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Aufstieg und Fall und Aufstieg des Chemiebaukastens

Jul 15, 2023Jul 15, 2023

Spielzeug mit gefährlichen Säuren zu verbieten war eine gute Idee, aber war der Preis ein paar Generationen von Wissenschaftlern?

Sarah Zielinski

Der Chemiebaukasten hatte eindeutig schon bessere Tage gesehen. Kuratorin Ann Seeger holt den Gilbert-Bausatz aus der Mitte des 20. Jahrhunderts aus einem Schrank mit Glasfront im hinteren Teil eines überfüllten Lagerraums im National Museum of American History und öffnet die leuchtend blaue Holzkiste. Dabei kommt zum Vorschein, dass mehrere Flaschen mit Chemikalien fehlen Einige Fläschchen haben ihre Etiketten verloren. Die Vorbesitzer hatten sich jedoch nicht von ein paar fehlenden Teilen aufhalten lassen; Das Set wurde durch einen Satz Plastikmesslöffel ergänzt, die offenbar aus der Küche einer Mutter gestohlen wurden.

Einer der Bibliothekare des Museums spendete den Bausatz; er und sein Bruder hatten als Kinder damit gespielt. „Sie waren nicht sehr gut in der Chemie“, sagt Seeger, was möglicherweise die Berufswahl des Spenders erklärt.

Die Sammlung des Museums enthält mehrere farbenfrohe Bausätze, die an die kurze Blütezeit des Spielzeugs Anfang bis Mitte des 20. Jahrhunderts erinnern, als der Chemiebaukasten das unverzichtbare Spielzeug für angehende Wissenschaftler war. Die Geschichte, wie der Chemiebaukasten zu so großer Berühmtheit gelangte und dann wieder unterging, folgt dem Bogen des Amerikas des 20. Jahrhunderts, von seinem Aufstieg als Zentrum des neuen Handels bis zu einer Ära wissenschaftlicher Entdeckungen, und spiegelt die sich wandelnden Werte und Ängste des amerikanischen Volkes wider .

Seeger zeigt mir eine kleine braune Holzkiste aus der Zeit um 1845, etwa zehn Zoll im Quadrat, mit einem kleinen Relief aus silbernem Metall, das eine Szene aus einem Schiff zeigt, mit Männern in Pantalons, die Schwerter halten. Ein grünes Etikett auf der Innenseite des Deckels gibt den ursprünglichen Zweck dieser nun leeren Schachtel an: „G. Leonis tragbares Labor.“

Der Spielzeug-Chemiebaukasten hat seinen Ursprung in tragbaren Chemiebaukästen aus dem späten 18. und 19. Jahrhundert, die in solchen Kartons an Wissenschaftler und Studenten für den praktischen Gebrauch verkauft wurden. Die Kits enthielten Glaswaren, Chemikalien, vielleicht eine Waage oder einen Mörser und Stößel sowie andere notwendige Ausrüstung für die Durchführung chemischer Tests in der Medizin, Geologie oder anderen wissenschaftlichen Bereichen oder für den Unterricht.

Viele Bausätze wurden in England zusammengebaut, die Chemikalien kamen jedoch aus Deutschland. Mit dem Herannahen des Ersten Weltkriegs versiegte dieser Vorrat schnell, da die Hersteller die verbleibenden Ressourcen für Kriegsanstrengungen umleiteten. Die Produktion von Chemie-Sets ging zurück.

Gleichzeitig gründeten zwei Brüder, John J. und Harold Mitchell Porter, auf der anderen Seite des Atlantiks in den Vereinigten Staaten ein Chemieunternehmen in Hagerstown, Maryland, und – inspiriert von den englischen Chemiebaukästen und einem neuen Spielzeug, dem Erector Set Sie erfreuten sich zunehmender Beliebtheit und stellten bald Spielzeugversionen des Chemiebaukastens her, mit der Absicht, junge Jungen für die Naturwissenschaften zu begeistern. Diese sogenannten Chemcraft-Kits – gefüllt mit Chemikalien, Laborutensilien, einer Waage, einer Alkohollampe und hilfreichen Anweisungen – verbreiteten sich bald über die Gegend von Washington, D.C. hinaus und wurden in Woolworth’s und anderen Geschäften im ganzen Land verkauft. Die Preise lagen je nach Komplexität des Kits zwischen 1,50 und 10 US-Dollar.

Im Jahr 1920 erkannte Alfred Carlton Gilbert, der Erfinder, der 1913 mit dem Erector-Set einen großen Erfolg hatte, den Trend und erweiterte sein Spielzeug Zum Geschäft gehört auch der Verkauf von Wissenschaft. Da zwei große Hersteller um Kunden konkurrierten, stand der Chemiebaukasten kurz vor dem Start. Die Porter Chemical Company und AC Gilbert haben jahrzehntelang mit Anzeigen in Kinder- und Wissenschaftszeitschriften um Kunden gebuhlt und ihre Kits als Weg zu einer zukünftigen Karriere in der Chemie vermarktet.

„Als wir aus der Depression herauskamen, war das eine Botschaft, die bei vielen Eltern Anklang finden würde, die wollten, dass ihre Kinder nicht nur einen Job haben, mit dem sie Geld verdienen, sondern auch eine stabile Karriere haben.“ Und wenn sie die Welt dabei zu einem besseren Ort machen könnten, dann sogar noch besser“, sagt Rosie Cook, Registratorin und stellvertretende Kuratorin bei der Chemical Heritage Foundation in Philadelphia. (CHF beherbergt eine der landesweit besten Sammlungen von Chemiebaukästen, von denen viele in einer Ausstellung 2014 zu sehen sein werden.)

Der Zweite Weltkrieg brachte einen Aufschwung wissenschaftlicher Forschung und einen Boom für amerikanische Unternehmen wie Goodyear und DuPont. Nach dem Erfolg des Manhattan-Projekts wurde die Wissenschaft in den Jahren nach dem Krieg Teil der Identität Amerikas als Weltsupermacht, und staatliche Mittel flossen in die Forschung. Der Wettlauf ins All begann und die Entdeckungen häuften sich – die Erfindung des Transistors, die Entdeckung der Struktur der DNA, die Entwicklung des Polio-Impfstoffs – und die Vermarktung des Chemiebaukastens veränderte sich, was sich im Werbeslogan für Chemcraft widerspiegelte: „Porter Science Bereitet das junge Amerika auf die Weltführung vor.“

Solche Slogans waren nicht nur cleveres Marketing; Der Chemiebaukasten inspirierte tatsächlich eine Generation großartiger Wissenschaftler. „Als ich 9 Jahre alt war, schenkten mir meine Eltern einen Chemiebaukasten. Innerhalb einer Woche hatte ich beschlossen, Chemiker zu werden, und habe mich nie von dieser Entscheidung abgewendet“, erinnert sich Robert F. Curl Jr. in seiner Nobelpreis-Autobiografie. Curl Jr. erhielt 1996 den Nobelpreis für Chemie für die Entdeckung der Buckyballs und war einer von vielen Nobelpreisträgern, die den Kits als Inspiration für ihre Karriere zuschreiben.

Die meisten Chemikalien und Geräte in diesen Chemiekästen waren harmlos, aber einige würden selbst den nachsichtigsten modernen Eltern Sorgen bereiten: Natriumcyanid kann Gold in Wasser auflösen, ist aber auch ein tödliches Gift. Zu den „atomaren“ Chemiebaukästen der 1950er Jahre gehörte radioaktives Uranerz. Glasbläser-Sets, mit denen eine Fertigkeit vermittelt wurde, die in heutigen Chemielabors immer noch wichtig ist, wurden mit einer Lötlampe geliefert.

Die sicherheitsbewussten 1960er Jahre brachten ein schnelles Ende der Popularität des Chemiebaukastens. Das Federal Hazardous Substances Labeling Act von 1960 verlangte Etiketten für giftige und gefährliche Substanzen, und die Hersteller von Chemiebaukästen entfernten die Alkohollampen und Säuren aus ihren Kits. Mit dem Spielzeugsicherheitsgesetz von 1969 wurde die Bleifarbe von Spielzeugen entfernt, aber auch die Sets waren betroffen. Die Gründung der Consumer Product Safety Commission im Jahr 1972 und die Verabschiedung des Toxic Substances Control Act im Jahr 1976 führten zu weiteren Beschränkungen des Inhalts der Kits. Zeitungen, die einst über die Einführung neuartiger Chemiebaukästen berichteten, warnten bald vor deren Gefahren und empfahlen, sie nur älteren Kindern zu geben und sie vor ihren jüngeren Geschwistern unter Verschluss zu halten. „Der Tod des Chemiebaukastens ist fast eine unbeabsichtigte Folge der Verschärfung der Verbraucherschutzgesetze“, sagt Cook.

In dieser Zeit wuchs auch das Umweltbewusstsein und das Misstrauen gegenüber der Chemie und der staatlich finanzierten Wissenschaft. Rachel Carson veröffentlichte Silent Spring und warnte vor den schädlichen Auswirkungen von Pestiziden. Die Anti-Atomkraft-Bewegung war auf dem Vormarsch. Das amerikanische Volk wurde sich der verheerenden Wirkung von Agent Orange, dem in Vietnam verwendeten chemischen Entlaubungsmittel, bewusst. Und in den 1970er und 1980er Jahren hatte die Wissenschaft ihre Magie verloren, ebenso wie die Chemie.

Der letzte Chemiebaukasten, den Seeger mir zeigt, stammt aus dem Jahr 1992 – es handelt sich um einen Bausatz der Marke Smithsonian, der unter der Anleitung ihres Vorgängers John Eklund entwickelt wurde. „Es unterscheidet sich völlig von den älteren Sets“, bemerkt Seeger und weist auf die Schutzbrillen, den Ersatz von Glas durch Plastik und Warnschilder hin, die größer sind als die Namen der Chemikalien. Die Box prahlt damit, dass es sich um „das sicherste Chemie-Set aller Zeiten“ handelt.

Die 1980er Jahre brachten eine Reihe neuer gesellschaftlicher Probleme mit sich – AIDS, Tschernobyl, das Ozonloch –, aber die Menschen suchten nun wieder nach Lösungen in der Wissenschaft. Der Chemiebaukasten tauchte wieder auf, wenn auch dramatisch verändert. Es gab weniger Chemikalien oder keine Chemikalien und Sicherheit hatte Priorität.

Michelle Francl, theoretische Chemikerin am Bryn Mawr College, fragt sich, ob diese Betonung der Sicherheit tatsächlich dazu führt, dass junge Wissenschaftler weniger sicher sind. „Ich gebe Studenten, die ich nicht dazu bringen kann, im Labor einen Augenschutz oder geschlossene Schuhe zu tragen“, sagt sie. „Wir lassen Kinder Fußball spielen, Fußball spielen, Fahrrad fahren, was alles von Natur aus gefährlicher ist als die meisten Dinge, die sie mit einem Chemiebaukasten tun könnten.“

Das Schlimmste, was Francl während ihrer eigenen jungen Abenteuer in der Heimchemie passierte, war, als ihr Bruder eine Augenbraue verlor, und das hatte nicht einmal etwas mit einem Chemiebaukasten-Experiment zu tun. „Wir hatten eine denkwürdige Explosion, die wir vor meiner Mutter geheim halten konnten“, erinnert sich Francl. Das Paar hatte die Ausrüstung zur Trennung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser zusammengesucht. In ihren Anweisungen wurde empfohlen, das Vorhandensein von Wasserstoff mit einer glühenden Glut zu testen – glücklicherweise arbeiteten sie in einem provisorischen Kellerlabor, in dem es nichts Brennbares gab. „Es hat kein großes Chaos angerichtet. Da gab es nur einen großen Pfusch“, sagt sie.

In einer Zeit der Helikopter-Erziehung, der Risikoaversion und der Rechtsstreitigkeiten – ganz zu schweigen vom Aufkommen von Meth-Laboren im ganzen Land – könnte es scheinen, dass selbst der kastrierte Chemiebaukasten zu einem weiteren Tod verurteilt ist.

Doch das 21. Jahrhundert hat auch eine Reihe neuer Probleme mit sich gebracht, die die Wissenschaft lösen muss, darunter die Frage, wie eine Weltbevölkerung, die bis zum Jahr 2100 auf über zehn Milliarden Menschen anwachsen wird, mit Nahrung, Wasser und Strom versorgt werden kann. Regierungs- und Wirtschaftsführer legen erneut Wert auf naturwissenschaftliche Bildung. Und der Chemiebaukasten hat eine gewisse Wiederbelebung erlebt. Der Einzelhändler für Lernspielzeug Discover This meldete in der Weihnachtszeit des letzten Jahres starke Verkäufe von Chemiebaukästen, die durch eine überarbeitete Linie traditioneller Chemiebaukästen von Thames & Kosmos hervorgerufen wurden. Cook sagt, dass die Sets den Chemcraft- und Gilbert-Sets des frühen 20. Jahrhunderts sehr ähnlich sind, sich aber vielleicht sogar noch besser für das Erlernen der Naturwissenschaften eignen. Sie werden in vierstufigen Kits mit zunehmendem Schwierigkeitsgrad verkauft, die das Erlernen der Grundlagen fördern, bevor mit schwierigeren Aufgaben begonnen wird. Cook schwärmte von den Handbüchern: „Sie erzählen einem nicht nur, was man lernt, und unterteilen es in verschiedene Arten von Experimenten, sondern erzählen einem auch die Geschichte hinter der Entdeckung“ und erfahren, wie man Experimente entsorgt. Das ist heute wirklich hilfreich, denn man kann Dinge nicht einfach in den Abfluss werfen.“

Die Realität ist jedoch, dass ein herkömmliches Chemie-Set für die Durchführung von Chemie zu Hause wahrscheinlich nicht mehr erforderlich ist. Bücher und Handbücher sind leicht verfügbar und Ausrüstung und Chemikalien können online gekauft oder im ganzen Haus zusammengesucht werden, wie es Francl in jungen Jahren getan hat. Und obwohl die Sicherheit ein Anliegen sein sollte, sollten sich Eltern darüber im Klaren sein, dass die meisten Chemieunfälle zu Hause nicht dadurch verursacht werden, dass Kinder im Keller Chemikalien mischen, sondern dass Erwachsene oben Reinigungsmittel mischen. „Die Dinge, die Menschen töten, wenn man sich die Unfälle in Häusern ansieht, sind Menschen, die Bleichmittel mit allem Möglichen mischen, von Ammoniak bis hin zu Pestiziden“, sagt Francl.

Heimexperimente inspirieren seit Jahren Wissenschaftler und Erfinder, und es wäre eine Schande, wenn Sicherheitsbedenken angehende Chemiker davon abhalten würden, damit anzufangen. „Ich würde Eltern dazu ermutigen, ihren Kindern ein wenig Risiko einzugehen und sie Dinge ausprobieren zu lassen, bei denen die Arbeit möglicherweise kompliziert ist“, sagt Francl. Und: „Seien Sie geduldig mit dem Chaos.“

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Sarah Zielinski ist eine preisgekrönte Wissenschaftsautorin und Herausgeberin. Sie ist Autorin im Bereich Wissenschaft für Smithsonian.com und bloggt bei Wild Things, das bei Science News erscheint.

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