen standen 

in späteren Jahrhunderten auf Newtons Schultern, Riesen, 

die neue Visionen entwickelten und neue Wahrheiten 

erkannten. Ich denke an Carl Friedrich Gauß und Albert Einstein. 

Die Vision von Gauß war die Möglichkeit einer nichteuklidischen 

Geometrie, später bestätigt durch Einstein, 

der die verblüffende Wahrheit erkannte, dass die Metrik 

der Raumzeit erst durch die Materie geformt wird. Newton, 

Gauß, Einstein – wahrlich drei Riesen, die unser Weltbild 

veränderten! 

Prof. Dr. Klaus Funke 

Institut für Physikalische Chemie 

Universität Münster 

D-48149 Münster 

Tel.: +49 251 83-23418 

Fax: +49 251 83-29138 

K.Funke@uni-muenster.de 

AKTUELLES 

Hier und heute soll von anderen Riesen die Rede sein, nämlich 

von denen der Physikalischen Chemie. Zwei der bedeutendsten 

unter ihnen waren Robert Wilhelm Bunsen und Wilhelm 

Ostwald. Ihre Lebensspannen lagen nicht in unterschiedlichen 

Epochen, sondern waren nur um wenige Jahrzehnte 

gegeneinander versetzt. Das spiegelt die Tatsache wider, 

dass Bunsens und Ostwalds junge Wissenschaft, die Physikalische 

Chemie, sich damals, in der zweiten Hälfte des vorletzten 

Jahrhunderts, in der Phase ihrer Gründung und ihres 

großen initialen Aufschwungs befand. 

Vergegenwärtigen wir uns schlaglichtartig einige Beiträge 

Bunsens und Ostwalds zur Physikalischen Chemie. Man stelle 

sich vor: Vor Bunsen gab es noch nicht einmal den Bunsenbrenner, 

und vor Ostwald waren Katalyse und fl üssige 

Elektrolyte unerforschte weiße Gebiete auf der Landkarte 

der Wissenschaft. 

Es ist überliefert, dass Bunsen in seiner Vorlesung den verhornten 

Zeigefi nger in die Flamme seines Brenners hielt und 

den Studenten erklärte: “ An dieser Stelle hat die Flamme 

200 Grad.“ Zusammen mit Kirchhoff entwickelte er die 

Spektralanalyse und entdeckte mit ihrer Hilfe die neuen Elemente 

Caesium und Rubidium im Mineralwasser von Bad 

Dürkheim. 

Wilhelm Ostwald ging in die Geschichte der Wissenschaft 

ein, indem er Gesetzmäßigkeiten auffand, die heute nach 

ihm benannt sind, etwa das Ostwaldsche Verdünnungsgesetz 

und die Ostwaldsche Stufenregel, aber auch und vor 

allem wegen seiner wesentlichen Beiträge zum Energiebegriff 

in der Chemie sowie zum Verständnis der Katalyse 

auf der Grundlage der chemischen Gleichgewichte und der 

Reaktionsgeschwindigkeiten. Auf die Frage, wie er all seine 

Arbeit geschafft habe, antwortete er einmal: „Weil es mich 

so gefreut hat.“ 

Wilhelm Ostwald war jedoch nicht nur ein Riese der physikalisch-chemischen 

Wissenschaft, gewürdigt durch den Nobelpreis 

des Jahres 1909 für Chemie, er war auch mit Leib 

und Seele Wissenschaftsorganisator und Gründervater. So 

war er 1887 zusammen mit Jacobus Hendricus van’t Hoff 

Begründer und erster Herausgeber der Zeitschrift für Physikalische 

Chemie und ab 1889 Herausgeber der berühmten 

Sammlung kommentierter Originalabhandlungen, genannt 

“ Ostwalds Klassiker der exakten Naturwissenschaften“. 

Vor allem aber war er der Begründer der heutigen Deutschen 

Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie. Von 

1894 bis 1898 war er ihr erster Erster Vorsitzender. Zunächst 

trug die Gesellschaft freilich einen anderen Namen, sie hieß 

damals Deutsche Elektrochemische Gesellschaft“. Es war 

“ 

dann wiederum Ostwald, der im Jahre 1901 vorschlug, die 

Gesellschaft in Deutsche Bunsen-Gesellschaft“ umzube- 

“ 

180

AKTUELLES 

181 

Der Landsitz „Energie“ in Großbothen bei Grimma in Sachsen war seit 1906 Wohnsitz der Familie 

Ostwald. Wilhelm Ostwalds Arbeitsräume mit Laboratorium und Bibliothek waren im „Haus 

Energie“ (Foto) untergebracht und sind dort noch heute zu besichtigen. Der Landsitz „Energie“ 

wurde der Akademie der Wissenschaften zu Berlin 1953 als Schenkung übergeben, steht seit 

1979 unter Denkmalschutz und ist seit 1994 Eigentum des Freistaates Sachsen. Er wird von 

der Wilhelm-Ostwald-Gesellschaft als Tagungs- und Begegnungsstätte genutzt. Das gesamte 

Anwesen wurde 2005 von der GDCh mit Unterstützung der Bunsen-Gesellschaft in die bedeutende 

Reihe „Historische Stätten der Chemie“ aufgenommen........................................................................ 

Foto: Copyright bei der Wilhelm-Ostwald-Gesellschaft zu Großbothen e.V.. 

....................................................................... 

nennen, einerseits zu Ehren des zwei Jahre zuvor verstorbenen 

Robert Wilhelm Bunsen, andererseits aber auch, 

um der Gesellschaft ein breiteres physikalisch-chemisches 

Profi l zu geben. Der Name “ Bunsen-Gesellschaft“, das ist 

überliefert, wurde auf der damaligen Hauptversammlung in 

Freiburg unter großem Beifall akzeptiert. Den Glücksumstand, 

dass wir deutschen Physikalischen Chemiker heute 

wie damals in der Bunsen-Gesellschaft unsere wissenschaftliche 

Heimat haben, verdanken wir also Wilhelm Ostwald. 

Aber nicht nur nach Bunsen, auch nach anderen Riesen 

der Wissenschaft wurden in der Folgezeit Gesellschaften 

benannt. Ich denke dabei besonders an die Gauß-Gesellschaft 

in Göttingen, an die Albert-Einstein-Gesellschaft in 

Bern und – natürlich – an die Wilhelm-Ostwald-Gesellschaft 

zu Großbothen. 

Nach dem Gesagten versteht es sich von selbst, dass zwischen 

der Ostwald-Gesellschaft und der Bunsen-Gesellschaft 

ein besonders enges Verhältnis besteht. Gern denke 

ich an die Zeit zurück, als Herr Professor Quitzsch und ich 

als Erste Vorsitzende unserer Gesellschaften in Großbothen 

und in Leipzig über die Beziehungen zwischen unseren Gesellschaften 

sprachen. Damals trafen wir die Übereinkunft, 

das enge Verhältnis dadurch zum Ausdruck zu bringen, dass 

unsere Gesellschaften wechselweise beieinander Mitglied 

werden, so geschehen in jenem besonderen Jahr 2003, 

das wir als Jahr der Chemie begingen und in dem wir hier 

in Leipzig gemeinsam Wilhelm Ostwalds 150. Geburtstag 

feierten. 


Die dann folgenden Geschehnisse des vergangenen Jahres 

hat wohl niemand besser beschrieben als Heinz Behret, 

langjähriger Geschäftsführer der Bunsen-Gesellschaft. In 

einem Leitartikel schrieb er: “ Die sich andeutenden dunklen 

Wolken am Horizont von Großbothen wurden von vielen 

Seiten wahrgenommen. Das sächsische Staatsministerium 

erhielt eindringliche Wetterwarnungen aus der ganzen Welt. 

Auch die Geschäftsführer der drei wissenschaftlichen Gesellschaften 

DECHEMA, GDCh und DBG pilgerten nach Dresden 

und wurden bei der Ministerin gemeinsam vorstellig. Unterstrichen 

wird die Wahrnehmung noch dadurch, dass schließlich 

die Gesellschaft Deutscher Chemiker das gesamte 

Anwesen in Großbothen mit Unterstützung der Bunsen- 

Gesellschaft im September 2005 in die bedeutende Reihe 

der “ Historischen Stätten der Chemie“ aufgenommen hat. 

Vom Ministerium kommen inzwischen günstigere Wetterprognosen." 

Ich wünsche Ihnen, der Ostwald-Gesellschaft, dass sich 

die günstigen Wetterprognosen bewahrheiten. Die guten 

Wünsche der ganzen Bunsen-Gesellschaft begleiten Sie. 

Vor allem wünschen wir Ihnen, dass die Wilhelm-Ostwald- 

Gedenkstätte ein attraktives Zentrum wird, eine Stätte der 

lebendigen Begegnung mit der Wissenschaft, offen für jedermann. 

Möge die besondere Ausstrahlung von Großbothen 

vor allem junge Menschen an die Wissenschaft heranführen, 

und möge der Genius Loci seine begeisternde Wirkung entfalten.


Thomas Heine 

42. Symposium für Theoretische Chemie 

in Erkner bei Berlin 

Quantum Chemistry – Methods and Applications war das 

Thema des 42. Symposium für Theoretische Chemie (STC), 

das vom 3. bis 6. September 2006 in Erkner bei Berlin stattfand. 

Prof. Joachim Sauer und sein Organisatorenteam 

(Dr. Marek Sierka, Dr. Alexander Hofmann, Jens Döbler, 

Torsten Kerber, Mike Wesemann, Silvana Pophal und 

Monika Urban) wählten das Bildungszentrum Erkner als 

Veranstaltungsort, eine ideale Tagungsstätte, auch aufgrund 

der Anbindung an die Berliner Infrastruktur, mit ausreichenden 

Kapazitäten, das mit 280 Teilnehmern recht große 

STC auszurichten. Der Charakter der Konferenz wurde 

auch in diesem Jahr internationaler, die Wahl von Englisch 

als Konferenzsprache motivierte Wissenschaftler aus 20 

Ländern am STC teilzunehmen. Traditionsgemäß wurde 

das Symposium wieder in einer Session abgehalten. Trotz 

der Vielzahl von 12 Plenarvorträgen, 18 Kurzvorträgen, der 

Hellmann-Vorlesung und 198 Postern ließ die geschickte 

Organisation der Veranstaltung genügend Zeit für Diskussionen. 

Thematisch konzentrierten sich die Vorträge auf die 

Entwicklung von ab initio-Methoden zur Behandlung von 

großen Systemen. Hier sollen lokale ab initio-Methoden, moderne 

Implementierungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT), 

neue Methoden der Störungstheorie, Methoden, die Vorteile 

der Darstellung der Elektronendichte durch Hilfsfunktionen 

(density fi tting) ausnutzen und Hybridmethoden (QM/ 

MM) besonders erwähnt werden. Anwendungen wurden 

in einigen Kurzvorträgen und in den drei Postersitzungen 

präsentiert. Viele Posterbeiträge zeigten Car-Parrinello- 

Simulationen und Rechnungen mit zeitabhängiger DFT 

(TD-DFT). Die Postersitzungen boten weiterhin die Möglichkeit, 

zahlreiche technische und methodische Neuerungen, 

die in Kürze in diversen Computercodes zur Verfügung 

stehen werden, zu diskutieren. Die Pausen und insbesondere 

die abendlichen Postersitzungen fanden in einladender 

Atmosphäre statt und motivierten Diskussionen bis in die 

späten Nachtstunden. Im Eröffnungsvortrag von Prof. Werner 

Kutzelnigg (Uni Bochum) „Are Density Functional Theory 

and ab-initio Quantum Chemistry living in different 

worlds“ begann die kritische Hinterfragung der DFT, die 

sich über die gesamte Konferenz fortsetzte. Prof. Kutzelnigg 

interpretierte die DFT aus Sicht der traditionellen Schule der 

ab-initio-Quantenchemie und schlug, aufbauend auf die Arbeiten 

von Levy, eine alternative Formulierung der DFT über 

die Legendre-Transformationen der Elektronendichte vor. 1 

Dr. Thomas Heine 

Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie 

TU Dresden 

D-01062 Dresden 

Tel: +49 351 35370 

Fax: +49 351 35953 

thomas.heine@chemie.tu-dresden.de 

TAGUNG 

Seine Kritik an der Formulierung der Hohenberg-Kohn- 

Theoreme löste lebhafte Diskussionen, insbesondere mit 

Prof. Andreas Görling, aus. Die kontroverse Debatte über 

die DFT wurde im Kurzvotrag von Dr. Dreuw und Dr. Schirmer 

(Uni Frankfurt) zur formalen Korrektheit von zeitabhängiger 

DFT (TD-DFT) fortgesetzt. 

Zwei Plenarvorträge wurden von Experimentatoren gehalten. 

Prof. Martin Quack (ETH Zürich) nutzt Methoden der theoretischen 

Chemie zur Vorbereitung der spektroskopischen 

Experimente zur Messung des sehr kleinen paritätsverletzenden 

Energieunterschiedes zwischen den Enantiomeren 

chiraler Moleküle (Abb. 1). Die genaue theoretische 

Analyse der vorgeschlagenen Experimente kann zu den 

Grundlagen des Standardmodells der Hochenergiephysik 

beitragen. 2 Prof. Hans-Joachim Freund (FHI Berlin) stellte 

der Theoretischen Chemie Herausforderungen aus dem 

Bereich der heterogenen Katalyse. In Prof. Freunds Arbeitsgruppe 

werden die Wechselwirkungen von Einzelmolekülen 

mit Oberfl ächen untersucht. Besonderer Wert wird auf eine 

reine Versuchsanordnung gelegt, um Einfl üsse, z. B. von Verunreinigungen, 

auszuschließen. Daher sind seine Arbeiten 

eine gute Voraussetzung zur Kombination von Theorie und 

Experiment. 

Abbildung 1: Der kleine paritätsverletzende Energieunterschied � pv E 

in diesem Energieniveauschema für das Beispiel CHFClBr wird durch 

neuere Methoden der „elektroschwachen Quantenchemie“ um Grössenordnungen 

grösser berechnet als früher vermutet und fällt in den Bereich 

von möglichen (sehr schwierigen) Experimenten (für dieses Beispiel 

� pv E ∽ 10 -11 Jmol -1 , siehe Ref. 2). 

Die Simulation großer Systeme mit Methoden der Quantenchemie 

stand in den meisten Vorträgen im Vordergrund. 

Eine Möglichkeit, große Systeme partiell genau zu untersuchen, 

sind Hybridmethoden. Die Implementierung von 

QM/MM-Methoden (hier wird der zentrale Teil des Systems 

quantenmechanisch, der Rest klassisch beschrieben) wurde 

182

TAGUNG 

von einigen Rednern erwähnt, und im ersten Kurzvortrag 

von Dr. Jeremy N. Harvey (Bristol, Großbritannien) eindrucksvoll 

mit Rechnungen zur Struktur und Reaktivität von 

Enzymen demonstriert. Über eine clevere Implementierung 

der Dichtefunktionaltheorie mit speziellen Hilfsfunktionen 

zur Darstellung der elektronischen Dichte trugen Prof. Jürg 

Hutter und von Dr. Mathias Krack (Uni Zürich, ETH Zürich, 

Campus Lugano) vor. Quickstep/CP2K 3 ist ein moderner 

paralleler DFT-Code, dessen Implementierung innovative 

Techniken zur Reduzierung numerischer Probleme nutzt. 

Eine beeindruckende Demonstration der Möglichkeiten 

des Codes auf einer Cray XT3 ist in Abb. 2 dargestellt. 

Abbildung. 2: Skalierung von CP2K/Quickstep 3 auf der Cray XT3 für 

Wasser bei 300 K und 1 bar. Die Zahl der kontrahierten Gaußbasisfunktionen 

reicht von 1280 für 32 H2O bis 81920 für 2048 H2O in der 

Simulationszelle. Die aufgetragene mittlere Zeit pro Molekulardynamikschritt 

beinhaltet eine volle Wellenfunktionsoptimierung einschliesslich 

Kraftberechnung. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung 

von Dr. Mathias Krack. 

Prof. Reinhard Ahlrichs (Uni Karlsruhe) zeigte, wie moderne 

DFT benutzt werden kann, um Röntgenbeugungsspektren 

(XRD) zu interpretieren (siehe Abb. 3). In seinem Vortrag bewertete 

er auch die Genauigkeit verschiedener Funktionale 

der DFT für die Berechnung von Molekülstrukturen. Seine 

Empfehlung war, Strukturen mit dem gradientenkorrigierten 

Funktional von Becke (Austausch, 1988) und Perdew (Korrelation, 

1986) zu berechnen. Diese Empfehlung gilt nicht 

für Energien und Eigenschaften. 

183 

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Abbildung 3: (a) Struktur des Clusters Cu45Sb16(PR3)16 (R = Me3, Et2Me); 

(b): oben: Der Ausschnitt des Zentrums, wie er sich zunächst nach 

der XRD ergab, wobei nur das Zentralatom fraglich war: Cu oder Sb. 

Unten: Die DFT-Rechnung ergaben dagegen den Ausschnitt, in dem 

alle fünf zentralen Plätze durch Cu besetzt sind. Das wurde schließlich 

durch das Experiment bestätigt. 4 Nachdruck mit freundlicher Genehmigung 

von Dr. Claudia Schrodt und Prof. Reinhard Ahlrichs. 


Wichtige Neuheiten gab es für die theoretische Beschreibung 

von Festkörperstrukturen, denn diese sind nun auch mit 

korrelierten post-Hartree-Fock-Methoden möglich. Theorie 

und Anwendungen von MP2-Störungstheorie und Coupled- 

Cluster-Rechnungen von Festkörpern wurden von Prof. 

Frederick R. Manby (University of Bristol) und Prof. Martin 

Schütz (Uni Regensburg) gezeigt. Im von Prof. Schütz verfolgten 

Ansatz werden lokale Orbitale durch Wannierfunktionen 

dargestellt und die Vorteile der Darstellung der Elektronendichte 

durch Hilfsfunktionen (density fi tting) ausgenutzt 

(siehe Abb. 4). 

Abbildung 4: Bei der Berechnung mit dem periodischen Dichtefi tting- 

LMP2- Programm CRYSCOR wird die Korrelation über Wechselwirkungen 

von Paaren von Wannierfunktionen berechnet, wie hier für das 

Beispiel von Methan adsorbiert auf einer MgO Oberfl äche dargestellt 

ist. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Dr. Denis Usvyat 

und Prof. Martin Schütz. 

Fortschritte bei der Implementierung der Coupled-Cluster- 

Theorie erlauben die Untersuchung neuer Systemklassen. 

Dies wurde eindrucksvoll von Prof. Peter Pulay (University 

of Arkansas) und Prof. Alexander A. Auer (TU Chemnitz) gezeigt. 

Beispielsweise kann durch die Einführung geeigneter 

numerischer Schranken der Rechenaufwand wesentlich 

reduziert werden (Abb. 5). Wir können erwarten, dass sich 

der Coupled-Cluster-Theorie in naher Zukunft viele neue 

Anwendungsgebiete erschließen werden. 

Abbildung 5: Dynamical Thresholding Algorithms - über einen Parameter 

lassen sich Genauigkeit und Rechenaufwand der CCSD-Näherung 

variieren (Heptan, Serin und Wassercluster / TZ Basis). 5 Nachdruck 

mit freundlicher Genehmigung von Prof. Alexander A. Auer.


Neue Methoden der Störungstheorie zur Beschreibung der 

Korrelation waren Gegenstand einiger Kurzvorträge. Dr. Michael 

Hanrath (Uni Köln) stellte den Multi-Reference Wavefunction 

ansatz (MRexpT), Dr. Reinhold F. Fink (Uni Würzburg) 

die Retaining the Excitation degree-Störungstheorie 

(RE-PT) und Dr. Jiří Pittner (Tschechische Akademie der 

Wissenschaften, Prag) die Multi-Reference Brillouin-Wigner 

CCSD (MRBWCCSD)-Methode vor. Dr. Frank Jensen (Uni 

Odense) präsentierte Basissätze, die für die Berechnung 

von Spin-Spin-Kopplungskonstanten optimiert wurden und 

Dr. Timo Fleig (Uni Düsseldorf) stellte eine vollrelativistische 

Coupled-Cluster-Methode vor. 

Der Hellmannpreis 2006 wurde Priv.-Doz. Dr. Michael Thoss 

(TU München) für seine richtungweisenden Beiträge zur 

Entwicklung semiklassischer sowie numerisch effi zienter 

Verfahren für die Behandlung der Dynamik von vieldimensionalen 

molekularen Systemen verliehen. 6-9 In der Hellmannvorlesung 

referierte er über die Quantendynamik komplexer 

molekularer Systeme (siehe Abb. 6). 

Abbildung 6: Ultraschnelle photoinduzierte Elektrontransferdynamik 

im Farbstoff-Halbleiter-System Coumarin 343 - TiO2. Gezeigt sind die 

Populationen der Donor- und Akzeptorzustände, das Wellenpaket einer 

C-C-Streckschwingung von Coumarin 343 sowie der Laserpuls. 10 Nachdruck 

mit freundlicher Genehmigung von Priv.-Doz. Dr. Michael Thoss. 

Am Mittwoch wurden die Vorträge zu Fortschritten im Bereich 

der Quantendynamik fortgesetzt. Neue Methoden zur 

Beschreibung von PES durch globales Fitting und Shepherd- 

Kraftfelder wurden von Prof. Joel M. Bowman, Atlanta und 

Dr. Guntram Rauhut, Stuttgart, diskutiert. Dr. Bernd Hartke 

(Uni Kiel) stellte eine alternative Beschreibung der Wellenpaketdynamik 

vor. Prof. Uwe Manthe (Uni Bielefeld) und Dr. 

Mathias Nest (Uni Postdam) demonstrierten die Fortschritte 

des Fachgebiets durch Anwendungen auf reale Prozesse. 

Anwendungsbezogene Vorträge befassten sich zum großen 

Teil mit Photochemie. So diskutierte Prof. Hans Lischka 

(Uni Wien) nichtadiabatische Photodynamik in biologischen 

Systemen, Dr. Dage Sundholm (Uni Helsinki) referierte über 

das Design von leuchtenden Siliziumnanoclustern, Priv.-Doz. 

Dr. Lutecia Gonzales (FU Berlin) über Anwendungen der 

Quantenchemie in der Photomedizin und Prof. Dr. Christel 

M. Marian (Uni Düsseldorf/ Uni Stockholm) über photochemische 

Prozesse in Guanin. 

Die STC 2007 wird von Prof. Michael Springborg (Uni Saarbrücken) 

organisiert und am 16.-20. September 2007 stattfi 

nden. 

LITERATUR: 

TAGUNG 

[1] W. Kutzelnigg, J. Mol. Struc. (THEOCHEM) 2006, in 

Druck. 

[2] M. Quack, Angew. Chem. Intl. Ed. 2002, 41, 4618; 

M. Quack „Electroweak Quantum Chemistry and the 

Dynamics of Parity Violation in Chiral Molecules“, in 

„Modelling Molecular Structure and Reactivity in Biological 

Systems”, Kevin Naidoo et al. Eds., Royal Soc. 

Chemistry, Cambridge 2006, pp. 3-38. 

[3] Quickstep/CP2K sind verfügbar unter http://cp2k.berlios.de 

[4] R. Ahlrichs, D. Fenske, M. McPartlin, A. Rothenberger, 

C. Schrodt, S. Wieber, Angew. Chem. 2005, 44, 3932. 

[5] A. A. Auer, M. Nooijen, J. Chem. Phys. 2006, 125, 

024104. 

[6] M. Thoss, H. Wang, Ann. Rev. Phys. Chem. 2004, 55, 

299. 

[7] G. Stock, M. Thoss, Adv. Chem. Phys. 2005, 131, 243. 

[8] H. Wang, M. Thoss, J. Chem. Phys. 2003, 119, 1289. 

[9] H. Wang, M. Thoss, J. Chem. Phys. 2006, 124, 034114. 

[10] I. Kondov, M. Thoss, H. Wang, J. Phys. Chem. A 2006, 

110, 1364. 

184

NACHRICHTEN 

Professor Peter C. Schmidt, seit Januar 

1999 Schriftleiter des Bunsen-Magazins 

beendet seine Lehrtätigkeit an der 

Technischen Universität Darmstadt mit 

dem laufenden Semester. Offi ziell verabschiedet 

wurde Professor Schmidt mit 

einer Experimentalvorlesung an der TU- 

Darmstadt am 20. Oktober, gehalten von 

Professor Jürgen Janek, Gießen. 

Nachfolgend die Grußworte des Ersten 

und des Zweiten Vorsitzenden der Bunsen- 

Gesellschaft. 1 

Professor Schmidt in Aktion 

Michael Dröscher, Erster Vorsitzender der Bunsen-Gesellschaft: 

Wissenschaft ohne Kommunikation ist nicht vorstellbar. 

Kommunikation braucht Kommunikatoren. 

Einen solchen Kommunikator feiern wir heute. 

Meine Damen und Herren, Sie stimmen mit mir sicherlich 

darüber ein, dass Peter C. Schmidt ein solcher Kommunikator 

ist. 

Lieber Peter, aus Bunsensicht kann ich dieses Lied nicht 

laut genug singen, doch erst noch die Gratulation: zur Emeritierung, 

die ja mit dem 65. Geburtstag verknüpft ist, will 

ich nur sagen: für Geburtstage kann man nichts, man soll 

sie aber kräftig feiern; für den berufl ichen Erfolg kann man 

sehr wohl etwas. 

185 


Grußworte für Peter C. Schmidt am 20. Oktober 2006 

1 Alle Bilder fotografi ert von Stefan Laubach 

1992 hast Du von Kollegen Weil die Schriftleitung der Berichte 

der Bunsen-Gesellschaft übernommen, die Du zusammen 

mit den Kollegen Ahlrichs, Freyland und Kappes 

bis zur Einbringung der Berichte der Bunsen-Gesellschaft 

in die europäische physikalisch-chemische Zeitschrift PCCP 

(Physical Chemistry, Chemical Physics), 1998 geführt hast. 

Zu dieser Zeitschriftenfusion kann ich als Industrievertreter 

nur sagen, der Schritt war richtig, wenn auch der Erfolg der 

Bunsen-Gesellschaft mit anderen Gesellschaften, besonders 

der RCS geteilt werden muss. Dabei ist es natürlich 

immer traurig, wenn eine über hundertjährige Geschichte 

zu Ende geht (1894-1998). 

Aus der Fusion wurde dann als Spinoff Dein Baby, das 

Bunsen-Magazin, geboren. Du hast die Schriftleitung und 

die Redaktion. Andere können über diese Zeit sicher mehr 

sagen als ich, der damals als einfaches Mitglied von der 

Umstellung erfuhr. 

Heute weiß ich welches Engagement, welcher Einsatz hinter 

diesem Bunsen-Magazin steht! 

Das Bunsen-Magazin ist nicht nur Mitgliederzeitung, sondern 

behandelt von Aktuellem über Leitartikel bis zur letzten 

Seite interessante Themen, die Forschung kommt nicht zu 

kurz, Meinungen sind gefragt, die Tagungsberichte zeugen 

vom aktiven Leben der Bunsen-Gesellschaft, auch der Unterricht 

ist wichtig, war es ja für Dich schon immer. 

Ich freue mich, dass die Emeritierung für diesen Teil Deiner 

Aktivitäten kein Abschied ist. Das Bunsen-Magazin machst 

Du weiter. Deshalb hebe ich mir die Kiste Wein auch auf. 

Darauf mußt Du noch warten! 

Was wird noch kommen...? 

Wir alle wissen, dass Kommunikation im Umbruch ist. 

Internet, Homepages und Email ersetzen heute bereits 

einen Teil der gedruckten Kommunikation. Wie das die 

Bunsen-Gesellschaft in einigen Jahren machen wird, weiß 

ich heute nicht. Heute weiß ich nur, das Bunsen-Magazin ist 

bei Dir in guten Händen. 

Lieber Peter, Dir dem Kommunikator weiterhin gutes 

Gelingen. Die Emeritierung ist sicher ein Einschnitt in 

Deiner berufl ichen Laufbahn. Die Pension ein neuer Grad 

von Freiheit. Für diese Zeit wünsche ich Dir und Deiner 

lieben Frau alles Gute, Gesundheit und eine gute Hand mit 

dem Bunsen-Magazin.


Klaus Funke, Zweiter Vorsitzender der Bunsen-Gesellschaft: 

„Das Reden tut dem Menschen gut, besonders wenn er’s 

selber tut.“ Dieses schöne Zitat, lieber Peter, liebe Bärbel, 

liebe Freunde, meine Damen und Herren, dieses schöne Zitat 

also verdanke ich zwei Weisen, beide namens Wilhelm. 

Der eine von ihnen war der Weise von Wiedensahl, Wilhelm 

Busch, der mit (ungefähr) diesen Worten seine Bildergeschichte 

„Maler Klecksel“ begann. Der andere Weise war 

Wilhelm Jost, Erster Vorsitzender der Deutschen Bunsen- 

Gesellschaft in den Jahren 1963 und 1964 und vielen von 

uns in lebhafter Erinnerung. Jost leitete (exakt) mit den 

zitierten Worten die Dankesrede ein, die er anlässlich der 

Verleihung seiner achten Ehrendoktorwürde hielt, und zwar 

1979 in Hannover. 

Professor Funke dankt Professor Schmidt für seine Aktivitäten in der 

Bunsen-Gesellschaft. 

Doch nun genug von den Wilhelms. Kommen wir endlich 

zu Dir, lieber Peter. Du hast uns ja zu Deinem runden Geburtstag 

nicht eingeladen. Ich meine natürlich den wirklich 

runden, den Du am 7. Dezember 2004 begingst und an 

dem Du Deine ersten zwei Milliarden Sekunden vollendetest. 

Aber wir sind auch heute sehr, sehr gern gekommen, 

um gemeinsam mit Dir Dein Erreichen des würdigen pythagoräischen 

Status zu feiern. Der Status pythagoräischer 

Vollendung dürfte wohl allen Anwesenden ein Begriff sein. 

Sollten dennoch einige der Jüngeren zum Verständnis Unterstützung 

benötigen, so schlage ich vor, doch einfach einmal 

die Summe der Quadrate von sieben und vier oder aber 

die Differenz der Quadrate von neun und vier zu bilden, von 

der Rolle der acht und der eins ganz zu schweigen. 

Lieber Peter, zu Deinem halbrunden Geburtstag gratuliere 

ich Dir auch in Margits Namen noch einmal von Herzen. 

Für Deine Zukunft nach dem Ausscheiden aus dem aktiven 

Dienst als Hochschullehrer wünschen wir Dir alles erdenklich 

Gute. Diese Glückwünsche überbringe ich Dir – ebenso 

wie vor mir Michael Dröscher – auch im Namen der Bunsen- 

Gesellschaft. 

NACHRICHTEN 

Jeder, der sich in den vergangenen Jahren um das Wohl 

und Wehe der Bunsen-Gesellschaft bemüht hat, weiß, wie 

wichtig Dein guter Rat für uns im Vorstand und im Ständigen 

Ausschuss immer gewesen ist und weiter sein wird. Wer 

auch nur an einer einzigen der vielen Auswahlsitzungen 

teilgenommen hat, die alljährlich an einem Januartag in 

Frankfurt stattfi nden und auf denen jeweils die Rednerliste 

für die kommende Bunsentagung festgelegt wird, der 

weiß Deinen besonderen Beitrag an dieser Stelle hoch zu 

preisen. Nie würde das Unterfangen jemals zu einer christlichen 

Zeit am späteren Nachmittag beendet, hättest Du nicht 

regelmäßig die Namen und Vortragsthemen aller Redner 

der vergangenen Jahre parat. 

Und schließlich – das Bunsen-Magazin. In den Details der 

Gestaltung und der Themenauswahl ist die prägende Rolle 

des Schriftleiters Peter Schmidt gut zu erkennen. Das Bunsen- 

Magazin ist immer informativ und ansprechend, dabei für 

Außenstehende und Eingeweihte gleichermaßen lehrreich. 

Kurz, es ist unersetzlich. 

Ich habe mit einem Zitat begonnen, und ich möchte mit 

einem Zitat schließen. Auf einer der letzten Sitzungen des 

Ständigen Ausschusses äußerte ein jüngeres Mitglied des 

Gremiums die Ansicht, dass wir in unserem elektronischen 

Zeitalter nach Peter Schmidts Eintritt in den Ruhestand 

vielleicht auf das Bunsen-Magazin in seiner gewohnten gedruckten 

Form verzichten könnten. Daraufhin sprach mir 

Herr Troe mit den folgenden Worten ganz aus dem Herzen: 

„Peter Schmidt wird seine Aufgabe als Schriftleiter des gedruckten 

Bunsen-Magazins solange wahrnehmen, wie es 

ihm Spaß macht. Und wie ich ihn kenne, wird das mindestens 

bis zu seinem neunzigsten Lebensjahr der Fall sein.“ 

Lieber Peter, auch ich wünsche Dir und mir und uns allen, 

dass Dir die Arbeit am Bunsen-Magazin noch lange Freude 

bereitet! 

von links nach rechts: Professor Schäfer, Frau Schmidt und Professor 

Schmidt. 

Ich wünsche Dir aber auch viel Freude mit Deiner Familie, 

sei es in Kanada, in Frankreich oder in Deutschland. Ad multos 

annos! 

186

NACHRICHTEN 

EHRUNGEN 

187 

Privatdozent Dr. Michael Thoss 

TU-München erhielt für seine 

richtungsweisenden Beiträge zur 

Entwicklung semiklassischer so 

wie numerisch effizienter Ver 

fahren für die Behandlung der 

Dynamik von vieldimensionalen 

molekularen Systemen den Hell 

mann-Preis 2006 der AGTC. 

GEBURTSTAGE IM 

NOVEMBER 2006 

Peter Herbrechtsmeier, Dr., 

Großostheim, 

60. Geburtstag am 10.11. 

Ulrich Sternberg, Dr., 

Karlsruhe 


Volker Starrock, Dr., 

Leichlingen 


Emmerich Wilhelm, Prof. Dr., 

Wien 


Dieter Neuschütz, Prof. Dr.-Ing., 

Herzogenrath 


Karl-Heinz Dücker, Dr., 

Aachen 


Hans-Georg Kuball, Prof. Dr., 

Stelzenberg 


Harald Cherdron, Prof. Dr., 

Wiesbaden 


GEBURTSTAGE IM 

DEZEMBER 2006 

Friedrich Dörr, Prof. Dr., 

Gräfelfing 


Kurt Kirchner, Prof. Dr., 

Eschborn 


Peter Wissmann, Prof. Dr., 

Erlangen 


Helmut Knoll, Dr., 

Leipzig 


Hans-Jürgen Schaller, Prof. Dr., 

Molfsee 


Gabor Palinkas, Dr., 

Budapest 


Günther G. Scherer, Dr., 

Villigen PSI 


Karl Otto Greulich, Prof. Dr., 

Jena 


Christoph Kratky, Prof. Dr., 

Graz 


VERSTORBEN 

Herr Dr. Rolf-Fred Posse 

Rechenauerstr. 7 

83022 Rosenheim 

im Alter von 85 Jahren 

Herr Dr. Lukas Häußling 

Wellsring 32 

67098 Bad Dürkheim 


Herr Dr. Helmut Stein 

Dorfbrunnenstr. 13 

91094 Langensendelbach 


NEUANMELDUNGEN ZUR 

MITGLIEDSCHAFT 

Nr. 78682 PD Dr. Stefanie Eiden, 

Bayer Technology Services 

GmbH, E 41, 

51368 Leverkusen 


Nr. 78683 Prof. Dr. Alf Mews, 

Universität Siegen, 

Physikalische Chemie, 

Adolf Reichwein Strasse, 

57068 Siegen 

Nr. 78684 Prof. Dr. Frédéric Merkt, 

ETH Zürich, Lab. Physikali- 

sche Chemie, HCI, 

8093 Zürich 

VERANSTALTUNGEN/ 

EVENTS 

Tagungen der Deutschen 

Bunsen-Gesellschaft 

Bunsentagung 2007 

unter Mitwirkung der Gesellschaft 

Österreichischer Chemiker (GÖCh) 

17. - 19. Mai, Graz 

Thema: "Neuartige Kohlenstoffstrukturen" 

Wissenschaftliche Vorbereitung: 

M. Kappes (Karlsruhe), W. Krätschmer 

(Heidelberg), R. Schlögl (Berlin) 

Organisatorische Vorbereitung: 

G. Grampp (Graz) 

15. Dezember 2006 

ist der Termin 

zum Einreichen 

Ihrer Beiträge 

zur 

BUNSENTAGUNG 

IN GRAZ 

17. - 19. Mai 2007 

Information unter 

www. bunsen.de oder 

unmittelbar unter http:// 

www.bunsentagung.tugraz.at



01. - 03. Mai, Saarbrücken 

Thema: "Analyse, Manipulation und 

Simulation auf der Nanometerskala" 


H. Fuchs (Münster), D. Marx (Bochum), 

U. Simon (Aachen) 

Organisatorische Vorbereitung: 

R. Hempelmann (Saarbrücken) 


21. bis 23. Mai 

Thema: "Physical Chemistry of Solids: 

The Science behind Materials 

Engineering" 


K.-D. Becker (Braunschweig), J. Janek 

(Gießen), M. Martin (Aachen) 

Allgemeine Informationen zu den 

Bunsentagungen: www.bunsen.de 

oder Geschäftsstelle der Deutschen 


International Bunsen Discussion 

Meeting 

"Exploring THz Spectroscopy: 

From Technology to Applications" 

1.-5. April 2007, 

Physikzentrum Bad Honnef 

Scientific Organization: 

M. Havenith (Bochum), Ch. A. 

Schmuttenmaer (Yale), D. Leitner 

(Reno) 

Information: www.pbh.de 

International Bunsen Discussion 

Meeting 

"Modern surface science: Out of 

the vacuum - through the liquid - 

into the cell" 

29.-30. Juni 2007, 

Universität Heidelberg 

Scientific Organization: Christof Wöll 

(Bochum), Manfred Buck (St. Andrews), 

Armin Gölzhäuser (Bielefeld) 

Bunsen-Kolloquium 

"Chemical Bonding in Position, 

Momentum and Phase Space" 

05./06.02.2007, 

Universität Konstanz 

Organisation: Michael Springborg 

(Saarbrücken) 

Information: m.springborg@mx.unisaarland.de 

Deutsche Flüssigkristall- 

Gesellschaft (DFKG) 

35. Arbeitstagung 

2007, Universität Bayreuth 

Information: 

http://www.LiquidCrystals.de 

WEITERE 

VERANSTALTUNGEN: 

XXIII. International Conference on 

Photochemistry ICP07 

29. Juli - 3. August 2007, Köln 

This XXIII biennial meeting will address 

all areas of fundamental and applied 

photochemistry and related science. 

NACHRICHTEN 

The conference will be of interest to all 

those involved in using light to initiate 

and study chemical, physical and biological 

processes. The conference is 

co-organized by the German Chemical 

Society (photochemistry section) and 

the Bunsen-Gesellschaft for Physical 

Chemistry. 

Information: http://www.oc.uni-koeln. 

de/gdch/photochemie/ 

WEITERBILDUNGS- 

VERANSTALTUNGEN 

Analytische Chemie - 

Chromatographie 

Kapillargaschromatographie: 

Optimierung und Fehlervermeidungsstrategien 

13.-14. November 2006 

Information: www.gdch.de 

PCCP 

Bezugspreise 2007: 

DBG Personal Members: £ 227,00 

DBG Corporate Members: £ 1223,00 

Bezugsadresse: 

RSC Distribution Services 

c/o Portland Customer Services 

Commerce Way 

Colchester 

CO2 8HP, U.K. 

Tel: +44 (0) 1206 226050, 

Fax: +44 (0) 1206 226055, 

Email: sales@rscdistribution.org 

188

ZEITSCHRIFT FÜR 

PHYSIKALISCHE CHEMIE 

Inhalt Heft 8 (2006) 

S. M. A. Hosseini, V. Saeed. S 

Thermodynamic Study of Complexation of 

(2-Mercapto-4-Methyl Phenyl)-2-Benzamido-3- 

Ethoxy Thiopropenate with Cu 2+ , Co 2+ , and Hg 2+ 

in Binary Dimethylsulphoxide-Acetonitrile Solutions 1005 

M. Rachwalska, E. Sciesinska, J. Sciesinski 

FIR Spectra of [Ni(H2O)6](ClO4)2 and [Ni(D2O)6] 

(ClO4)2 at Various Temperatures 1021 

H. Somnitz, R. Zellner 

Kinetics and Dynamics of Multi-Channel 

Unimolecular Reactions of Alkoxyl Radicals 

Over an Extended Range of Temperature and 

Pressure. A Combined Quantum Chemical/ 

RRKM Dynamical Study 1029 

T. S. Banipal, D. Kaur, P. K. Banipal 

Effect of Sodium Acetate and Magnesium Acetate 

on the Solution Behavior of Some Amino Acids in 

Water at 298.15 K: A Compressibility Approach 1049 

K. Keresztúri, I. Szalai 

Briggs-Rauscher Reaction with 1,4-Cyclohexanedione 

Substrate 1071 

R. Jurczakowski, G. Litwinienko, M. Orlik 

Studies on the Formation and Kinetics of Self- 

Decomposition of Ni(IV)-N3 - Complexes in 

Aqueous Media 1083 

189 

IMPRESSUM 

Bunsen-Magazin 

Heft 6 Jahrgang 8 

Herausgeber: 

Vorstand der Deutschen 


Michael Dröscher 

Klaus Funke 

Wolfgang Grünbein 

Inhalt Heft 9 (2006) 

Schriftleiter: 

Peter C. Schmidt 

Institut für Physikalische Chemie 

Technische Universität Darmstadt 

Petersenstr. 20 

D-64287 Darmstadt 

Tel.: 06151 / 16 27 07 

Fax: 06151 / 16 60 15 

E-Mail: bunsen@chemie.tu-darmstadt.de 


Ranjana Bhattacharyya, S. C. Lahiri 

Examination of the Validity of the Ionic Additivity Principle 

in the Determination of Single Ion Thermodynamic 

Properties 1115 

E. Makrlík, P. Vanura 

Contribution to the Thermodynamics of Complexes 

of Alkali Metal Cations with Benzo-18-Crown-6 in the 

Water-Nitrobenzene Extraction System 1125 

Herbert W. Zimmermann 

Quantum Thermodynamics of Entropy Production 

and Time - An Approach to Irreversibility 1131 

Miroslav Boca, Zuzana Ivanová, Marian Kucharík, 

Jarmila Cibulková, Roman Vasiljev, Marta Chrenková 

Density and Surface Tension of the System 

KF-K2TaF7 -Ta2O5 1159 

L. A. Al-Juhaiman, L. A. Al-Alwan, A. A. Zaghloul 

Medium Effects on Dissociation Constants of Maleic 

and Malonic Acids in Acetone-Water Binary Mixtures. 

A Thermodynamic Study 1181 

Alfred Kolbe, Adelheid Kolbe, Monika Plass 

Inter- and Intramolecular Association in Differently 

Substituted 2-(X-Pyridyl-)Ethan-1-ols 1199 

Naz Zeynep Atay, Jak Kornfilt, Aysegül Erkahraman 

Ni2+ Diffusion Through Microemulsion-Based 

Organo-Gels 1211 

K. Dharmalingam, K. Ramachandran, 

P. Sivagurunathan, G. M. Kalamse 

Dielectric Relaxation Studies of Primary Alcohols 

and Alkyl Methacrylates 1217 

Geschäftsführer der Deutschen 


Andreas Förster 

Theodor-Heuss-Allee 25 

D-60486 Frankfurt 

Tel.: 069 / 75 64 620 

Fax: 069 / 75 64 622 

E-Mail: foerster@bunsen.de 

Technische Herstellung: 

VMK-Druckerei GmbH 

Faberstraße 17 

D-67590 Monsheim 

Tel.: 06243 / 909 - 110 

Fax: 06243 / 909 - 100 

E-Mail: info@vmk-druckerei.de


Selten haben Artikel in den Nachrichten aus der Chemie eine 

derartige Resonanz hervorgerufen wie die im Mai-Heft dieses 

Jahres erschienenen [Nachr. Chem 2006, 54, 495, 510, 573] 

zum Thema GDCh und Drittes Reich bzw. Richard Kuhn. Die 

Redaktion der Nachrichten hat die Leserbriefe ohne Ausnahme 

publiziert [Nachr. Chem 2006, 54, 1019], aus Platzgründen 

mit redaktionellen Kürzungen, in voller Länge im Internet: 

www.gdch.de/taetigkeiten/nch/briefe.htm. Bei eingehender 

Auseinandersetzung mit den ablehnenden Rückäußerungen 

kristallisieren sich einige wiederkehrende Argumentationsmuster 

heraus, auf die hier näher eingegangen werden soll. 

(1) Eine häufig geäußerte Frage lautet: Warum erst jetzt - 

(mehr als) 60 Jahre nach Kriegsende und (fast) 40 Jahre nach 

dem Tod Kuhns? Alle Fakten seien doch lange bekannt. - Diese 

Frage berührt das grundlegende gesellschaftliche Phänomen 

des jahrzehntelangen Versäumnisses der Auseinandersetzung 

mit der Rolle von Personen und Institutionen im Dritten 

Reich und könnte an die Fragenden zurückgegeben werden. 

(Die entsprechende Reaktion in den zustimmenden Briefen 

lautet. "Endlich!"). Nicht von ungefähr haben auch die Max- 

Planck-Gesellschaft, die Deutsche Physikalische Gesellschaft, 

die Deutsche Forschungsgemeinschaft sowie auch Unternehmen 

aus Chemie und anderen Branchen sich erst in 

neuerer Zeit dieser Thematik gestellt. Die Vorstandsmitglieder 

waren der Überzeugung, dass auch für die GDCh 

Handlungsbedarf bestehe. 

(2) Wiederholt wird das Handeln der Verantwortlichen als 

anmaßend und einer fragwürdigen "political correctness" geschuldet 

empfunden. - Nur wer dabei gewesen sei, könne 

die Umstände, unter denen Wissenschaftler wie Kuhn in 

der NS-Zeit gehandelt haben, richtig würdigen. So wichtig 

persönliche Erlebnisse und Begegnungen auch sind, berücksichtigt 

diese Einschätzung doch nicht, dass Geschichte 

ein dynamischer und kein statischer Prozess ist und sich 

unsere Bilder der Vergangenheit unter dem Eindruck neuer 

Erkenntnisse laufend verändern. Könnte Geschichte nur von 

Zeitzeugen ge- und beschrieben werden, würde sie bald erlöschen. 

Und: Zu wenig Distanz engt den Blick ein und macht 

auch befangen. 

(3) Ein verbreitetes Missverständnis, das aus den Briefen 

hervorgeht, besteht in der Annahme, der GDCh-Vorstand 

habe Kuhn in einem justitiablen Sinne verurteilen wollen, sei 

aber die Beweise schuldig geblieben ("im Zweifel für den 

Angeklagten"). - Die Vorstandsmitglieder haben sich jedoch 

lediglich mit der Frage befasst, ob unter Berücksichtigung 

des aktuellen Wissensstandes eine der höchsten Auszeichnungen 

der GDCh weiterhin nach Richard Kuhn benannt 

werden könne. Dabei ist nicht nur die wissenschaftliche 

Leistung, sondern die gesamte Persönlichkeit zu würdigen. 

Maßstab sind nicht heute lebende Wissenschaftler, sondern 

Zeitgenossen Kuhns wie Wieland oder Windaus. 

Die GDCh und das III. Reich 

Bemerkungen zu Leserreaktionen 

(4) Offensichtlich ist vielfach der Eindruck entstanden, die 

GDCh hätte überstürzt und leichtfertig gehandelt. - Dieses 

ist nicht der Fall. Der Entscheidung des GDCh-Vorstands 

vom 12. September 2005 war ein mehrjähriger Diskussionsprozess 

vorausgegangen, in dem ein von PD Dr. Ute Deichmann 

eingeholtes Gutachten über Richard Kuhn eine wichtige 

Entscheidungsgrundlage darstellte [Nachr. Chem. 2005, 

53, 1280]. Das Gutachten findet sich im Internet unter www. 

gdch.de/taetigkeiten/nch/briefe.htm. 

In Anbetracht der Bedeutung des nach sorgfältigem Abwägen 

einstimmig getroffenen Beschlusses sollten die Mitglieder 

umfassend informiert werden, zum einen durch einen 

Leitartikel des damaligen Präsidenten, zum anderen durch 

einen Aufsatz über Kuhn, möglichst von einem Empfänger 

der Kuhn-Medaille. Der Vorstand beschloss daraufhin, Prof. 

Lothar Jaenicke, um ein Portrait Kuhns zu bitten, da Jaenicke 

bereits durch zahlreiche Portraits von Wissenschaftlerinnen 

und Wissenschaftlern der 30er und 40er Jahre aufgefallen 

war, die im Laufe der Jahre vorwiegend im Biospektrum erschienen 

sind. Offensichtlich ist dies für einige GDCh-Mitglieder 

ein zu großer Sprung gewesen, so dass der Prozess 

für diese nicht erkennbar war, was zu Missverständnissen 

und Fehleinschätzungen beigetragen hat. Um die Entstehung 

der Entscheidung besser nachvollziehbar zu machen, 

stellen wir das Deichmannsche Gutachten auf die GDCh- 

Homepage. Auf Wunsch wird es auch von der GDCh- 

Geschäftsstelle zugeschickt. 

Auch die Literaturzitate in den erwähnten drei Nachrichten- 

Artikeln waren nicht ausreichend, um die Fakten nachzulesen. 

Wer sein Wissen über Richard Kuhn und die Rolle 

der Chemie im III. Reich vertiefen möchte, sei besonders 

auf die folgenden Texte verwiesen: 1) U. Deichmann, Mitmachen, 

Flüchten, Vergessen, Wiley-VCH, Weinheim, 2001. 

2) Adolf Butenandt und die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, 

Band 7 der Serie "Geschichte der Kaiser-Wilhelm- 

Gesellschaft im Nationalsozialismus" (R. Rürup, W. Schieder, 

Hrsgb.), Wallstein-Verlag, Göttingen, 2004. 3) F. Schmaltz, 

Kampfstoff-Forschung im Nationalsozialismus, Band 11 der 

Serie "Geschichte der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft im Nationalsozialismus" 

(R. Rürup, W. Schieder, Hrsg.), Wallstein-Verlag, 

Göttingen, 2005.4) A. Neubauer, Bittere Nobelpreise, 

Books on Demand, Norderstedt 2005. 5) M. Düring, Minervas 

verstoßene Kinder, Band 13 der Serie "Geschichte 

der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft im Nationalsozialismus" 

(R. Rürup, W. Schieder, Hrsgb.),Wallstein-Verlag, Göttingen, 

2006. 

Henning Hopf, Braunschweig, 

Lothar Jaenicke, Köln, 

Petra Mischnick, Braunschweig 

GDCH 

190

Deutsche Bunsen-Gesellschaft Mitgliederverwaltung: 

für Physikalische Chemie e.V. Fax: 069/7564-621 

Theodor-Heuss-Allee 25 e-mail: e.woehler@bunsen.de 

60486 Frankfurt am Main 

Antrag auf Mitgliedschaft 

in der Jahresbeitrag 

Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie 

persönliches, studentisches Mitglied (bitte Studienbescheinigung beifügen) 30 € 

persönliches Jungmitglied (bis zu 3 Jahren nach erfolgter Promotion/Eintritt in das Berufsleben) 65 € 

persönliches Doppelmitglied (GDCh, DECHEMA, DPG) 75 € 

persönliches, ordentliches Mitglied 100 € 

nichtpersönliches Mitglied (Institute, Bibliotheken, Firmen usw.) 485 € 

Flüssigkristall-Gesellschaft 

persönliches, studentisches Mitglied (bitte Studienbescheinigung beifügen) 8 € 


AG Theoretische Chemie 


ab 

Zur Mitgliedschaft vorgeschlagen durch: 

________________________________________________ ________________________________________ 

(Mitglied der DBG) (Unterschrift) 

Bereits Mitglied in der 

_________________________________________________________________________________________ 

Frau � Herr � 

Titel ______________________________________________________________________________________ 

Name __________________________ Vorname _______________________________________ 

Geburtsdatum ___________________________ Geburtsort _____________________ Land (LKZ) ______ 

Privatanschrift Universitäts- bzw. Dienstanschrift 

________________________________ ______________________________________ 

________________________________ ______________________________________ 

________________________________ ______________________________________ 

Straße/Postfach _____________________ ______________________________________ 

PLZ/Ort __________________________ ______________________________________ 

Tel.:(__________) _________________ (___________) _________________________ 

Fax (__________) _________________ (___________) _________________________ 

E-Mail ___________________________ ______________________________________ 

Alle Mitteilungen bitte an meine Privatanschrift � Dienstanschrift � 

Datum _______________________ Unterschrift __________________________________________________ 

Bitte in Druckbuchstaben ausfüllen

An der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät 

der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel ist im Institut 

für Physikalische Chemie zum nächstmöglichen Termin 

eine 

W2-Professur 

für Physikalische Chemie 

zu besetzen. 

Die Bewerberinnen und Bewerber sollen in einem aktuellen 

Forschungsgebiet der Physikalischen Chemie ausgewiesen 

sein, beispielsweise einem Gebiet der angewandten 

Physikalischen Chemie, und die am Institut vertretenen 

wissenschaftlichen Arbeitsrichtungen sinnvoll ergänzen. 

Erwünscht ist die Bereitschaft zur Mitarbeit im Netzwerk 

„Future Ocean” und im geplanten Sonderforschungsbereich 

677 „Funktion durch Schalten”. 

Im Bereich der Lehre ist das Fach Physikalische Chemie 

in voller Breite zu vertreten und es sind Ausbildungsaufgaben 

für Studierende anderer Fachrichtungen zu übernehmen. 

Die Bewerberinnen und Bewerber müssen habilitiert sein 

oder vergleichbare Leistungen aufweisen. Erwartet wird 

die Fähigkeit, Lehrveranstaltungen in englischer Sprache 

abzuhalten. 

Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel ist bestrebt, 

den Anteil der Wissenschaftlerinnen in Forschung und 

Lehre zu erhöhen und fordert deshalb entsprechend qualifizierte 

Frauen nachdrücklich auf, sich zu bewerben. 

Frauen werden bei gleichwertiger Eignung, Befähigung 

und fachlicher Leistung vorrangig berücksichtigt. 

Die Hochschule setzt sich für die Beschäftigung schwerbehinderter 

Menschen ein. Daher werden schwerbehinderte 

Bewerberinnen und Bewerber bei entsprechender 

Eignung bevorzugt berücksichtigt. 

Bewerbungen mit den üblichen Unterlagen (Lebenslauf, 

Zeugniskopien, Schriftenverzeichnis, drei ausgewählte 

Sonderdrucke und eine kurz gefasste Forschungsperspektive) 

sind bis zum 15.12.2006 zu richten an den 

Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät 

der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 24098 Kiel

Herausforderungen an die Abgasreinigung von morgen - Deutsche ...

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