Teil A – Impfstoffe
Ein typischer Zusatzstoff in Impfstoffen ist bereits seit über 100 Jahren Aluminiumhydroxid 
Es soll deren Wirkung verstärken. Die Konzentration der Hilfsstoffe ist stets weit unterhalb toxikologischer Höchstgrenzen. Moderne Impfstoffe enthalten z.B. mRNA mit der angegebenen Molekülsequenz und zusätzlich Kaliumchlorid sowie Natriumchlorid.
mRNA-Sequenz
1
Leite aus der Elektronenkonfiguration des Aluminium-Atoms seine Stellung im Periodensystem der Elemente ab.
(04 BE)
2
Beschreibe eine mögliche Wechselwirkung, die zwischen mRNA-Molekülen auftreten kann.
(02 BE)
3
Das den Impfstoffen zugesetzte Kaliumchlorid kann aus den Elementen hergestellt werden.
Entwickle die Reaktionsgleichung.
Ordne Kaliumchlorid einer Stoffklasse zu.
Leite aus dem Bau dieser Verbindung eine typische Eigenschaft ab.
Ordne Kaliumchlorid einer Stoffklasse zu.
Leite aus dem Bau dieser Verbindung eine typische Eigenschaft ab.
(03 BE)
4
Ein mRNA-Impfstoff wird einer chemischen Analyse unterzogen. Eine erste Untersuchung wird mit Silber
-nitratlösung 
durchgeführt. In einer zweiten Untersuchung wird der Impfstoff vollständig verbrannt und die Verbrennungsprodukte werden in Kalkwasser (Calciumhydroxidlösung, 
eingeleitet.
Erläutere auf Grundlage der oben beschriebenen Inhaltsstoffe die zu erwartenden Beobachtungen.
(04 BE)
5
Um zersetzende Reaktionen in mRNA-Impfstoffen zu verhindern, werden diese bei einer Temperatur von 
gelagert.
Begründe diese Maßnahme mithilfe deines Wissens über die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit.
(02 BE)
(15 BE)
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1
Stellung von Aluminium im PSE
- Die Ordnungszahl von Aluminium beträgt 13, was bedeutet, dass sich im Kern des Atoms 13 positiv geladene Protonen befinden, während sich in der Atomhülle 13 negativ geladene Elektronen befinden.
- Aluminium befindet sich in der dritten Periode, was darauf hinweist, dass die 17 Elektronen auf drei Energieniveaus verteilt sind.
- Da Aluminium in der III. Hauptgruppe steht, hat es 3 Valenzelektronen oder Außenelektronen.
- Wird das BOHRSCHE Atommodell durch Sommerfeld erweitert, ergibt sich folgende Elektronenkonfiguration:
- Aluminium gehört zur Borgruppe, also der III. Hauptgruppe.
- In chemischen Reaktionen neigt Aluminium dazu drei Elektronen zu verlieren und bildet
-Ionen aus.
- Seine insgesamt 3 Valenzelektronen bestehen aus 2 Elektronen im
-Unterniveau und 1 Elektron im
-Unterniveau.
2
Wechselwirkung zwischen mRNA-Molekülen
mRNA-Moleküle besitzen zwei Hydroxygruppen, die aufgrund der starken Anziehungskraft des Sauerstoffs auf die Bindungselektronen polar sind. Diese polaren Atombindungen ermöglichen die Bildung von zwischenmolekularen Wechselwirkungen in Form von Wasserstoffbrücken zu anderen polaren Bereichen. Zudem können die beiden unpolaren Teile des Moleküls, falls sie eine entsprechende Länge haben, zusätzliche London-Dispersionswechselwirkungen (auch als Van-der-Waals-Wechselwirkungen bekannt) ausbilden.
3
Reaktionsgleichung
Stoffklasse und Eigenschaften
Kaliumchlorid gehört zur Stoffklasse der Salze bzw. Ionensubstanzen und besteht aus einem Kation 
und einem Anion 
Es bildet eine kristalline Substanz. Die starken elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Ionen im Kristall führen zu hohen Schmelz- und Siedetemperaturen. Gleichzeitig ist das Salz sehr gut in polaren Lösungsmitteln, wie zum Beispiel Wasser, löslich. In gelöster Form leitet Kaliumchlorid den elektrischen Strom, während es als Feststoff nicht leitfähig ist. Die Kristalle von Kaliumchlorid sind aufgrund der regelmäßigen Anordnung der Ionen im Kristallgitter spröde.
4
Untersuchung mit Silber-nitratlösung
Folgende Reaktion findet statt:
Die Silber(I)-nitratlösung reagiert mit den Chlorid-Ionen aus dem Impfstoff und bildet einen weißen Niederschlag 
Verbrennung und Einleitung in Kalkwasser
Bei der vollständigen Verbrennung des Impfstoffs reagieren die organischen Bestandteile mit Sauerstoff 
aus der Luft und bilden Kohlenstoffdioxid 
und Wasser 
als Verbrennungsprodukte.
Bei der Einleitung in Kalkwasser findet folgende Reaktion statt:
Es wird ein weißer Niederschlag gebildet, welcher schwerlösliches Calciumcarbonat 
ist.
5
Verhinderung zersetzender Reaktionen
In Bezug auf Reaktionsgeschwindigkeiten gilt: je höher die Temperatur, desto höher die Reaktionsgeschwindigkeit. Das liegt daran, dass die Moleküle dann mehr kinetische Energie besitzen, folglich häufiger Zusammenstoßen und effizienter miteinander reagieren können.
Niedrige Temperaturen verlangsamen chemische Reaktionen, was die Stabilität der empfindlichen RNA-Moleküle im Impfstoff erhöht und ihre Wirksamkeit bewahrt. Die Lagerung bei dieser tiefen Temperatur gewährleistet, dass der Impfstoff länger haltbar bleibt und seine Qualität erhalten bleibt, was für seine Wirksamkeit entscheidend ist.