Chemie e macht S Spaß! - Lebensnaher Chemieunterricht
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<strong>Chemie</strong>e<br />
<strong>macht</strong> S<strong>Spaß</strong>!<br />
Chhemistry<br />
is fun!<br />
kompetenzorieentierte<br />
Unterrichtsplaanung<br />
im<br />
C<strong>Chemie</strong>unterricht<br />
© Gregor von Borstel , KT Köln, Team LNCU, www.lncu.de<br />
"Erkläre es mir, und ich werde es vergessen.<br />
Zeige es mir, und ich werde mich erinnern.<br />
Lass es mich selber tun, und ich werde es<br />
verstehen."<br />
Konfuzius
Inhaltsverzeichnis<br />
Kompetenzbereiche in Bildungsstandards und Kernlehrplänen ....................... 3<br />
Werbung als Kontext – Löslichkeit von Sauerstoff ........................................... 5<br />
Auszug aus der Freiarbeit Luft – kreatives Experimentieren und mehr ........... 9<br />
Egg-Races und Lernaufgaben ........................................................................ 24<br />
Tipps und troubleshooting im “Handbuch ChemZ” ......................................... 29<br />
… alles Weitere sowie die Ideen und Materialien finden Sie unter<br />
www.lebensnaherchemieunterricht.de oder www.lncu.de sowie in unserem<br />
weiteren Skript zum download☺☺☺☺<br />
© Gregor von Borstel Seite 2 von 62
Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen (KMK 2004)<br />
Quelle: http://www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/bildungsstandards.htm Stand 11/2008<br />
Chemische Phänomene, Begriffe, Gesetzmäßigkeiten kennen und Konzepten zuordnen<br />
Die Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen werden nach den ausgewiesenen<br />
Basiskonzepten gegliedert:<br />
F 1 Stoff-Teilchen-Beziehungen<br />
Die Schülerinnen und Schüler ...<br />
o F 1.1 nennen und beschreiben bedeutsame Stoffe mit ihren typischen Eigenschaften.<br />
o F 1.2 beschreiben modellhaft den submikroskopischen Bau ausgewählter Stoffe.<br />
o F 1.3 beschreiben den Bau von Atomen mit Hilfe eines geeigneten Atommodells.<br />
o F 1.4 verwenden Bindungsmodelle zur Interpretation von Teilchenaggregationen, räumlichen<br />
o Strukturen und zwischenmolekularen Wechselwirkungen.<br />
o F 1.5 erklären die Vielfalt der Stoffe auf der Basis unterschiedlicher Kombinationen und<br />
o Anordnungen von Teilchen.<br />
F 2 Struktur-Eigenschafts-Beziehungen<br />
Die Schülerinnen und Schüler ...<br />
o F 2.1 beschreiben und begründen Ordnungsprinzipien für Stoffe, z.B. mit ihren typischen<br />
o Eigenschaften oder mit charakteristischen Merkmalen der Zusammensetzung und<br />
o Struktur der Teilchen.<br />
o F 2.2 nutzen ein geeignetes Modell zur Deutung von Stoffeigenschaften auf Teilchenebene.<br />
o F 2.3 schließen aus den Eigenschaften der Stoffe auf ihre Verwendungsmöglichkeiten und<br />
o auf damit verbundene Vor- und Nachteile.<br />
F 3 chemische Reaktion<br />
Die Schülerinnen und Schüler ...<br />
o F 3.1 beschreiben Phänomene der Stoff- und Energieumwandlung bei chemischen Reaktionen.<br />
o F 3.2 deuten Stoff- und Energieumwandlungen hinsichtlich der Veränderung von Teilchen und<br />
des Umbaus chemischer Bindungen.<br />
o F 3.3 kennzeichnen in ausgewählten Donator-Akzeptor-Reaktionen die Übertragung von<br />
Teilchen und bestimmen die Reaktionsart.<br />
o F 3.4 erstellen Reaktionsschemata/Reaktionsgleichungen durch Anwendung der Kenntnisse<br />
über die Erhaltung der Atome und die Bildung konstanter Atomzahlenverhältnisse in<br />
Verbindungen.<br />
o F 3.5 beschreiben die Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen.<br />
o F 3.6 beschreiben Beispiele für Stoffkreisläufe in Natur und Technik als Systeme chemischer<br />
Reaktionen.<br />
o F 3.7 beschreiben Möglichkeiten der Steuerung chemischer Reaktionen durch Variation von<br />
Reaktionsbedingungen.<br />
F 4 energetische Betrachtung bei Stoffumwandlungen<br />
Die Schülerinnen und Schüler ...<br />
o F 4.1 geben an, dass sich bei chemischen Reaktionen auch der Energieinhalt des<br />
Reaktionssystems durch Austausch mit der Umgebung verändert.<br />
o F 4.2 führen energetische Erscheinungen bei chemischen Reaktionen auf die Umwandlung<br />
o eines Teils der in Stoffen gespeicherten Energie in andere Energieformen zurück.<br />
o F 4.3 beschreiben die Beeinflussbarkeit chemischer Reaktionen durch den Einsatz von<br />
Katalysatoren.<br />
Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung<br />
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle nutzen<br />
Die Schülerinnen und Schüler ...<br />
© Gregor von Borstel Seite 3 von 62
o E 1 erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe chemischer Kenntnisse und<br />
Untersuchungen, insbesondere durch chemische Experimente, zu beantworten sind.<br />
o E 2 planen geeignete Untersuchungen zur Überprüfung von Vermutungen und Hypothesen.<br />
o E 3 führen qualitative und einfache quantitative experimentelle und andere Untersuchungen<br />
durch und protokollieren diese.<br />
o E 4 beachten beim Experimentieren Sicherheits- und Umweltaspekte.<br />
o E 5 erheben bei Untersuchungen, insbesondere in chemischen Experimenten, relevante Daten<br />
oder recherchieren sie.<br />
o E 6 finden in erhobenen oder recherchierten Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen,<br />
erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen.<br />
o E 7 nutzen geeignete Modelle (z.B. Atommodelle, Periodensystem der Elemente) um<br />
chemische Fragestellungen zu bearbeiten.<br />
o E 8 zeigen exemplarisch Verknüpfungen zwischen gesellschaftlichen Entwicklungen und<br />
Erkenntnissen der <strong>Chemie</strong> auf.<br />
Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation<br />
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen<br />
Die Schülerinnen und Schüler<br />
o K 1 recherchieren zu einem chemischen Sachverhalt in unterschiedlichen Quellen.<br />
o K 2 wählen themenbezogene und aussagekräftige Informationen aus.<br />
o K 3 prüfen Darstellungen in Medien hinsichtlich ihrer fachlichen Richtigkeit.<br />
o K 4 beschreiben, veranschaulichen oder erklären chemische Sachverhalte unter Verwendung<br />
der Fachsprache und/oder mit Hilfe von Modellen und Darstellungen.<br />
o K 5 stellen Zusammenhänge zwischen chemischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen<br />
her und übersetzen dabei bewusst Fachsprache in Alltagssprache und umgekehrt.<br />
o K 6 protokollieren den Verlauf und die Ergebnisse von Untersuchungen und Diskussionen in<br />
angemessener Form.<br />
o K 7 dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit<br />
situationsgerecht und adressatenbezogen.<br />
o K 8 argumentieren fachlich korrekt und folgerichtig.<br />
o K 9 vertreten ihre Standpunkte zu chemischen Sachverhalten und reflektieren Einwände<br />
selbstkritisch.<br />
o K 10 planen, strukturieren, reflektieren und präsentieren ihre Arbeit als Team.<br />
Standards für den Kompetenzbereich Bewertung<br />
Chemische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten<br />
Die Schülerinnen und Schüler ...<br />
o B 1 stellen Anwendungsbereiche und Berufsfelder dar, in denen chemische Kenntnisse<br />
bedeutsam sind.<br />
o B 2 erkennen Fragestellungen, die einen engen Bezug zu anderen Unterrichtsfächern<br />
aufweisen und zeigen diese Bezüge auf.<br />
o B 3 nutzen fachtypische und vernetzte Kenntnisse und Fertigkeiten, um lebenspraktisch<br />
bedeutsame Zusammenhänge zu erschließen.<br />
o B 4 entwickeln aktuelle, lebensweltbezogene Fragestellungen, die unter Nutzung<br />
fachwissenschaftlicher Erkenntnisse der <strong>Chemie</strong> beantwortet werden können.<br />
o B 5 diskutieren und bewerten gesellschaftsrelevante Aussagen aus unterschiedlichen<br />
Perspektiven.<br />
o B 6 binden chemische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln<br />
Lösungsstrategien und wenden diese an.<br />
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Kontext Werbung -<br />
„Active O2“<br />
Fachwissen und Bewertung<br />
© Gregor von Borstel Seite 5 von 62
Gregor von Borstel, Andreas Böhm, Oliver Hahn und Herbert Welter<br />
BEWERTENDE EXPERIMENTE<br />
ACTIVE O2<br />
„Powerstoff mit Sauerstoff?"<br />
Kritisches Hinterfragen von Werbeaussagen<br />
Die Inhalte dieses Artikels wurden verändert in der MNU 7/2006 veröffentlicht – Film etc. finden Sie unter www.lncu.de –<br />
Lösungen zum Problem s. auch Handbuch ChemZ am Ende des Skripts<br />
Kurzfassung<br />
Ausgehend von der Bewerbung des sauerstoffhaltigen Getränkes Active O2 wird untersucht, wie viel<br />
Sauerstoff sich in Wasser lösen kann. Sämtliche Experimente lassen sich kostengünstig, sicher und<br />
umkompliziert mit medizintechnischen Geräten durchführen. Die Verknüpfung mit der Lebenswelt der<br />
Schülerinnen und Schüler ermöglicht neben einer Einführung der Löslichkeit von Gasen auch<br />
Berechnungen zu den Gasgesetzen oder zum Massenwirkungsgesetz. Dabei liefert der motivierende<br />
Aufhänger die Chance zur kritischen Auseinandersetzung mit Werbeaussagen.<br />
Hintergrund<br />
Seit 2001 befindet sich das Getränk Active O2 auf dem Markt. „Das Produkt<br />
selbst ist ein Sauerstoffwassergetränk, d.h. es ist angereichert mit der 15fachen<br />
Menge an Sauerstoff, verglichen mit einem konventionellen<br />
Mineralwasser. Active O2 ist gegenwärtig in der Sport- und Outdoorszene als<br />
›Powerstoff zum Auftanken‹ sehr gut positioniert, was ständig steigende<br />
Absatzzahlen zeigen“ [1], es ist somit einer Vielzahl von Schülerinnen und<br />
Schülern bekannt.<br />
Eine Anfrage beim Hersteller ergab, dass der Sauerstoff unter Veränderung<br />
der physikalischen Parameter Druck und Temperatur unter starker<br />
Verwirbelung in das Wasser eingebracht wird. Der Sauerstoff ist dann rein<br />
physikalisch im Wasser gelöst. Nach dem Öffnen der Flasche dauert es<br />
überraschend lange, bis der Sauerstoff langsam entweicht und sich ein<br />
neuer Gleichgewichtszustand einstellt. [2]<br />
Mittlerweile gibt es eigene Sauerstoffspender [3] – diese kann man ebenso<br />
als Aufhänger der Stunde verwenden.<br />
Kurzbeschreibung einer möglichen Umsetzung<br />
Der Sachverhalt bietet zahlreiche Aufhänger für die Klassenstufen 7 bis 12.<br />
Ausgehend von der Werbung für das Getränk (z.B. als Flasche, Folie oder aber als kleiner Film [4]) wird<br />
geklärt, wer dieses Getränk schon genossen hat, was es kostet und welches Gas der Hersteller als<br />
"Sprudel" nimmt.<br />
Hier wird die Frage aufgeworfen, warum das Getränk so beliebt ist und was sich konkret hinter der<br />
Werbeaussage, das Getränk enthalte 15 mal mehr Sauerstoff als herkömmliches Mineralwasser,<br />
verbirgt.<br />
Experimentell lässt sich dies auf zweierlei Wegen hinterfragen:<br />
• zum einen kann man das Getränk nehmen und durch Auskochen alles Gas austreiben. Das so<br />
gewonnene Gas untersucht man durch einfache Nachweisreaktionen darauf, ob es sich im<br />
Wesentlichen um Sauerstoff handelt.<br />
• Einen etwas anderen Weg beschreitet man, wenn die Schülerinnen und Schüler untersuchen<br />
lässt, wie viel Sauerstoff sich tatsächlich bei Raumtemperatur und Normaldruck in Wasser löst.<br />
Beide Experimente lassen sich sehr einfach mit medizintechnischen Geräten als Partnerarbeit<br />
durchführen [5]:<br />
Das Gas kann man direkt aus einer Flasche Active O2 austreiben. Dazu ersetzt man den Verschluss<br />
© Gregor von Borstel Seite 6 von 62
BEWERTENDE EXPERIMENTE<br />
ACTIVE O2<br />
durch einen passenden Stopfen (ca. 22x17mm), durch den man zuvor eine Spritzenkanüle und<br />
gegebenenfalls ein Thermometer gebohrt hat. Will man die Flasche nicht öffnen, stülpt man über den<br />
Flaschenverschluss ein Stück abgequetschten, alten Fahrrad - oder Silikonschlauch zur Abdichtung und<br />
durchbohrt Schlauch und Verschluss mit der Kanüle. Die Kanüle verbindet man in beiden Fällen<br />
(gegebenenfalls über eine Heidelberger Verlängerung und einen Hahn) gasdicht mit einer leicht<br />
laufende Luer-Lock Spritze zum Auffangen des Gases. Die Flasche erwärmt man im Wasserbad.<br />
Stellt man beide Versuche nebeneinander, erhält man einen Vergleich zwischen verschlossener und<br />
trinkfertiger, geöffneter Flasche. Im Mittel ergaben die Versuche eine Menge von ca. 150mL Gas pro<br />
halbem Liter Active O2, weitaus weniger aus einer geöffneten Flasche. Versuche einer Jugend-forscht<br />
Gruppe am Gymnasium Nonnenwerth zeigten, dass beim Öffnen der Flasche bereits ca. die Hälfte der<br />
gelösten Gasmenge entweicht.<br />
Um zu überprüfen, ob man tatsächlich Sauerstoff oder daneben vielleicht auch noch Kohlenstoffdioxid<br />
aufgefangen hat, leitet man etwas Gas pneumatisch in ein Reagenzglas um und führt die<br />
Glimmspanprobe durch. Dann spritzt man den Rest des aufgefangenen Gases mit Hilfe einer flexiblen<br />
Kunststoffkanüle durch wenige mL Kalkwasser. Prinzipiell kann man durch Überleiten über heißes<br />
Kupfer oder Eisen die Menge an Sauerstoff auch quantitativ erfassen.<br />
Sehr leicht kann man auch ohne Kolbenprober herausfinden, wie viel Sauerstoff sich in einer<br />
vorgegebenen Menge Wasser überhaupt lösen. Dazu werden zwei Spritzen gasdicht miteinander<br />
verbunden, in die eine füllt man 40mL abgekochtes Wasser, in die andere im Überschuss Sauerstoff.<br />
Das Gas wird solange durch das Wasser gedrückt, bis sich kein weiteres löst. Verblüfft stellen die<br />
Schüler fest, das dies in der Regel nur 1mL ist (31ml O2 pro L Wasser bei 20°C [6]). Damit wird die<br />
Aussage, dass in der Flasche 15-mal mehr Sauerstoff als in normalem Wasser enthalten sind, zugleich<br />
begreifbar und hinterfragt!<br />
Genauer kann man mit einem Dreiwegehahn und einer kleinen dritten Spritze arbeiten. Zunächst füllt<br />
man wenig Gas aus der einen Spritze in die 1mL Spritze. Dann dreht man den Hahn und versucht,<br />
diesen 1 ml im abgekochten Wasser der anderen Spritze zu lösen.<br />
Die Ergebnisse können vorgestellt, festgehalten und ggf. auf einen Liter umgerechnet werden. Um<br />
wieder auf das Eingangsproblem zurückzukommen, kann man vergleichend ausrechnen, wie viel<br />
Sauerstoff man mit einem tiefen Atemzug inkorporieren kann. Vereinfachend geht man von einem<br />
maximalen Lungenvolumen von 5L und einem Sauerstoffanteil von 20% aus. Dies soll darauf<br />
hinweisen, ob sich der Kauf des Getränkes aufgrund des versprochenen Sauerstoffgehaltes lohnt.<br />
Als Auswertung bietet sich an, zu hinterfragen ob wirklich gilt: " Active O2, der Powerstoff mit<br />
Sauerstoff". Dazu kann man wahlweise auch die Werbeaussage und die Texte des Herstellers im Netz<br />
mit dazu kontroversen Aussagen vergleichen [z.B. 7], gegebenenfalls ist dies Hausaufgabe. Ein<br />
abrundendes Stundenende liefert der Impuls, bei wem diese Stunde eine Veränderung hinsichtlich<br />
seines Verbraucherverhaltens bewirken könnte.<br />
Erweiterung, Vertiefung, Anwendung<br />
Schön lässt sich zum Vergleich testen, wie gut sich hingegen Kohlenstoffdioxid in Wasser löst (880mL<br />
pro L Wasser [6]), daran kann man auch eine Stunde zum Thema Kohlensäure und andere „Sprudler“<br />
aufziehen.<br />
Des weiteren kann man die Erfahrung der Schülerinnen und Schüler, dass Flaschen im Sommer beim<br />
Öffnen stärker zischen, nutzen, um den Aspekt der Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit in den<br />
Blickpunkt zu ziehen.<br />
In der Oberstufe kann man den Zusammenhang zwischen Druck und Löslichkeit (im Rahmen von<br />
Gleichgewichtsreaktionen) im Experiment untersuchen [8]. In eine Spritze füllt man Kohlendioxid und<br />
Wasser, hinzu gibt man z.B. Mischindikator Nr. 5 oder Universalindikator. Dann verschließt man sie und<br />
drückt sie kräftig zusammen, eine Farbveränderung ist zu erkennen. Als Anwendungsaufgabe kann<br />
man hinterfragen, was kurze Zeit nach dem Öffnen einer Getränkeflasche mit dem gelösten Gas<br />
© Gregor von Borstel Seite 7 von 62
BEWERTENDE EXPERIMENTE<br />
ACTIVE O2<br />
passiert.<br />
Weitere vertiefende Aspekte liefern folgende Impulse:<br />
• Vergleiche die Menge an gelöstem Sauerstoff in einer Flasche Active O2 mit der Menge, die<br />
man pro Atemzug (ca. 1L Luft, 21% davon ist Sauerstoff und ca. 16% wird wieder ausgeatmet)<br />
zu sich nimmt. Nimm Stellung zu der Werbeaussage für Active O2 – lohnt sich der Kauf<br />
aufgrund des vermehrten Sauerstoffangebots deiner Meinung nach?<br />
Fazit<br />
• Warum wird abgekochtes Wasser für den Versuch verwendet?<br />
• Warum ist es sinnvoll, das Wasser für den Sodastreamer vor dem „Sprudeln“ in den<br />
Kühlschrank zu stellen?<br />
• Viele Tiere leben im Wasser und atmen dort mit Hilfe von Kiemen. Damit entnehmen sie dem<br />
Wasser Sauerstoff, der darin gelöst ist. Erkläre kurz, warum ein Aquariumsbesitzer auf die<br />
Temperatur des Wassers achten muss.<br />
• Häufig wird die Menge an gelöstem Sauerstoff in mg/L angegeben – wie kann man dies mit<br />
Hilfe der Dichte von Sauerstoff (bei Normalbedingungen, also 0°C ca. 1427 mg/L) in mL/L<br />
umrechnen?<br />
[mit V/T=const. oder pV=nRT und der Kenntnis vom Molvolumen kann man auch auf 20°C bzw.<br />
293 K umrechnen: 32g entsprechen bei 273,15K 22,42L, bei 293,15K also 24,06L, die Dichte<br />
ergibt sich als Masse/Volumen, also 32g/22,06L=1,329g/L]<br />
Wir haben den Sachverhalt schon in verschiedenen Stufen und Schulformen durchgeführt, stets waren<br />
Motivation und Beteiligung der Schülerinnen und Schüler hoch und es gab zum Ende der Stunden rege<br />
Diskussionen.<br />
Eine derartige Aufgabenstellung eignet sich in geübteren Kursen auch gut für freie Experimente [9/10].<br />
Die Bewerbung dieses Produktes, welches i. d. R. mit mehr als 1,33€ pro Liter vergleichsweise teuer ist,<br />
bietet mehr als einen hervorragenden Aufhänger zur Untersuchung der Löslichkeit von Gasen in<br />
Wasser – der Unterricht wird lebensnah und zeigt die Verknüpfung von <strong>Chemie</strong> zum Alltag auf!<br />
[1] s. Einleitungstext zur prämierten Werbekampagne von 2003, Gesamtverband der Kommunikationsagenturen GWA,<br />
http://www.gwa.de/uploads/media/active_o2.pdf.<br />
[2] Auskunft auf persönliche Anfrage beim Hersteller September 2005<br />
[3] http://www.sauerstoffwasserspender.de/<br />
[4] unter http://www.active02.de/ kann man stets die aktuelle Werbekampagne als selbstlaufenden Film herunterladen (über<br />
Menupunkt „Sitemap“ die Seite „Active TV“ anwählen).<br />
[5] Gregor von Borstel und Andreas Böhm, ChemZ - <strong>Chemie</strong>unterricht mit medizintechnischem Gerät, Naturwissenschaft im<br />
Unterricht <strong>Chemie</strong>, Heft 81, S.48f<br />
[6] Römpp, <strong>Chemie</strong>lexikon, 9. Aufl., Thieme, Stuttgart 1994<br />
[7] z.B. http://www.fettarmleben.de/fitness/index.htm?http://www.fitness-infos.com/fitness/artikel3.htm, (siehe Menüpunkt<br />
“Artikel – alle Fitness-Infos Artikel> Artikel:“Sauerstoffwasser – Zaubertrank oder Abzocke?)<br />
[8] Gregor von Borstel und Andreas Böhm, Le Chatelier einmal anders, Gleichgewichtsverschiebungen am Kontext<br />
Sprudelwasser, NiU <strong>Chemie</strong>, Heft 96, Sicher Experimentieren, 6/2006, S. 34-37<br />
[9] Gregor von Borstel und Andreas Böhm, Bau eines Schaumlöschers - ein Egg-Race mit medizintechnischen Geräten, in<br />
NiU <strong>Chemie</strong> 14 2003 Nr. 75<br />
[10] H. J. Gärtner und Gregor von Borstel, Kohlenstoffdioxid und Wettbewerb, "Egg-Races" in der Sekundarstufe I,<br />
Naturwissenschaften im Unterricht <strong>Chemie</strong>, Heft 78, November 2003<br />
© Gregor von Borstel Seite 8 von 62
Freiarbeit<br />
„Luft und Verbrennung“<br />
Fachwissen, Erkenntnisgewinnung,<br />
Bewertung und Kommunikation<br />
© Gregor von Borstel Seite 9 von 62
A. Einführung<br />
D. Zusatzinfo<br />
B. Experiment<br />
C. Aufgaben<br />
D. A. ZUSATZINFO:<br />
EINFÜHRUNG:<br />
1. DIE VERWENDUNG VON SAUERSTOFF<br />
SAUERSTOFF<br />
EIGENSCHAFTEN UND NACHWEIS<br />
Hier sollt ihr Sauerstoff erstmals kennenlernen und herausfinden, wie man ihn von<br />
Wie den ihr anderen auf den Gasen Bildern der seht, Luft wird unterscheidet. Sauerstoff im Dabei Krankenhaus lernt ihr eingesetzt auch einen (die Nachweis für<br />
internationale Sauerstoff kennen. Abkürzung für Sauerstoff findet ihr dort übrigens auch).<br />
Einen „Nachweis“ nennen Chemikerinnen und Chemiker einen Versuch, mit dem<br />
man einen Stoff identifizieren kann.<br />
SICHERHEITSHINWEIS: SCHUTZBRILLE TRAGEN!<br />
BRENNT SAUERSTOFF ODER UNTERHÄLT ER DIE VERBRENNUNG?<br />
Füllt ein Reagenzglas wie besprochen mit<br />
Sauerstoff.<br />
Entzündet einen langen Holzspan und haltet<br />
ihn an die Öffnung des Reagenzglases.<br />
Brennt Sauerstoff?<br />
Blast die Flamme aus, so dass das Holz gerade noch<br />
glüht. Öffnet das Reagenzglas und haltet dann den<br />
glimmenden Span in den Sauerstoff. Unterhält<br />
Sauerstoff die Verbrennung? Was sieht man<br />
genau?<br />
Das was ihr beobachten könnt, ist die<br />
„Glimmspanprobe“ – mit ihr erkennt man, ob ein<br />
unbekanntes Gas Sauerstoff ist.<br />
C. AUFGABEN:<br />
1. Schreibt ein kurzes Protokoll unter der Überschrift „Nachweis für Sauerstoff“<br />
Wofür<br />
Wenn<br />
wird er<br />
ihr<br />
benutzt?<br />
unsicher<br />
(Wenn<br />
seid, wie<br />
ihr nicht<br />
der Nachweis<br />
sicher seid,<br />
funktioniert,<br />
dann lest<br />
dann<br />
im Buch<br />
schaut<br />
nach!)<br />
ihn euch noch<br />
einmal auf Video an – notiert euch, wie der Nachweis heißt.<br />
2. Solltet ihr schon Station 2 oder 3 erledigt haben, so überlegt, wie man Sauerstoff<br />
von den anderen Gasen unterscheiden kann und welche Eigenschaften dazu<br />
2. nicht SAUERSTOFF dienen. UND DIE VERBRENNUNG<br />
Wenn 3. Bearbeitet ihr Zeit habt, die dann Zusatzinfos schaut euch auf der die Rückseite Videoclips der Reaktionen von Stoffen mit<br />
reinem Sauerstoff an. Welche Aussage kann man über die Rolle von Sauerstoff bei<br />
der Verbrennung machen?<br />
© Gregor von Borstel Seite 10 von 62<br />
1
A. Einführung<br />
B. Experiment<br />
C. Aufgaben<br />
A. EINFÜHRUNG:<br />
C. AUFGABEN:<br />
KOHLENSTOFFDIOXID<br />
EIGENSCHAFTEN UND NACHWEIS<br />
Nur ca. 0,035% der Luft sind Kohlenstoffdioxid (auch Kohlendioxid genannt). Dennoch<br />
ist es für uns ein wichtiges Gas, da sein Anteil an der Luft zur Zeit stetig zunimmt und<br />
es unter anderem mitverantwortlich dafür ist, dass die Temperatur auf der Erde steigt<br />
(s. Station 6).<br />
B. EXPERIMENT: EIGENSCHAFTEN UND NACHWEIS VON KOHLENSTOFFDIOXID<br />
Hier sollt ihr das Gas untersuchen und heraus finden, wie man es von den anderen<br />
Gasen der Luft unterscheiden kann. Dazu lernt ihr einen Nachweis für<br />
Kohlenstoffdioxid kennen.<br />
Einen „Nachweis“ nennen Chemikerinnen und Chemiker einen Versuch, mit dem man<br />
einen Stoff (hier Kohlenstoffdioxid) identifizieren kann.<br />
Bei allen Versuchen Schutzbrillen tragen!<br />
Rest vom Kalkwasser in den dafür vorgesehenen Sammelbehälter geben!<br />
EXPERIMENT 1:<br />
Füllt ein Reagenzglas wie besprochen mit<br />
Kohlenstoffdioxid. Nehmt das Reagenzglas aus dem<br />
Wasser. Entzündet einen langen Holzspan und haltet ihn<br />
an die Öffnung. Brennt Kohlenstoffdioxid?<br />
Taucht den brennenden Span nun in das Kohlendioxid.<br />
Unterhält Kohlenstoffdioxid die Verbrennung?<br />
EXPERIMENT 2:<br />
Kalkwasserprobe (Kohlenstoffdioxidnachweis): Gebt<br />
in ein Reagenzglas einige Milliliter Kalkwasser und lasst<br />
anschließend aus einer Spritze Kohlenstoffdioxid mit der<br />
Magensonde durch das Kalkwasser sprudeln.<br />
[Vorsicht! Kalkwasser ist ätzend!]<br />
Führt den Versuch zum Vergleich mit einem anderen Gas oder mit Luft durch.<br />
1. Fertigt ein Protokoll zu den Experimenten an (Überschrift Nachweis für Kohlendioxid).<br />
2. Überlegt, welchen Sinn der Vergleichsversuch mit einem anderen Gas bzw. der Luft hat.<br />
3. Solltet ihr schon Station 1 oder 3 erledigt haben, so überlegt, wie man Kohlenstoffdioxid von<br />
den anderen Gasen unterscheiden kann und welche Eigenschaften dazu nicht dienen.<br />
© Gregor von Borstel Seite 11 von 62<br />
2
A. Einführung<br />
B. Experiment<br />
C. Aufgaben<br />
D. Zusatzinfo<br />
A. EINFÜHRUNG:<br />
STICKSTOFF<br />
EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG<br />
Luft besteht zu ca. 78% aus Stickstoff. Hier sollt ihr das Gas ein wenig kennen lernen<br />
und herausfinden, wie man es von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid unterscheiden<br />
kann.<br />
B. EXPERIMENT: DIE EIGENSCHAFTEN VON STICKSTOFF<br />
Füllt ein Reagenzglas wie besprochen<br />
mit Stickstoff.<br />
Nehmt das Reagenzglas aus dem<br />
Wasser. Entzündet einen langen<br />
Holzspan und haltet ihn an die Öffnung.<br />
Brennt Stickstoff?<br />
Taucht den brennenden Span nun in das<br />
Reagenzglas mit Stickstoff. Unterhält<br />
Stickstoff die Verbrennung?<br />
C. AUFGABEN:<br />
1. Fertigt für ein Protokoll an!<br />
2. Solltet ihr schon Station 1 oder 2 erledigt haben, so überlegt, wie man Stickstoff<br />
von den anderen Gasen unterscheiden kann und welche Eigenschaften dazu<br />
nicht dienen.<br />
3. Wenn ihr Zeit habt, lest die Zusatzinfos und bearbeitet die Zusatzaufgaben<br />
D. ZUSATZINFO:<br />
© Gregor von Borstel Seite 12 von 62<br />
3<br />
Wenn man gasförmigen Stickstoff stark abkühlt,<br />
erhält man flüssigen Stickstoff. Der Siedepunkt<br />
von Stickstoff liegt bei –196°C ( Sauerstoff<br />
siedet bei –183°C). Auf den PCs findet ihr<br />
verschiedene Videoclips zu Versuchen mit<br />
flüssigem Stickstoff, z.B. werden Blumen,<br />
Blätter oder ein Gummiball hineingetaucht.<br />
Zusatzaufgaben:<br />
Beschreibt, was man in den Videos sieht und versucht dies zu erklären. Wofür<br />
verwendet man Stickstoff (Tipp: überlegt, was Pizzen, Gemüse und andere Fertigkost<br />
mit fl. Stickstoff zu tun haben könnten).
A. Einführung<br />
B. Experimente<br />
C. Aufgaben<br />
KOHLENSTOFFDIOXID<br />
DICHTE VON KOHLENSTOFFDIOXID<br />
A. EINFÜHRUNG<br />
Ihr wisst, dass alle Stoffe, die eine kleinere Dichte als Wasser haben, oben auf dem Wasser<br />
schwimmen. Stoffe mit einer größeren Dichte versinken. Auch die Gase der Luft haben ein gewisse<br />
Dichte, die kleiner ist als Wasser. Daher steigen Gasblasen im Wasser nach oben.<br />
Innerhalb der Luft haben die verschiedenen Gase unterschiedliche Dichten. Es ist zwar schwer<br />
vorstellbar, dass die Gase mit einer geringeren Dichte oben schweben, die mit der größeren Dichte<br />
unten. Es ist aber tatsächlich so, auch wenn man es bei farblosen Gasen nicht sehen kann. Allerdings<br />
muss man dazu sagen, dass die Gase sich durch die Bewegungen im Raum immer wieder<br />
vermischen.<br />
Ihr sollt hier feststellen, welche Dichte Kohlenstoffdioxid hat. In einem Zusatzexperiment könnt ihr<br />
dann erschließen, ob es eine geringere oder größere Dichte als die restlichen Gase der Luft hat.<br />
B. EXPERIMENTE ZUR DICHTE VON KOHLENSTOFFDIOXID<br />
Experiment 1: Bestimmung der Dichte von Kohlenstoffdioxid<br />
Das Prinzip der Messung beruht darauf, die Masse von 50 mL Kohlenstoffdioxid zu bestimmen.<br />
Hierzu wiegt man ein zunächst eine Spritze mit 50mL „Nichts“, dann füllt man die Spritze mit 50 mL<br />
Kohlenstoffdioxid und wiegt die Spritze erneut. Der Massenzuwachs ist auf das in der Spritze<br />
enthaltene Kohlendioxid zurückzuführen.<br />
Geräte: Spritze mit Verschluss, Waage<br />
Chemikalien: Kohlenstoffdioxid<br />
Durchführung:<br />
1. Leere Spritze verschließen, auf 50 mL herausziehen und<br />
mit dem Nagel fixieren<br />
2. Leere Spritze so wiegen.<br />
3. Spritze mit 50 mL Kohlenstoffdioxid befüllen.<br />
4. Gefüllte Spritze wiegen (mit Nagel/Verschluss).<br />
Nagel<br />
Vakuum<br />
5. Masse durch 50mL teilen und wenn möglich auf Gramm<br />
pro Liter (g/L) umrechnen.<br />
Kohlenstoffdioxid<br />
Experiment 2: Ist die Dichte von Kohlenstoffdioxid größer als die der Luft?<br />
Geräte: Becherglas, Spritze, Kerze<br />
Chemikalien: Kohlenstoffdioxid<br />
Durchführung:<br />
1. Die Spritze wird mit Kohlenstoffdioxid gefüllt.<br />
2. Stellt in das rote Gefäß eine brennende Kerze. Nun spritzt<br />
das Kohlendioxid langsam von oben an die Innenseite des<br />
Gefäßes (evtl. müsst ihr einen Schlauch verwenden, um<br />
auszuschließen, dass die Wärme der Flamme das Gas nach Kohlenstoffdioxid<br />
oben trägt). Was passiert?<br />
C. AUFGABEN:<br />
1. Notiert Eure Beobachtungen im Heft – wie könnt ihr sie deuten?<br />
2. Lest euch die Zusatzinformationen (Rückseite) durch – wie sind sie zu erklären?<br />
© Gregor von Borstel Seite 13 von 62<br />
?<br />
?<br />
4
D. Zusatzinfo KOHLENSTOFFDIOXID – EIN GEFÄHRLICHES GAS<br />
KOHLENSTOFFDIOXID<br />
DICHTE VON KOHLENSTOFFDIOXID<br />
© Gregor von Borstel Seite 14 von 62<br />
Aufgabe: Fasse den Artikel zusammen und erkläre mit Hilfe der Eigenschaften von Kohlenstoffdioxid was passiert ist.<br />
4
A. Einführung<br />
B. Experiment<br />
C. Aufgabe<br />
D. Zusatzinfo<br />
KOHLENSTOFFDIOXID -<br />
VERÄNDERUNG DER LUFT BEIM ATMEN – TEIL I<br />
A. EINFÜHRUNG:<br />
Unsere Atmung hat zwei wichtige Funktionen:<br />
• Der Körper wird ständig mit Sauerstoff versorgt<br />
• Das im Körper gebildete Kohlenstoffdioxid wird an die Umgebungsluft abgegeben und kann so<br />
nicht den Körper vergiften.<br />
B. EXPERIMENT:<br />
Plant ein Experiment, mit dem ihr nachweisen könnt, dass ausgeatmete Luft im Vergleich zu unserer<br />
Umgebungsluft tatsächlich mehr Kohlenstoffdioxid enthält.<br />
Als Hilfsmittel dürft ihr verwenden:<br />
Reagenzgläser, Schlauch, Wanne mit Wasser,<br />
Gläser, Stoppuhr, durchbohrte Stopfen,<br />
Spritzen, Kalkwasser, Luftballon<br />
(kann man evtl. auch zeigen, dass die<br />
ausgeatmete Luft bei körperlicher Anstrengung<br />
besonders viel Kohlenstoffdioxid enthält?)<br />
C. AUFGABE:<br />
Wie geht denn das? –<br />
Vielleicht <strong>macht</strong> ihr erst<br />
mal zusammen eine kleine<br />
Skizze?!<br />
Fertigt für euren Versuch ein Protokoll an! Schreibt zunächst, was ihr plant, später was ihr beobachtet<br />
und herausgefunden habt. Solltet ihr während des Versuches merken, dass ihr etwas ändern müsst,<br />
so notiert, warum ihr was geändert habt.<br />
D. ZUSATZINFO: BESTIMMT EUER ATEMVOLUMEN<br />
Wenn ihr wollt, könnt ihr euer Atemvolumen<br />
bestimmen. Füllt dazu ein großes Gefäß mit<br />
Wasser, deckt es z. B. mit der Hand oder einem<br />
Deckel ab und stellt es mit der Öffnung nach unten<br />
in eine Wanne mit Wasser. Hier öffnet ihr es nun.<br />
Einer von euch beginnt und führt das Ende des<br />
Schlauchs in das Gefäß.<br />
Atme nun ruhig einmal ein und aus – ermittle das<br />
von der Ausatemluft verdrängte Wasservolumen –<br />
es entspricht deinem normalen Atemvolumen!<br />
Streng´ dich nun kurz an, in dem zu z.B. 5 mal schnell aufstehst – bestimme erneut dein<br />
Atemvolumen und vergleiche die Werte aus beiden Versuchen. Erkläre!<br />
Notiert eure Vorgehensweise und Ergebnisse.<br />
© Gregor von Borstel Seite 15 von 62<br />
7
D. Zusatzinfo<br />
KOHLENSTOFFDIOXID -<br />
VERÄNDERUNG DER LUFT BEIM ATMEN – TEIL I<br />
D. ZUSATZINFO: KOHLENSTOFFDIOXID – EIN GEFÄHRLICHES GAS<br />
Beispiel I:<br />
In der Umgebung von Neapel in Italien gibt es viele<br />
Vulkane: Im Osten der Stadt erhebt sich der<br />
Vesuv.<br />
In diesem Gebiet befindet sich auch die<br />
sogenannte Hundsgrotte von Neapel. Das ist eine<br />
kleine Höhle, die nur etwa 4 m tief, 1,5 m breit und<br />
3 m hoch ist (siehe Bild). Solche kleinen Höhlen<br />
nennt man auch Grotten.<br />
Für einen Erwachsenen ist das Betreten dieser<br />
Grotte gefahrlos.<br />
Ein Hund (oder ein anderes kleines Tier) wird<br />
jedoch nach kurzer Zeit betäubt oder erstickt<br />
sogar! Daher hat die Höhle ihren Namen.<br />
Beispiel II:<br />
Bei der Gärung von Wein, der häufig in Kellern in großen Fässern gelagert wird, entsteht auch<br />
Kohlenstoffdioxid. Auf dem Foto seht ihr einen Weinkeller unter Budapest. Erklärt, warum in<br />
Weinkellern häufig brennende Kerzen auf den Boden gestellt werden.<br />
Aufgabe: Versucht eine Erklärung für die beiden Beispiele zu finden.<br />
Zusatzinfo: Die Kerze bietet keinen vollständigen Schutz, da sie auch in einer<br />
Atmosphäre brennt, in der wir bewusstlos werden!<br />
© Gregor von Borstel Seite 16 von 62<br />
7
A. Einführung<br />
C. Aufgaben B. Experiment<br />
WAS SPRUDELT DA?<br />
WIR UNTERSUCHEN EINE BRAUSETABLETTE<br />
A. EINFÜHRUNG:<br />
Im Haushalt nutzen wir verschiedene Gase. So machen wir z. B. mit Kohlenstoffdioxid<br />
aus dem Sodastreamer unser Sprudelwasser. Eine Verbindung aus Stickstoff und<br />
Sauerstoff läßt Sahne schäumen.<br />
Auch Backen hat etwas mit Gas zu tun - aus Hefe oder dem Backpulver entweicht<br />
Kohlenstoffdioxid und lässt dann den Teig aufgehen.<br />
Wie ist das bei einer Brausetablette?<br />
B. EXPERIMENT: WELCHES GAS KOMMT AUS EINER BRAUSETABLETTE?<br />
C. AUFGABEN:<br />
Brausetabletten sprudeln beim<br />
Auflösen im Wasser.<br />
Entsteht beim Lösen einer<br />
Brausetablette Kohlenstoffdioxid,<br />
Stickstoff oder Sauerstoff?<br />
Plant für diese Versuchsfrage einen<br />
Versuch und führt ihn durch.<br />
Wie geht denn das? –<br />
Vielleicht <strong>macht</strong> ihr erst mal<br />
zusammen eine kleine<br />
Skizze?!<br />
Fertigt für euren Versuch ein Protokoll an: Versuchsfrage, evtl. Vermutung, Geräte,<br />
Chemikalien, Sicherheitshinweise, Aufbau und Durchführung, Beobachtung,<br />
Auswertung, Antwortsatz.<br />
Solltet ihr während des Versuches merken, dass ihr etwas ändern müsst, so notiert,<br />
warum ihr was geändert habt.<br />
© Gregor von Borstel Seite 17 von 62<br />
8
A. Einführung<br />
B. Experiment<br />
C. Zusatzinfo<br />
D. Aufgabe<br />
A. EINFÜHRUNG:<br />
SAUERSTOFF<br />
CHEMISCHE HERSTELLUNG<br />
Das Herstellen von Stoffen aus Chemikalien nennen Chemikerinnen und Chemiker üblicherweise<br />
„darstellen“. An dieser Station lernt ihr ein Verfahren kennen, mit dem man Sauerstoff darstellen<br />
kann.<br />
B. EXPERIMENT: DARSTELLUNG VON SAUERSTOFF<br />
Schutzbrille und Handschuhe tragen<br />
Geräte:<br />
Reagenzglas mit seitlichem Ansatz und<br />
passender Schlauch, Reagenzglasständer,<br />
Reagenzglas, mit der Kanüle<br />
durchbohrter Stopfen, mit Wasser<br />
gefüllte Wanne, Spritze<br />
Chemikalien:<br />
Wasserstoffperoxid-Lösung 3% (xi<br />
reizend), Trockenhefe<br />
Aufbau und Durchführung:<br />
1. Füllt in das Reagenzglas mit dem<br />
seitlichen Ansatz einen Spatel voll Hefe [Info: Hefe enthalten wie auch andere Lebewesen ein Enzym<br />
namens Katalase, welches Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff spaltet – mehr Infos erhaltet ihr beim<br />
Lehrer ☺.]<br />
2. Zieht in die Spritze 10 mL Wasserstoffperoxid-Lösung und setzt sie auf die im Stopfen<br />
steckende Kanüle.<br />
3. Gebt mit der Einwegspritze nach und nach Wasserstoffperoxid-Lösung auf die Hefe – Achtung,<br />
durch die dünne Kanüle muss man langsam hindurchdrücken!<br />
4. Wartet ein wenig, bis das entstehende Gas die Luft aus dem Reagenzglas verdrängt hat.<br />
Fangt nun das entstehende Gas auf und zeigt, dass es Sauerstoff ist!<br />
C. ZUSATZINFO: WASSERSTOFFPEROXID IN BLONDIERMITTELN<br />
Auch im Blondiermitteln ist Wasserstoffperoxid enthalten. Der freigesetzte Sauerstoff reagiert mit den<br />
Pigmenten (Farbstoffen) im Haar und hellt sie dabei auf. Der unangenehme Geruch von<br />
Blondiermitteln ist auf darin enthaltenen Ammoniak zurückzuführen, der die Haare für<br />
Wasserstoffperoxid aufnahmefähiger <strong>macht</strong>. Beim Blondieren von braunen, dunklen oder rotbraunen<br />
Haaren kommt es leicht zu einem Rot- oder Orangeton.<br />
Die käuflichen Blondiermittel dürfen nur 6%iges Wasserstoffperoxid enthalten, da der Stoff die<br />
Kopfhaut angreift. Bei dunklen Haaren reicht diese Konzentration für eine Blondierung nicht aus,<br />
daher sollte man das Färben einem Frisör überlassen.<br />
D. AUFGABE:<br />
Wasserstoffperoxid<br />
ca. 3%<br />
1. Fertigt ein Versuchsprotokoll an!<br />
2. Freiwilliges Zusatzexperiment: Testet mit einer Haarprobe, ob die im Experiment verwendete<br />
Wasserstoffperoxid-Lösung in der Lage ist, Haare zu bleichen.<br />
© Gregor von Borstel Seite 18 von 62<br />
Hefe<br />
9
A. Einführung<br />
B. Experiment<br />
C. Aufgaben<br />
SAUERSTOFF, STICKSTOFF UND IHR ANTEIL AN<br />
DER LUFT<br />
A. EINFÜHRUNG:<br />
Luft besteht fast nur aus Stickstoff und Sauerstoff. Einer der<br />
beiden Stoffe reagiert mit Eisen und dabei entsteht viel Wärme.<br />
Dies nutzen „Wärmekissen“ aus, die man in der Apotheke<br />
kaufen kann.<br />
Wenn man wissen will, wie viel Sauerstoff und wie viel<br />
Stickstoff in der Luft enthalten sind , nutzt man die Tatsache,<br />
dass eines der Gase sich bei der Reaktion an das Eisen<br />
bindet, das andere aber nicht!<br />
B. EXPERIMENT: WIE VIEL SAUERSTOFF UND WIE VIEL STICKSTOFF SIND IN DER LUFT<br />
ENTHALTEN?<br />
Geräte: zwei Spritzen 50mL, Dreiwegehahn<br />
Chemikalien: 50 ml Stickstoff, 50mL Sauerstoff, 50mL Luft, ThermaCare, (Eisen / Wasser / Salz /<br />
Aktivkohle)<br />
Aufbau und Durchführung:<br />
1. Vorversuch: In eine Spritze werden 50mL Stickstoff gegeben, in die andere das Stück<br />
ThermaCare. Beide Spritzen werden miteinander verbunden und der Stickstoff zum<br />
ThermaCare gegeben – warte 3 Minuten – kannst du etwas beobachten?<br />
2. Vorversuch: In eine Spritze werden 50mL Sauerstoff gegeben und der Versuch wie<br />
unter 1 ausgeführt.<br />
Nun weißt du, welches Gas mit dem Eisen reagiert!<br />
3. Versuch: Nun werden in die eine Spritze 50mL Luft gegeben und der Versuch wie unter 1<br />
ausgeführt.<br />
12<br />
Aufgabe: Nach wenigen Minuten sollte ein Teil der Luft „verschwunden sein“ .Wenn sich nichts mehr am<br />
Volumen ändert, notiere, wie viel Gas fehlt.<br />
C. AUFGABEN:<br />
1. Notiert euer Ergebnis im Heft unter der Überschrift „Anteil der Hauptbestandteile an der Luft“.<br />
2. Welches Gas ist noch in der Spritze, welches ist durch die Reaktion verschwunden?<br />
3. Rechnet aus, wie viel Prozent der Luft nach eurem Versuchsergebnis Sauerstoff sind.<br />
© Gregor von Borstel Seite 19 von 62
A. Einführung<br />
B. Experiment<br />
C. Aufgaben<br />
SAUERSTOFF UND SEIN ANTEIL AN DER LUFT 12<br />
A. EINFÜHRUNG:<br />
Die normale Luft besteht hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff. Wenn man<br />
wissen will, wie viel Sauerstoff enthalten ist, nutzt man die Tatsache, dass Sauerstoff<br />
mit vielen Metallen reagiert und leichter eine Verbindung bildet als Stickstoff. So bindet<br />
man den Sauerstoff aus der Luft und bestimmt anhand des geringeren Volumens nach<br />
der Reaktion, wie viel Sauerstoff in der Luft waren,<br />
Wie es genau geht, findet ihr nun beschrieben.<br />
B. EXPERIMENT: WIE VIEL SAUERSTOFF IST IN DER LUFT?<br />
Geräte: Stativ, zwei Spritzen, ein hitzebeständiges Glasrohr, Brenner<br />
Chemikalien: 50mL Luft, Eisenwolle<br />
Sicherheit: Schutzbrillen tragen,<br />
Vorsicht, dem Glasrohr sieht man nicht an, ob es heiß ist – vorsichtig die offene<br />
Hand zum Testen in einigen Zentimetern Abstand darüber halten!<br />
Aufbau und Durchführung:<br />
In eine Spritze werden 50mL Luft<br />
gesaugt, die andere bleibt leer. Die<br />
Spritzen werden mit dem Glasrohr<br />
gasdicht verbunden. Im Glasrohr ist ein<br />
Metallnetz. Testet, ob die Apparatur<br />
dicht ist. (Wenn ihr eine Spritze<br />
hineindrückt, müsste die andere sich<br />
bewegen). Mit dem Brenner wird das<br />
Metall erhitzt. Dann wird die Luft<br />
zwischen den Spritzen einige Male hin<br />
und her geschoben.<br />
Aufgabe: Notiert nach dem Abkühlen der Apparatur, wie viel Gas noch in der<br />
Spritze ist. Anschließend an den Spritzen anfassen und auf den Tisch legen –<br />
Vorsicht, das Glas könnte noch heiß sein. Schaut euch die Eisenwolle nach der<br />
Reaktion an.<br />
C. MACHT EINE AUSWERTUNG:<br />
1. Notiert euer Ergebnis im Heft unter der Überschrift.<br />
2. Das Gas, welches noch in der Spritze ist, ist Stickstoff – erklärt, wo der Sauerstoff<br />
geblieben ist.<br />
3. Rechnet aus, wie viel Prozent der Luft nach eurem Versuchsergebnis Sauerstoff<br />
sind.<br />
4. Erklärt, warum man die Apparatur vor dem Ablesen abkühlen lassen muss.<br />
© Gregor von Borstel Seite 20 von 62
A. Einführung<br />
B. Experimente<br />
C. Aufgaben<br />
LÖSLICHKEIT VON GASEN<br />
POWERSTOFF MIT SAUERSTOFF?<br />
16<br />
Nicht nur Salz oder Zucker, sondern auch „Gase“ lösen sich in Wasser. So enthält<br />
Sprudel gelöstes Kohlenstoffdioxid. Aber auch die Löslichkeit eines Gases ist<br />
begrenzt. Mit hohem Druck kann man dann zwar mehr Gas in das Wasser<br />
hineinpressen. Aber wenn man den Druck wieder weg nimmt, sprudelt das Gas nach<br />
und nach wieder heraus.<br />
Seit 2001 ist das Getränk Active O2 auf dem Markt, welches ihr vielleicht schon einmal<br />
getrunken habt. Es enthält gelösten Sauerstoff.<br />
Der Hersteller bewirbt das Getränk damit, dass es 15 mal mehr Sauerstoff enthält als<br />
herkömmliches Mineralwasser, und verspricht, dass es „Power“ liefert.<br />
Da wir nicht wissen, wie viel Sauerstoff nun in herkömmlichem Mineralwasser<br />
enthalten ist, wollen wir zuerst in einem Experiment ermitteln, wie viel Sauerstoff sich<br />
überhaupt in Wasser lösen kann.<br />
Das Fünfzehnfache unseres Ergebnis ist der Maximalwert, den der Hersteller laut Werbung hineingepresst<br />
haben kann – hilft der uns beim Sport weiter? Das gilt es nun herauszufinden.<br />
Löslichkeit von Gasen in Wasser<br />
Experiment 1: Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser<br />
Material: 1 Spritze (30mL), 1 Spritze (50mL), 1 Dreiwegehahn, Sauerstoff<br />
Durchführung:<br />
• Fülle 30 ml Sauerstoff in die kleiner Spritze und 25 ml abgekochtem Wasser in die große Spritze.<br />
• Verbinde beide Spritzen über den Dreiwegehahn.<br />
• Schiebe das Gas in die Spritze mit dem Wasser und verschließe die Spritze.<br />
• Schraube die leere Spritze ab (damit sich nicht stört) und schüttle die volle Spritze.<br />
• Lies von das Gasvolumen ab, indem du die Spritze mit dem Stempel auf den Tisch stellst.<br />
• Mach dies häufiger. Ändert sich nichts mehr, schraube die kleine Spritze wieder an<br />
• Schiebe das restliche Gas zurück in die kleine Spritze (die genauer ist) und verschließe sie.<br />
• Das der Stempel manchmal ein bisschen hakt, solltest du zum Ablesen folgendes machen:<br />
o Zieh einmal an dem Stempel und schaue, wo er stehen bleibt. Merke dir das Volumen<br />
o Drücke nun auf dem Stempel und schaue, wo er stehen bleibt. Notiere dir das Volumen.<br />
o Das richtige Ergebnis wird in der Mitte dazwischen liegen<br />
Experiment 2: Zum Vergleich – die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser<br />
Führe den oben beschriebenen Versuch nun mit Kohlenstoffdioxid durch.<br />
1. Fertige ein Protokoll zu den Experimenten an. Notiere, wie viel ml der Gase sich in 25 ml Wasser<br />
lösen. Rechne aus, wie viel sich in einem Liter lösen würden.<br />
2. Vergleiche die Menge an maximal gelöstem Sauerstoff in einer Flasche Active O2 mit der Menge, die<br />
man pro tiefem Atemzug (ca. 5 Liter Luft, 20 % davon ist Sauerstoff) zu sich nimmt. Nimm Stellung zu<br />
der Werbeaussage für Active O2!<br />
3. Recherchiere, welches Produkt unter http://www.sauerstoffwasserspender.de beworben wird. Lohnt<br />
sich der Kauf? Nimm begründet Stellung.<br />
© Gregor von Borstel Seite 21 von 62
Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser bei verschiedenen Temperaturen<br />
Löslichkeit von Luftsauerstoff in Wasser bei verschiedenen Temperaturen<br />
Temperaturen:<br />
© Gregor von Borstel<br />
mg/l<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
LÖSLICHKEIT VON GASEN<br />
POWERSTOFF MIT SAUERSTOFF?<br />
Minimum für viele Fischarten sind 3 – 4 mg/L<br />
55°C<br />
10°C 15°C 20°C 25°C 30 30°C 35°C<br />
16<br />
Viele Tiere leben im Wasser und atmen dort mit Hilfe von Kiemen. Damit entnehmen sie dem Wasser<br />
Sauerstoff, der darin gelöst ist.<br />
Wie du anhand der Tabelle oben sehen kannst, löst sich nur sehr wenig Sauerstoff in Wasser.<br />
Es ist sogar noch einmal weniger Sauerstoff, als du in deinem Experiment ermittelt h hhast.<br />
Dies liegt daran,<br />
dass die Luft nur zu ca. einem Fünftel aus Sauerstoff besteht. Damit ist der Druck, mit dem der<br />
Sauerstoff in das Wasser gepresst wird wird, auch nur ein Fünftel des Luftdrucks und somit löst sich davon<br />
auch weniger.<br />
• Erkläre mit Hilfe des Diagramms, warum ein Aquariumsbesitzer auf die Temperatur des Wassers<br />
achten muss.<br />
• Häufig wird die Menge an gelöstem Sauerstoff in mg/L angegeben. Wie kann man dies mit Hilfe<br />
der Dichte von Sauerstoff (bei Normalbedingungen ca. 1,4 g/L) in mL/L umrechnen umrechnen?<br />
Seite 22 von 62
A. Einführung<br />
B. Experiment<br />
C. Aufgaben<br />
A. EINFÜHRUNG:<br />
LÖSLICHKEIT VON GASEN<br />
EINE KLEINE KNOBELEI<br />
Wie sich zeigen lässt, ist die Löslichkeit eines Gases – wie wir<br />
es schon von anderen Stoffen wissen – begrenzt.<br />
C. AUFGABEN:<br />
Fertigt ein Protokoll zu den Experimenten an. Erklärt eure Beobachtung!<br />
17<br />
Drückt man mehr Gas in das Wasser hinein, als sich lösen kann,<br />
so sprudelt es über kurz oder lang wieder hinaus und wir sehen<br />
kleine Gasbläschen aufsteigen – eben „Sprudelwasser“.<br />
Hier sollt ihr herausfinden, wie viel mL Gas aus einer<br />
Brausetablette sprudeln<br />
B. EXPERIMENT: WIE VIEL GAS ENTSTEHT AUS EINER BRAUSETABLETTE<br />
Überlegt euch einen Versuch, mit dem ihr dies heraus findet.<br />
Am besten verwendet ihr in irgendeiner Form eine Spritze als Auffangbehälter für<br />
das Gas.<br />
Führt das Experiment durch.<br />
Für Experten:<br />
Besonders interessant ist der Versuch, wenn ihr mehr als 30mL Wasser nehmt und<br />
die Tablette in zwei Hälften brecht, die ihr nacheinander auflöst.<br />
Wichtig ist, dass ihr die 2. Tablettenhälfte nicht in frischem Wasser, sondern in der<br />
bereits entstandenen „Trinkbrause“ auflöst.<br />
Stellt zunächst eine Vermutung auf: Wie viel Gas wird aus der zweiten Hälfte der<br />
Tablette sprudeln, wenn ihr das Wasser nicht wechselt. Notiert eure Überlegung und<br />
führt den Versuch erneut durch.<br />
Wie geht denn das? –<br />
Vielleicht <strong>macht</strong> ihr erst<br />
mal zusamme n eine kleine<br />
Skizze?!<br />
© Gregor von Borstel Seite 23 von 62
Egg-Races und<br />
Lernaufgaben<br />
Fachwissen, Erkenntnisgewinnung,<br />
Bewertung und Kommunikation<br />
© Gregor von Borstel Seite 24 von 62
KREATIVE EXPERIMENTE<br />
WIR BAUEN EINEN FEUERLÖSCHER<br />
Baue unter Verwendung einer Spritze einen<br />
Erlaubtes Material:<br />
• ChemZ-Koffer<br />
• Wasser<br />
• Brausetablette<br />
• Spülmittel<br />
• Kerze<br />
Feuerlöscher!<br />
Beim Löschen darf das Volumen in der<br />
Spritze nicht verkleinert werden!<br />
© Gregor von Borstel Seite 25 von 62
KREATIVE EXPERIMENTE<br />
SAURE REINIGER – WELCHE GASE ENTSTEHEN?<br />
Welches Gas entsteht beim Kontakt eines sauren Reinigers mit Kalk oder unedlen<br />
Metallen?<br />
Wichtig: wir wiederholen erst gemeinsam kurz die Nachweise für die<br />
unterschiedlichen Gase.<br />
Da wir nicht wissen, welches Gas entsteht, gehen wir vom gefährlichsten aus und<br />
testen zunächst auf dieses!<br />
© Gregor von Borstel Seite 26 von 62
Lösevorgänge und<br />
Elektronenübertragungs-<br />
reaktionen aus dem Leben<br />
(mehr s. Skript zur FB „<strong>Chemie</strong> cool aber manchmal auch hot“)<br />
© Gregor von Borstel Seite 27 von 62
Geräte:<br />
Le Chatelier einmal anders – Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid<br />
CO2 (g)+ H2O CO2 (aq)<br />
CO2(aq) + H2O H2CO3<br />
H2CO3 H + (aq) + HCO3 - (aq)<br />
2 Luer-Lock-Spritzen 50mL, Anschluss an Gasflasche, Verbindungsstück (female - female) oder Dreiwegehahn,<br />
Verschlussstopfen oder Absperrhahn, Becherglas 250mL, Wasserkocher oder ähnliches, Thermometer<br />
Chemikalien:<br />
abgekochtes Wasser, Kohlenstoffdioxid, ggfls. Sprudelwasser, Universalindikator, Natronlauge (c = 0,1mol/L) ,<br />
Salzsäure (c =0,1 mol/L)<br />
V1: Bestimmung der Löslichkeit von Kohlestoffdioxid in Wasser (abgekocht, 25°C)<br />
• Eine Spritze wird mit 25 mL abgekochtem aber wieder abgekühltem Wasser befüllt, die andere wird aus<br />
der Gasflasche mit 25mL Kohlestoffdioxid befüllt.<br />
• Beide Spritzen werden über einen Verbinder gasdicht miteinander verschraubt<br />
• Gas und Wasser werden in eine Spritze gedrückt und die Apparatur geschüttelt, bis sich kein weiteres<br />
Gas mehr löst. Abschließend wird hochgerechnet, wie viel Kohlestoffdioxid sich in einem Liter Wasser<br />
lösen<br />
V2: Einfluss der Temperatur auf die Löslichkeit von Kohlestoffdioxid<br />
• Wie V1 – mit verschieden warmem Wasser – kein Wasser der Temperatur >50°C verwenden -<br />
Verbrühungsgefahr. (Tipp: Spritze mit Isolierung für Kupferleitungen aus dem Baumarkt überziehen)<br />
• Alternativ kann eine Spritze halb mit Sprudelwasser (übersättigte Kohlestoffdioxidlösung) gefüllt werden.<br />
Dann verschließt man sie und stellt sie nacheinander in Gefäße mit Wasser unterschiedlicher<br />
Temperatur.<br />
V3: Einfluss des Drucks auf die Löslichkeit von Kohlestoffdioxid<br />
• In eine Spritze mit durchbohrtem Stempel füllt man 20 mL mit Indikator versetztes<br />
Wasser – aus einer weiteren Spritze läßt man durch die Lösung CO2 sprudeln<br />
(ca. 5 mL), bis die Farbe des Indikators umschlägt.<br />
Die Lösung wird auf zwei Spritzen verteilt. Die eine Spritze bewahrt man als<br />
Farbvergleich auf. Die andere Spritze mit dem durchbohrten Stempel wird<br />
verschlossen und durch kräftiges Ziehen am Stempel ein Unterdruck erzeugt. Der<br />
Stempel kann durch das Loch mit einem Nagel fixiert werden – Schütteln, Farben<br />
vergleichen!<br />
V4: Einfluss des pH-Wertes des Lösemittels auf die Löslichkeit von<br />
Kohlenstoffdioxid<br />
• Wie V1, nur werden anstelle von Wasser 0,1 molare Salzsäure oder Natronlauge verwenden.<br />
© Gregor von Borstel Seite 28 von 62
C<strong>Chemie</strong><br />
mit<br />
medizzintechnische<br />
em<br />
Zubehör<br />
Expperimente<br />
mit ChemZ<br />
Handbbuch<br />
zu den Versuchenn<br />
Version 1.2<br />
Stand 2009<br />
© Gregor von Borstel
Vorbemerkung<br />
Liebe Kolleginnen und Kollegen,<br />
seit Jahren entwickle ich im Team mit anderen Kollegen Bausteine für einen modernen<br />
Experimentalunterricht und stelle diese allen Interessierten kostenlos zur Verfügung.<br />
Für viele Versuche nutze ich dabei Geräte aus der Medizintechnik, auf die ich u. a. durch Arbeiten von<br />
Herrn Obendrauf, Herrn Schwarz, Herrn Häusler oder Herrn Menzel erstmalig aufmerksam wurde.<br />
All diese Autoren haben eigene Versuchsanleitungen entwickelt und vertreiben teilweise eigene, dazu<br />
passende Versuchssets, die auf ihre Versuche abgestimmt sind und mit denen man diese Versuche am<br />
besten durchführen kann!<br />
Neu an unserem Ansatz ist, dass wir die Medizintechnik einsetzen, um Schüler selbst experimentelle<br />
Lösungen zu Problemen finden zu lassen, ohne ihnen konkrete Anleitungen zu geben. Dafür<br />
entwickelten wir einen eigenen Ansatz mit eigenen Sets.<br />
Auf Wunsch zahlreicher Kolleginnen und Kollegen in Fortbildungen habe ich dafür in einemHandbuch<br />
die Versuche beschrieben, die ich mit ChemZ durchführe.<br />
Dies ist eine reines „Versuchshandbuch“. Die Einbettung der Experimente in die konkreten Inhalte und<br />
die Stundenbeschreibungen sowie finden Sie unter www.lncu.de.<br />
Aus zahlreichen Jahren Unterrichtserfahrung in allen Jahrgangsstufen sowie aus diversen<br />
Fortbildungen mit begeisterten Kollegien weiß ich, dass die Geräte geradezu zum Ausprobieren<br />
herausfordern und kann sie Ihnen nur wärmstens ans Herz legen.<br />
Seit einigen Jahren haben wir als Team zudem zahlreiche beschreibende Videos unter<br />
www.lncu.de für Sie bereitgestellt! Darin beschreiben wir auch weitere Versuche, für deren<br />
Skizzierung in diesem Handbuch uns die Zeit fehlt, z. B. den Nachbau von hydraulischen und<br />
pneumatischen Anwendungen u. v. m.<br />
In den Jahren der Entwicklung und Erweiterung war ein Problem stets die Vielzahl der verschiedenen<br />
Anbieter, aus deren Angebot wir uns die diversen Einzelteile mühsam zusammenstellen mussten.<br />
Daher bin ich dankbar, dass sich mittlerweile mit der Fa. ChemZ [www.chemz.de] ein Anbieter gefunden<br />
hat, der alle benötigten Geräte sehr preiswert aus einer Hand vertreibt. Gerne stelle ich daher der Fa.<br />
dieses Handbuch kostenlos zur Verfügung.<br />
Beim Entdecken der Materialien oder Erfinden weiterer Versuche wünsche ich Ihnen viel <strong>Spaß</strong> und<br />
stehe gerne für Rückfragen unter gregorvonborstel@lncu.de bereit.<br />
Alfter 2011<br />
Gregor von Borstel<br />
Haftungsausschluss<br />
Alle im folgenden beschriebenen Experimente sind sorgfältig erprobt worden und die Anleitungen wurden nach bestem<br />
Wissen erstellt. Dennoch geschieht die Benutzung der hier vorliegenden Informationen vollkommen auf eigene<br />
Verantwortung. Haftung für Schäden oder Verluste, die beim Umgang mit den hier beschriebenen Stoffen, Materialien oder<br />
Geräten entstehen, ist ausgeschlossen; ebenso wie Schadensersatzforderungen oder Gewährleistungsansprüche aufgrund<br />
falscher oder fehlender Angaben. Der Autor schließt somit jegliche unmittelbare oder mittelbare Haftung für Schäden, die<br />
beim Gebrauch der Materialien entstehen, ausdrücklich aus.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
30
„ChemZ – Nomenklatur“<br />
Zu den Herzstücken von ChemZ – den Luer-Lock-Spritzen – gibt es weiteres<br />
Zubehör, für das es ja nach Hersteller die verschiedensten Namen gibt.<br />
Unter dem Bild finden Sie die Bezeichnungen, die ich in den Anleitungen<br />
verwende.<br />
Dreiwegehahn – auch als<br />
Absperrhahn zu verwenden<br />
(Schrägstellung)<br />
Verbindungsstück „männlichmännlich“<br />
Kanüle<br />
... 1mL bis 20mL<br />
Heidelberger Verlängerung –<br />
verbindet alle flexibel<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
Verbindungsstück zwischen zwei Spritzen<br />
(„weiblich-weiblich“)<br />
Hahnenbänke für viele Spritzen<br />
Kombistopfen (Rotkäppchen) als gasdichte<br />
Verschlussstopfen. Verbinder Gasflasche - Spritze<br />
Leichtgängige Luer-Lock Spritze (bis<br />
60mL). Kann mit Zubehör verschraubt<br />
werden Einfache Luer Spritzen ...<br />
Kleiner CO2-Spender Sauerstoffspender<br />
Sonde mit Ansatz – für Gasentwickler<br />
(Magen)Sonde mit Luer-Verbindung –<br />
als flexible Kanüle für Spritzen<br />
31
... auspacken<br />
Manche Geräte sind steril verpackt, andere nicht. Häufig werden die Geräte<br />
mit Transportkappen versendet. Diese Kappen können Sie entfernen und<br />
verwerfen ☺.<br />
Arbeitet man mit Kanülen, sollte man diese entschärfen, in dem man die<br />
äußerste Spitze mit einer normalen Schere kappt. So quetscht man die<br />
Kanüle nicht zu, kann sich aber nicht mehr daran stechen.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
32
Luer-Lock – ganz schön praktisch<br />
Neben den „normalen“ Luer-Anschlüssen gibt es auch die Luer-Lock-<br />
Schraubverbindungen. Mit einer halben Umdrehung verbindet man alle<br />
Teile so, dass sich die Verbindung auch bei Druck nicht löst. Allerdings<br />
braucht man dafür in der Regel zwei Hände. Bei der Herstellung toxischer<br />
Gase, wo man beim Wechseln von Spritzen u. U. nur eine Hand zur<br />
Verfügung hat, bietet sich somit die Verwendung von Luer-Verbindungen<br />
an.<br />
... einfach aufstecken ...<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
... und mit einer Umdrehung arretieren.<br />
33
Gas aus einer Druckgasflasche<br />
Gase wie Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid lassen sich leicht aus<br />
der Druckgasflache direkt in eine Spritze abfüllen.<br />
ca. 10cm<br />
Schlauch<br />
zur<br />
Gasflasche<br />
o Kürzen Sie den Schlauch an der Flache auf ca. 10 cm um das Totvolumen klein zu halten<br />
(ansonsten füllen Sie in die Spritze vielleicht nur Luft)<br />
o Stecken Sie einen Verbinder Gasflasche - Spritze aus der Lehrkoffer in den Schlauch – auf die<br />
andere Seite lässt sich gasdicht eine Luer-Lock-Spritze schrauben.<br />
o Spülen Sie den Schlauch einmal kurz mit dem Gas der Flasche und schrauben Sie dann die zu<br />
befüllende Spritze auf – füllt man mehrere Spritzen, kann das Spülen danach entfallen<br />
o Sie können das Druckventil an der Flasche getrost schließen, der Inhalt zwischen den Ventilen<br />
reicht aus, um mehrere Spritzen zu füllen<br />
o Zum Befüllen der Spritzen den Stempel Richtung Boden halten (da er herausfliegen kann) und<br />
durch vorsichtiges Öffnen des Entnahmeventils die Spritze langsam füllen<br />
o Spritze nicht komplett füllen – Stempel läuft nach!<br />
o Sollte der Stempel einmal herausgedrückt werden, Spritze zunächst wiederabschrauben,<br />
Stempel einsetzen und von vorne beginnen.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
Verbinder<br />
Gasflasche - Spritze<br />
30mL Luer-<br />
Lock-Spritze<br />
34
... die Alternative<br />
Für Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid habe ich zwei sehr leicht handhabbare<br />
Alternativen gefunden – Gase in Kleinstmengen und mit wenig Druck, die<br />
direkt in die Spritzen abfüllbar sind.<br />
Da der Kohlenstoffdioxidspender „Anti-Dust-Mini“ bald nicht mehr produziert<br />
wird, teste ich zur Zeit diverse Pumpen mit CO2-Kapseln.<br />
Sauerstoff:<br />
Preiswerte 8 oder 15L Dose ursprünglich für die<br />
med. Zahnpflege („O-pur-dent“). Der<br />
mitgelieferte Schlauch der Dose passt direkt auf<br />
die Spritze – ansonsten einen Konnektor<br />
zwischenfügen.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
Kohlenstoffdioxid:<br />
12g bis 16g Kartusche in einem Mini-Spender<br />
(z. B: bei www.chemz.de erhältlich) zum<br />
gezielten Dosieren. Auch hier kann der<br />
Anschluss direkt auf die Öffnung der Spritze<br />
gesetzt werden kann. Im Bild ist noch ein<br />
Dreiwegehahn zwischengeschaltet – auch das<br />
ist möglich<br />
35
Gas entwickeln in der Spritze<br />
Einen einfachen Kippschen-Apparat baut man aus einer Spritze und einem<br />
Hahn oder Stopfen.<br />
In die Spritze bringt man zwei Stoffe (oft Feststoff und Flüssigkeit)<br />
zusammen, bei deren Reaktion ein Gas entsteht. Das entstehende Gas<br />
fängt man in der Spritze auf. Hat man genug gesammelt, hält man den<br />
Hahn nach unten und öffnet ihn: die Flüssigkeit läuft ab.<br />
1. Entfernen Sie kurz den Stempel der Spritze und geben Sie den Feststoff in den Kolben.<br />
Schieben Sie den Stempel wieder zurück.<br />
2. Ziehen Sie etwas Flüssigkeit hinzu und verschließen Sie die Spritze.<br />
3. Hat sich genug Gas entwickelt, halten Sie die Spritze nach unten und öffnen Sie den Hahn.<br />
Überschüssige Flüssigkeit wird automatisch herausgedrückt, die Reaktion erliegt. Wenn man<br />
will, kann man das Gas in eine andere Spritze überführen.<br />
Einsatz:<br />
In der Spritze<br />
gewünschtes Gas<br />
entwickeln – dann<br />
Entwicklung durch<br />
Abdrücken der<br />
Flüssigkeit beenden.<br />
o Schnelltest: Welches Gas entsteht bei der Reaktion von Magnesium mit Säure?<br />
o Untersuchung von Heatermeals<br />
o Untersuchung von ThermaCare<br />
o Schnelltest: Welches Gas entsteht bei der Reaktion von Kalk mit Säure?<br />
o Schnelltest: Welches Gas entsteht beim Auflösen einer Brausetablette<br />
o Darstellung von Kohlenstoffdioxid aus Brausetabletten und Wasser<br />
o Darstellung von Wasserstoff aus verd. Säure und Magnesium<br />
o Reaktionskinetik (s. u.)<br />
o Vorversuch zur Verbrennung von Wasserstoff u. v. m.<br />
s. auch: http://www.lehrer-online.de/freiarbeit-luft.php<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
Hahn zunächst<br />
schließen – am<br />
Ende öffnen!<br />
36
... im Reagenzglas mit Ansatz<br />
Aus einen Reagenzglas mit seitlichem Ansatz, einem mit einer Kanüle<br />
durchbohrten Stopfen und einer Sonde mit Ansatz baut man schnell einen<br />
Gasentwickler. Das Gas wird pneumatisch aufgefangen.<br />
Der Entwickler kommt zum Einsatz, wenn bei der Gasentwicklung<br />
Substanzen eingesetzt werden, die in der Spritze schwer zu handeln sind,<br />
z.B. Trockenhefe, welchen die enge Öffnung der Spritze verstopfen kann.<br />
Einsatz:<br />
o Reaktion von Wasserstoffperoxidlösung mit Trockenhefe, Kartoffel oder Braunstein zur<br />
Entwicklung von Sauerstoff.<br />
o Entwicklung von Kohlenstoffdioxid, Knallgas ...<br />
o Teil des Lernzirkel Luft<br />
Achtung:<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
Wasserstoffperoxid<br />
ca. 3%<br />
Bei dieser Art der Gasherstellung ist zu Beginn noch Luft im Reagenzglas. Die ersten mL des<br />
entstehenden Gases sind also zu verwerfen – bei der Entwicklung brennbarer Gase können explosive<br />
Gemische entstehen.<br />
Hefe<br />
37
Gas umfüllen - aber bitte pneumatisch<br />
Will man Gase untersuchen, muss man sie oft aus der Spritze in ein<br />
Reagenzglas umfüllen.<br />
Um das Reagenzglas luftfrei zu haben, befüllt man es zunächst mit<br />
Wasser und hält es mit der Öffnung nach unten in die<br />
Wasserschüssel. Dann befestigt man die flexible Sonde an der<br />
Spritze und drückt dadurch langsam das Gas in das Reagenzglas.<br />
Dieses verdrängt nach und nach das Wasser.<br />
Aus der Arbeit mit Grundschülern wissen wir, dass<br />
man z. B. Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid auch<br />
einfach in die Reagenzgläser spritzen kann. Die<br />
üblichen Nachweise funktionieren davon<br />
unbeschadet.<br />
... und nichts anderes <strong>macht</strong> man beim<br />
pneumatischen Umfüllen.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
... einfache Spiele wie „Wer kann den Taucher in<br />
der Glocke retten?“ bringen die Kinder aber schnell<br />
drauf, Luft von unten hinein zu blasen.<br />
Hier mal im Bild.<br />
Einsatz:<br />
o Nötiger Zwischenschritt bei allen Versuche, bei denen ich später z.B. die Brennbarkeit des<br />
Gases teste (Nachweis Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff)<br />
o Grundschule: Luft ist nicht „Nichts“<br />
o Teil des Lernzirkels Luft - s. auch: http://www.lehrer-online.de/freiarbeit-luft.php<br />
o ...<br />
38
Nachweisreaktionen z.B. Kalkwasserprobe<br />
Viele einfache Nachweisreaktionen kann man im kleinen Maßstab<br />
durchführen, z.B. die Glimmspanprobe für Sauerstoff oder als Vortest auf<br />
Stickstoff und Kohlenstoffdioxid.<br />
Auch die Kalkwasserprobe gelingt mit wenigen mL Kalkwasser, durch die<br />
man Kohlenstoffdioxid aus der Spritze per Sonde leitet<br />
Einsatz:<br />
o Nachweis Kohlenstoffdioxid<br />
o Kalkkreislauf<br />
o Le Chatelier<br />
o Atemmessung<br />
o Teil des Lernzirkels Luft s. auch: http://www.lehrer-online.de/freiarbeit-luft.php<br />
o ...<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
39
Dichte eine kompliziertere Messung<br />
Die Dichtemessung verschiedener Gase wie Kohlenstoffdioxid lässt sich mit<br />
einer präparierten Spritze durchführen. Die Masse von 50 mL des Gases<br />
bestimmt man, in dem man zunächst die Gas gefüllte Spritze und dann das<br />
Gewicht der leeren Spritze abzieht. Dazu muss man sie allerdings evakuiert<br />
wiegen. Um das Vakuum zu halten, wird der Stempel der Spritze zuvor mit<br />
einem Loch versehen, durch das man einen Nagel schieben kann.<br />
Einsatz:<br />
o Dichtebestimmung von Kohlenstoffdioxid<br />
o Dichtebestimmung von Propan oder Butangas<br />
o Teil des Lernzirkels Luft<br />
o ...<br />
Achtung:<br />
Die präparierte Spritze braucht man z.B. auch, um einen Unterdruck in anderen Versuchen zu erreichen<br />
(s. Springbrunnen und Le Chatelier)<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
40
O2-Gehalt der Luft ohne Kolbenprober<br />
Ein dünnes Quarzrohr, das auch bei anderen Versuchen eingesetzt wird<br />
und ein sehr geringes Innenvolumen hat, wird einfach über zwei Gummi-<br />
oder Silikonschläuche mit zwei Spritzen anstelle von zwei Kolbenprobern<br />
verbunden.<br />
Diese sind nicht ganz so leichtgängig, dafür aber preiswert und bruchsicher!<br />
In eine Spritze werden 50mL Luft gesaugt, die andere bleibt leer. Die Spritzen werden mit dem Glasrohr<br />
gasdicht verbunden. Im Glasrohr ist ein Metallnetz (Eisenwolle oder Kupfer).<br />
Man testet, ob die Apparatur dicht ist, in dem man die eine Spritze hineindrückt und die Luft vollständig<br />
in die andere überführt. Mit dem Brenner wird das Quarzrohr am Metall erhitzt. Dann wird die Luft<br />
zwischen den Spritzen einige Male hin und her geschoben.<br />
Einsatz:<br />
o Bestimmung des Anteils von Sauerstoff an der Raumluft – erste quantitative Experimente<br />
o Verbrennung<br />
o Oxidation von Metallen mit Sauerstoff<br />
o Teil des Lernzirkels Luft s. auch: http://www.lehrer-online.de/freiarbeit-luft.php<br />
o ...<br />
Achtung:<br />
o Besonders geeignet und einfach sind Blasen und Wundspritzen, da sie bereits über einen<br />
konischen Ansatz verfügen. Die Spritzen sollte man nur lose im Stativ befestigen, um sie nicht<br />
abzuquetschen<br />
o Da die Spritzen nicht so leichtgängig sind, kann das Ergebnis schon einmal um einige mL vom<br />
Sollwert abweichen – dafür kann man den Versuch als Schülerversuch durchführen<br />
o Neben Kupferwolle (verändert die Farbe zum Kupferoxid hin deutlich!) eignet sich noch besser<br />
Eisenwolle, da sie bei Reaktionsbeginn hell aufglüht und dann solange glüht, bis der meiste<br />
Sauerstoff reagiert hat.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
41
Untersuchen der Ausatemluft<br />
Im Rahmen der Freiarbeit erhalten die SuS die Aufgabe, zu zeigen, dass in<br />
der Ausatemluft mehr Kohlenstoffdioxid enthalten ist, als in der Einatemluft.<br />
Zur Lösung des Problems gilt es einige Schritte zu bewältigen – hier<br />
handelt es sich schon um eine Egg-Race ähnliche Aufgabe ☺<br />
o Zunächst müssen die SuS erkennen, dass sie die „normale“ Luft mit der Ausatemluft<br />
vergleichen müssen – und zwar gleiche Volumina beider!<br />
o Den Sauerstoffnachweis erbringt man z.B. über die Brenndauer von Kerzen – am besten mit<br />
zeitgleichen Versuchen, bei denen man Gläser über brennende Kerzen stülpt.<br />
o Der Kohlenstoffdioxidnachweis klappt hervorragend über unterschiedliche Trübungen von<br />
Kalkwasser – Dichtevergleich ist denkbar, aber innerhalb der Messgenauigkeit mit großen<br />
Fehlern behaftet – Wasserlöslichkeit ebenso<br />
o Um gleiche Volumina aufzufangen, kann man in einen Ballon atmen und das Gas von dort in<br />
eine Spritze überführen.<br />
o Alternativ verbindet man 2 große Spritzen miteinander. Aus einer entfernt man den Stempel<br />
und füllt sie pneumatisch mit Hilfe der anderen mit Wasser. Dann „beatmet“ man die Spritze mit<br />
Hilfe eines Schlauchs oder Strohhalmes und zieht danach das so aufgefangene<br />
Ausatemgasgemisch in die andere Spritze – voila<br />
Einsatz:<br />
o Teil des Lernzirkels Luft - s. auch: http://www.lehrer-online.de/freiarbeit-luft.php<br />
o Luft – Gase die wir atmen<br />
o ...<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
42
Wie viel Gas kommt aus einer<br />
Brausetablette?<br />
Als kleine Knobelei oder aber auch in Verbindung mit der komplizierten Aufgabe,<br />
wie groß der Natriumhydrogencarbonatanteil in einer Brausetablette ist, ist dies<br />
ein toller Versuch mit ChemZ.<br />
Das Volumen des Gases aus einer Brausetablette (bis zu 450mL) passt nicht in<br />
eine Spritze. Der Aufbau muss nach den ersten Fehlschlägen so modifiziert<br />
werden, dass man alles Gas (nach und nach) auffangen kann.<br />
Einsatz:<br />
o Wie viel Gas kommt aus einer Brausetablette?<br />
o Teil des Lernzirkel Luft - s. auch: http://www.lehrer-online.de/freiarbeit-luft.php<br />
o Analytik SI: Wie viel Natriumhydrogencarbonat ist in einer Brausetablette enthalten (s. u.)<br />
o Analytik SII: Wie viel Natriumhydrogencarbonat und wie viel Säure sind in einer Brausetablette<br />
enthalten (s. u.)<br />
o ...<br />
Achtung:<br />
Es gibt viele Ansätze zur Lösung des Problems, hier die gängigsten:<br />
o Mit zwei Spritzen arbeiten, diese über einen Dreiwegehahn verbinden. Wenn eine Spritze mit<br />
Gas gefüllt ist, dann vom System abkoppeln, Gas entfernen, wieder aufsetzen und<br />
weitermessen.<br />
o Mit zwei Spritzen arbeiten, aber den Stempel einer Spritze entfernen und dafür hinten einen<br />
Luftballon überstülpen. In der einen Spritze das Gas entwickeln, im Luftballon auffangen und<br />
nach und nach über einen Dreiwegehahn kontrolliert entfernen und messen<br />
o Hahnenbank verwenden – so hat man mehr Reservevolumen<br />
Die Ergebnis der Messung hängt nicht nur von der Art der Tablette ab, sondern auch von der Menge an<br />
Lösemittel, da Kohlenstoffdioxid mit 880ml/L bei Standardbedingungen ein sehr gut wasserlösliches<br />
Gas ist. Auch das lässt sich hier zeigen!<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
43
Massenanteile einer Brausetablette<br />
Passend zur Knobelei in der SI hier die komplizierte Aufgabe aus der Klasse 10<br />
„Wie viel Gramm Natriumhydrogencarbonat sind in einer Brausetablette?“<br />
... und für einen Kurs in der Oberstufe (Abschluss Analytik)<br />
„Bestimmen Sie die Masse an Natriumhydrogencarbonat und Weinsäure<br />
(Zitronensäure) in einer Brausetablette!“<br />
Brausetabletten oder „Ahoj-Brause“ enthalten neben anderen Stoffen hauptsächlich<br />
Natriumhydrogencarbonat und Zitronen- bzw. Weinsäure (im Überschuss).<br />
Eine experimentell anspruchsvolle Aufgabe für die Schüler ist es, herauszufinden, wie groß der<br />
Massenanteil an Natriumhydrogencarbonat ist. Im Leistungskurs habe ich zusätzlich noch den<br />
Massenanteil an Zitronen- bzw. Weinsäure bestimmen lassen.<br />
Zunächst kann in einem Vorversuch bewiesen werden, dass bei der Reaktion Kohlenstoffdioxid<br />
entsteht. Den ganzen Versuch können die Schüler eigenständig planen und mit ChemZ durchführen.<br />
Gemeinsam stellt man die Reaktionsgleichung auf, wobei darauf hingearbeitet wird, dass aus einem<br />
Mol Natriumhydrogencarbonat ein Mol Kohlenstoffdioxid entsteht und das man dafür lediglich 1/3 Mol<br />
Zitronen- bzw. ½ Mol Weinsäure benötig. Zudem wird geklärt, dass die Säure im Überschuss<br />
vorhanden ist.<br />
Nun sind folgende Experimente völlig eigenständig von den Schülern zu planen und auszuwerten:<br />
1.) Wie viel Gas entsteht aus einer Brausetablette – welche Stoffmenge CO2 entspricht diesem<br />
Volumen (all. Gasgleichung!)?<br />
2.) Wie viel Überschuss an Säure ist vorhanden (schwache Säure, Zitronensäure zwar dreiprotonig<br />
aber mit nur einem Äquivalenzpunkt. Dieser liegt im Alkalischen, geeigneter Indikator<br />
Phenolphthalein – passt auch zur Eigenfarbe der Tablette, Farbstoff kann im Übrigen auch auf<br />
pH-Wert reagieren)<br />
3.) Wie viel Natriumhydrogencarbonat und Zitronen- bzw. Weinsäure sind nun insgesamt ermittelt<br />
worden?<br />
Zu 1)<br />
Das Ermitteln des Volumens ist durchaus anspruchsvoll, da aus einer Brausetablette bis zu 450mL Gas<br />
sprudeln – ja nach zugegebener Menge Wasser. Die Schüler werden den Versuch erfahrungsgemäß<br />
mehrfach durchführen müssen und dabei auch optimieren (s. o.).<br />
Um den Messfehler (Kohlenstoffdioxid löst sich mäßig in saurer Lösung) zu verringern, kann man mit<br />
abgekochten Wasser arbeiten und dieses vor der Titration erneut kurz erwärmen. Dafür darf auch die<br />
Spritze in ein Wasserbad gestellt und auf ca. 60°C erwärmt werden. Alternativ verwendet man eine<br />
gesättigte Lösung (20mL Wasser und 20mL CO2 in eine Spritze geben, verschließen, schütteln,<br />
Restgas verwerfen).<br />
Der Fehler ist aber gering und kann vernachlässigt werden.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
44
Massenanteile einer Brausetablette<br />
Hier noch zwei weitere denkbare Versuchsaufbauten ...<br />
o ... mit einer Hahnenbank - gestartet wird durch das Hineinziehen des Wassers in die Spritze mit<br />
der Brause<br />
o ... in einem Gefäß, dass man dann direkt erwärmen und zum Titrieren verwenden kann<br />
Kanülen,<br />
Spitzen nach<br />
dem<br />
Durchbohren<br />
abgekappt<br />
Wasser<br />
Brause<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
„Heidelberger<br />
Verlängerung“<br />
Auffanggefäße – ggf. über Hahn<br />
rechts zwischendurch entleeren<br />
45
zu 2) ... und dann Titrieren:<br />
Massenanteile einer Brausetablette<br />
Vor dem Titrieren kann die Lösung kurz aufgekocht<br />
werden.<br />
Hinweise zum Titrieren mit ChemZ finden Sie auf der<br />
nächsten Seite<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
1mL<br />
Spritze<br />
46
... auch bei Säure Base Titrationen sind<br />
Spritzen ideal<br />
Mit ChemZ wird Titrieren ganz einfach. Die Spritzen sind ideale Messgeräte –<br />
man braucht nur sehr wenig Maßlösung und kann schnell einfache Titrationen<br />
durchführen. Will man sehr genau arbeiten, kann man auf 1mL Spritzen<br />
ausweichen. Die Maßlösung kann man in einer beschrifteten 50mL bereitlegen<br />
und über einen Dreiwegehahn abfüllen.<br />
Luftblasen in den Spritzen entfernt man ungefährlich, in dem sie zurück in die<br />
Spritze mit der Maßlösung drückt.<br />
A) 10 oder 20mL Spritze<br />
A und B)<br />
Anstelle einer Bürette verwendet<br />
man eine Spritze zum Eintropfen<br />
der Maßlösung in die Probe.<br />
Die Spritze wird in einem<br />
Becherglas gefüllt.<br />
Achtung: beim ersten Aufziehen<br />
der Spritze hat man eine Luftblase<br />
vorne im Kolben.<br />
Zum Entfernen setzt man einen<br />
Dreiwegehahn auf, um niemandem<br />
durch versehentlich<br />
herausgedrückte Säure/Lauge zu<br />
gefährden, hält die Spritze anders<br />
herum und drück die Luft in eine<br />
andere Spritze.<br />
Vorteil A: Man füllt die Spritze nur<br />
einmal<br />
Vorteil B: Messgenauigkeit ist<br />
größer, man hat keine Luftblase<br />
vorne, da der Stempel der 1mL<br />
Spritze bis in die Spitze entleert<br />
C)<br />
C) Der Klassiker: Stempel entfernen<br />
und Hahn anschrauben – fertig ist<br />
die Bürette. Will man die<br />
Auslaufgeschwindigkeit verringern,<br />
setzt man unten eine abgekappte<br />
Kanüle an.<br />
D)<br />
In eine große Spritze (30 oder 50mL)<br />
wird die Maßlösung eingefüllt und<br />
von dort aus über einen<br />
Dreiwegehahn blasenfrei in eine<br />
1ml-Spritze umgefüllt<br />
Durch Drehen des Hahnes kann<br />
dann der 1mL in die Probenlösung<br />
gegeben werden.<br />
Achtung: Aufbau erfordert<br />
anfängliches Einüben des<br />
Umganges mit dem Dreiwegehahn<br />
Vorteil D: Kombination von<br />
Messgenauigkeit und blasenfreiem,<br />
einfachem Umfüllen<br />
Tipp: Neben „normalen“ Titrationen kann man untersuchen, wie viel Wirkstoff in Maloxan ist (www.lncu.de)<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel 47<br />
D)
Der Feuerlöscher<br />
Der Bau eines Feuerlöschers – der Klassiker unter meinen Egg-Race<br />
Aufgaben. Die ausführlichen Beschreibungen finden Sie unter bei den links.<br />
o www.lncu.de<br />
o GREGOR VON BORSTEL UND ANDREAS BÖHM, Bau eines Schaumlöschers, in<br />
NiU <strong>Chemie</strong> 14 2003 Nr. 75<br />
o http://www.lehrer-online.de/feuerloescher.php<br />
Die Schüler sollen eigenständig einen Feuerlöscher aus einer Brausetablette,<br />
Wasser, Spülmittel und dem Spritzenmaterialien bauen. Ziel ist eine<br />
Konstruktion, die viel Druck aufbaut und mit der man eine Kerze löschen<br />
kann<br />
Einsatz:<br />
o Luft und Verbrennung in der Grundschule<br />
o Brände und Brandbekämpfung in der SI<br />
Kleine Auswahl an bisherigen Lösungen:<br />
o Alles in eine Spritze – verschließen – Druck aufbauen – löschen.<br />
o Mehrere Spritzen mit allen Substanzen über Hähne verbinden und zusammenbringen<br />
o Reagenzglas mit seitlichem Ansatz als Löscher nutzen. Wasser über durchbohrten Stopfen von<br />
oben zu Tablette fügen, umdrehen, Öffnungen zuhalten, Druckaufbauen und aus der seitlichen<br />
Öffnung löschen<br />
o Dito, aber mit Luftballon als Reservevolumen ...<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
48
Reduktion mit Wasserstoff<br />
Die Reduktion von Kupferoxid mit Wasserstoff ist in sofern nicht<br />
ungefährlich, da man sicherstellen muss, dass die Apparatur luftfrei ist,<br />
damit kein Knallgasgemisch entsteht.<br />
Verwendet man ein sehr dünnes Quarzroh (ca. 200mmx10mm), so hat dies<br />
ein derart geringes Innenvolumen, dass wenig Wasserstoff zu Beginn<br />
ausreichen, die Apparatur zu spülen!<br />
Einsatz:<br />
o Wasserstoff als Reduktionsmittel<br />
o Herstellung von Metallen<br />
o Reduktion von Metalloxiden<br />
o Ein ähnlicher Versuch ist schon lange von Herrn P. Menzel beschrieben worden – s. dazu auch<br />
http://www.der-hedinger.de/ItemDetail_NAV.aspx?ItemID=LMP%201<br />
Achtung:<br />
o Mit Hilfe kurzer Schlauchstücke werden auf der einen Seite die ausgezogene Spitze und auf<br />
der anderen Seite ein konischer Adapter an das mit Kupferoxid gefüllte Quarzrohr gasdicht<br />
angeschlossen.<br />
o Als Rückschlagsicherung wird in die Spitze und am Ende des Quarzrohres Eisenwolle<br />
eingebracht.<br />
o Am besten verwendet man insgesamt ca. 120mL Wasserstoff, also zwei Spritzen.<br />
o Die Apparatur wird mit Wasserstoff gespült und dann mit einem Brenner in der Mitte unter dem<br />
Quarzrohr erhitzt. Dabei drückt man fortwährend wenig Wasserstoff hinein.<br />
o Unverbrauchten Wasserstoff kann man an der Spitze abfackeln.<br />
o Sobald sich in der Mitte gut sichtbares, rotes Kupfer bildet, unterbricht man die Wärmezufuhr<br />
und kühlt die Apparatur im verbliebenen Wasserstoffstrom ab.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
49
Der Springbrunnenversuch<br />
Die Löslichkeit von z. B. Chlorwasserstoff HCl in Wasser lässt sich nicht nur<br />
eindrucksvoll demonstrieren. Zugleich kann man an diesem Demoversuch auch die<br />
Entstehung von sauren Lösungen erklären.<br />
Diesen Versuch kann man ebenso auch mit NH3 durchführen.<br />
Die ein Spritze wird mit Lackmuslösung gefüllt, die andere mit frisch entwickeltem Chlorwasserstoffgas<br />
(s.o.).<br />
In Variante A) wird wenig Flüssigkeit in die Spritze mit dem Gas gespritzt. Augenblicklich schlägt der<br />
Stempel bis vorne an, da sich nahezu das gesamte Gas in der Lackmuslösung löst – zudem verfärbt<br />
diese sich rot.<br />
In Variante B) ist der Stempel der Spritze mit dem Gas durch einen Nagel arretiert und kann nicht<br />
hineingezogen werden. Führt man den Versuch nun durch, wird in kürzester Zeit die gesamte Lösung in<br />
die Spritze mit dem Gas gezogen („Springbrunnen“). Auch hierbei verfärbt sich die Lackmuslösung rot.<br />
Einsatz:<br />
o Säuren sind wässrige Lösungen, z.B. HCl in Wasser<br />
o ...Laugen dito , z.B. NH3 in Wasser<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
50
Knallgas - klein aber Oho<br />
Nicht überall sind die ganz großen Knalleffekte erlaubt oder erwünscht –es<br />
geht aber auch klein, schnell, einfach und trotzdem eindrucksvoll ☺.<br />
Der Versuch klappt mit äußerst wenig Aufwand. Die entsprechenden<br />
Mengen an Gasen kann man schon einige Zeit vorher in die Spritzen füllen<br />
– ansonsten aber auch direkt vor dem Versuch, da es mit ChemZ sehr<br />
schnell geht ☺.<br />
In je einer Spritze werden 20mL Wasserstoff und 10mL Sauerstoff eingefüllt und über einen<br />
Dreiwegehahn in einer Spritze gemischt.<br />
Das Knallgasgemisch wird in eine Petrischale mit Seifenlauge gebracht und die Seifenblasen werden<br />
mit einem Glimmspann zur Explosion gebracht.<br />
Einsatz:<br />
o Verbrennung von Wasserstoff im Vergleich zur Verbrennung eines Knallgasgemisches<br />
o Stoffe brennen besser wenn ... (Zerteilungsgrad)<br />
o Explosive Gemische und ihre Gefahren<br />
Achtung:<br />
o Es empfiehlt sich das Tragen von Gehörschutz!<br />
o Als Vorversuch kann man nur Wasserstoff einspritzen und abbrennen – um so<br />
eindruckvoller ist das Knallgasgemisch.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
51
Säurestärke schnell erfasst<br />
Der Begriff der Säurestärke kann einfach veranschaulicht werden:<br />
Eine Spritze wird mit einem 2cm langen Stück Magnesium befüllt und über einen Dreiwegehahn mit<br />
einer weiteren Spritze mit 15mL Salzsäure [1mol/L] verbunden.<br />
Eine weitere Apparatur wird genauso aufgebaut, allerdings mit Essigsäure [1mol/L].<br />
Bringt man die Säuren zum Magnesium, so setzt in beiden Spritzen eine Gasentwicklung ein. Allerdings<br />
liegt die schwächere Essigsäure trotz gleicher Konzentration im Vergleich zur Salzsäure weniger<br />
dissoziiert vor und somit entsteht hier in gleicher Zeit auch viel weniger Wasserstoff!<br />
In Variante A werden zu ca. 2cm Magnesium 15mL Salzsäure [1mol/L] gegeben, in Variante B<br />
verwendet man 15mL Essigsäure [1mol/l]<br />
Einsatz:<br />
o Einführung und Verdeutlichung der Säurestärke<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
52
Ein Wasserzersetzer<br />
Eine ganz einfache Variante des Wasserzersetzers haben wir schon<br />
2004 erfolgreich getestet. In zwei umgekehrten Spritzen ohne<br />
Stempel führt man abgestumpfte Edelstahlkanülen als Elektroden ein<br />
und elektrolysiert mit verd. Schwefelsäure angesäuertes Wasser.<br />
Die Lösung zieht man dazu mit Hilfe einer dritten Spritze in die<br />
Schenkel und verschließt diese oben mit einem Hahn.<br />
Das entstehende Gas kann man dann wiederum nach oben<br />
abziehen und weiter untersuchen.<br />
Einsatz:<br />
o Wasser – Element oder Verbindung?<br />
o Analyse und Synthese einer Verbindung<br />
o Endotherme und exotherme Reaktionen<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
Achtung:<br />
o Als Kathode kann man einfach<br />
abisolierten Kupferdraht verwenden<br />
o Dies geht an der Anode nicht,<br />
der Draht dann zu Kupferoxid oxidiert<br />
werden würde.<br />
53
Kinetik mit Magnesium und Salzsäure<br />
Die Gasentwicklung bei der Reaktion von Magnesium mit Säure kann man auch<br />
zur Messung der Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Konzentrationen<br />
der beteiligten Stoffe nutzen. Ebenso kann man verdeutlichen, wie die<br />
Reaktionsgeschwindigkeit mit der Reaktionszeit abnimmt.<br />
Das entstehende Gas fängt man in einer Spritze auf und bestimmt so das<br />
Volumen.<br />
Achtung:<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
15ml Salzsäure [1mol/L] werden zu<br />
einen Streifen Magnesium (5 cm)<br />
gegeben.<br />
Da die Spritzen nicht so leichtgängig sind, dass das Gasvolumen kontinuierlich zunimmt, empfiehlt es<br />
sich, für jede Volumenmessung die Reaktion kurz zu unterbrechen, in dem man die Flüssigkeit wieder<br />
zurück in die andere Spritze drückt. Dann wird das entstandene Volumen abgelesen und die Reaktion<br />
weitergeführt.<br />
54
Gleichgewichte einmal anders<br />
Über die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid, allen Schülern vom Mineralwasser her<br />
bekannt, lässt sich nach der Reaktionsgeschwindigkeit das Prinzip von Le Chatelier<br />
einführen. Dazu werden der Einfluss von Druck, Temperatur und Konzentration mit<br />
Hilfe von Indikatoren und Volumenmessungen ermittelt.<br />
Weitere Informationen und Downloadmöglichkeiten unter:<br />
o http://www.lncu.de/<br />
o http://www.lehrer-online.de/url/le-chatelier<br />
V1: Bestimmung der Löslichkeit von Kohlestoffdioxid in Wasser (abgekocht, ca. 20°C)<br />
s. Löslichkeit von Sauerstoff (s. unten Active O2).<br />
V2: Einfluss der Temperatur auf die Löslichkeit von Kohlestoffdioxid<br />
Wie V1 – mit verschieden warmem Wasser – kein Wasser der Temperatur >50°C verwenden -<br />
Verbrühungsgefahr. (Tipp: Spritze mit Isolierung für Kupferleitungen überziehen)<br />
Alternativ kann eine Spritze halb mit Sprudelwasser (übersättigte Kohlestoffdioxidlösung) gefüllt werden.<br />
Dann verschließt man sie und stellt sie nacheinander in Gefäße mit Wasser unterschiedlicher<br />
Temperatur. Es ist drauf zu achten, dass das Gas nicht mit im Wasserbad steht, das es sich bei<br />
Erwärmung ausdehnt.<br />
V3: Einfluss des Drucks auf die Löslichkeit von Kohlestoffdioxid<br />
In eine Spritze mit durchbohrtem<br />
Stempel füllt man 20 mL mit Indikator<br />
versetztes Wasser – aus einer weiteren<br />
Spritze lässt man durch die Lösung CO2<br />
sprudeln, bis die Farbe des Indikators<br />
umschlägt.<br />
Die Hälfte der Lösung gibt man in eine<br />
andere Spritze und bewahrt diese zum<br />
Farbvergleich auf. Die Spritze mit dem<br />
durchbohrten Stempel wird<br />
verschlossen und durch kräftiges<br />
Ziehen am Stempel ein Unterdruck<br />
erzeugt. Der Stempel kann durch das<br />
Loch mit einem Nagel fixiert werden. Man sieht ein deutliches Ausgasen und zugleich einen<br />
Farbumschlag des Indikators.<br />
V4: Einfluss des pH-Wertes des Lösemittels auf die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid<br />
Wie V1, nur werden anstelle von Wasser 1 molare Salzsäure oder Natronlauge verwenden.<br />
Einsatz:<br />
o Einführung des Prinzips von Le Chatelier<br />
o Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid<br />
o Vorversuche zum Kalkkreislauf<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
55
Löslichkeit, Le Chatelier und Active O2<br />
Das bekannte Getränk Active O2 wird daraufhin untersucht, wie viel Sauerstoff<br />
tatsächlich darin gelöst sind. Ausgehend vom Werbespot, den man im Internet erhält,<br />
kann man eine Reihe einfacher Experimente durchführen, die allesamt zu dem<br />
Ergebnis kommen, das der Genuss sicherlich nicht schadet – aber eben auch<br />
„sportlich“ keine Leistungssteigerung bringen kann .-).<br />
Die Beschreibung der gesamten Stunde und aller Materialien finden Sie unter:<br />
o www.lncu.de<br />
o http://www.lehrer-online.de/le-chatelier.php<br />
Einsatz:<br />
Wie viel mL eines Gases lösen sich in einem Liter Wasser?<br />
In eine Spritze gibt man eine definierte Menge zuvor abgekochtes und wieder<br />
abgekühltes Wasser, in die andere Spritze eine definierte Menge des zu<br />
untersuchenden Gases, hier Sauerstoff.<br />
Dann schiebt man das Gas zum Wasser und schüttelt die Spritzen solange, bis sich<br />
das Volumen des überstehenden Gases nicht mehr ändert.<br />
Parallel dazu kann man zum Einen eine Flasche Active O2 auskochen und das<br />
entstehende Gas in Spritzen auffangen und untersuchen. Zum Anderen kann man<br />
überschlagen, wie viel Sauerstoff man mit einem Atemzug über den dafür<br />
vorgesehenen Lungentrakt aufnehmen kann.<br />
In der Oberstufe kann man hinterfragen, wie der Hersteller die angegebene Menge<br />
Sauerstoff überhaupt in einem Liter Wasser lösen kann, was damit beim Konsum<br />
passiert und zudem eine Stellungnahme zur Weltneuheit des Sauerstoffspenders – ein<br />
Wassersprudler auf Sauerstoffbasis mit angeblich<br />
wahnsinnig positiven<br />
Auswirkungen auf Körper und<br />
Geist - einfordern<br />
o Vergleich der Löslichkeit von Gasen<br />
o Kiemenatmung – wie viel Sauerstoff geht eigentlich in Wasser?<br />
o Active O2 – Powerstoff mit Sauerstoff – Hinterfragen von Werbeaussagen<br />
o Le Chatelier einmal anders<br />
o Anwendungsbeispiel des Prinzips von Le Chatelier<br />
Achtung:<br />
o Mit dem Versuch erhält man annähernd Literaturwerte. Sauerstoff ist extrem schlecht<br />
wasserlöslich (ca. 40mL/L bei Normalbedingungen), Kohlenstoffdioxid hingegen sehr gut (ca.<br />
880mL/L)<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
56
Kalk in der Mittel- und Oberstufe<br />
Der Kalkkreislauf (Lösen und Ausfallen) lässt sich im Experiment selbst<br />
entdecken. Die komplette Stundenbeschreibungen mit allen Folien etc.<br />
finden Sie unter www.lncu.de - Hier der Versuch dazu<br />
Mögliche Geräte:<br />
2 Luer-Lock-Spritzen 30mL, Verbindungsstück oder Dreiwegehahn, Stopfen, flexibler Schlauch mit<br />
passendem Anschluss, Reagenzglas, Reagenzglasständer, Brenner<br />
Chemikalien:<br />
Kohlenstoffdioxid<br />
Calciumhydroxidlösung (Kalkwasser)<br />
o reizend xi,<br />
o R 38 (Reizt die Haut), S 22 (Staub nicht einatmen) – 28 (Bei Berührung mit der Haut<br />
sofort abwaschen mit viel Wasser)<br />
Möglicher Aufbau:<br />
Trübung.<br />
Durchführungsvarianten<br />
Eine Spritze wird aus einem kleinen Spender oder über einen Adapter aus der Gasflasche<br />
mit Kohlenstoffdioxid befüllt. Anschließend wird das Kohlenstoffdioxid über einen Verbinder<br />
(A) oder Dreiwegehahn (B) in eine weitere Spritze mit wenig Kalkwasser gesprudelt oder<br />
alternativ über einen Schlauch (C) in ein Reagenzglas mit wenig Kalkwasser<br />
Zu erwartende Beobachtungen:<br />
Es setzt direkt eine Trübung ein. Nach kurzer Zeit – Spritze evt. schütteln – verwindet die<br />
Entsorgung/weiterer Versuch:<br />
Die entstandene Calciumhydroxidlösung wird nicht verworfen, sondern in einem anschließenden<br />
Versuch in ein Reagenzglas gefüllt und kurz im Brenner erhitzt. Kohlenstoffdioxid gast aus und Kalk<br />
setzt sich ab.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
57
Elektronenübertragungsreaktionen<br />
Untersuchung von „ThermaCare“<br />
Auszüge aus den Informationen des Herstellers:<br />
A) Hinweise zur Anwendung<br />
Wann?<br />
Beginnen Sie die Behandlung, sobald sich erste Anzeichen<br />
von muskulären Schmerzen im Nacken-, Schulter- und Armbereich<br />
bemerkbar machen. Eine frühzeitige Behandlung kann den Schmerz<br />
schnell lindern, bevor er Sie in Ihrem Alltag beeinträchtigt.<br />
Wie?<br />
Öffnen Sie die Verpackung erst kurz vor Gebrauch.<br />
Anweisungen:<br />
• Nehmen Sie ThermaCare aus dem luftdichten Beutel. Die Wärmezellen werden dadurch<br />
aktiviert.<br />
• Ziehen Sie das Schutzpapier von der Klebefläche zur Befestigung auf der Haut ab.<br />
• Legen Sie die ThermaCare-Auflage mit der dunklen Seite der Wärmezellen direkt auf die Haut<br />
über der schmerzenden Körperstelle. Es kann ca. 30 Minuten dauern, bis die Auflage die<br />
erforderliche Temperatur erreicht hat. […]<br />
• Für eine Schmerzlinderung sollten Sie die Auflage mindestens 3 Stunden ununterbrochen<br />
tragen. Die beste Wirkung erzielen Sie durch Tragen über 8 Stunden. Die Nackenauflage von<br />
ThermaCare hält die ideale therapeutische Wärme von 40°C sogar über eine Dauer von<br />
mindestens 12 Stunden konstant. […]<br />
• Entsorgen Sie die benutzte Auflage, ob kalt oder warm, in Ihrem normalen Hausmüll.<br />
B) So wirken ThermaCare-Wärmeumschläge gegen muskuläre<br />
Schmerzen<br />
ThermaCare enthält Wärmezellen, die aus einer Mischung natürlicher Inhaltsstoffe bestehen:<br />
Eisenpulver, Salz, Aktivkohle und Wasser. Gleich nach dem Öffnen des luftdichten Beutels gelangt<br />
Sauerstoff in diese Zellen und verbindet sich mit dem Eisenpulver. Dabei wird Wärme produziert. Diese<br />
chemische Reaktion nennt sich Eisenoxidation. Die Hülle der Wärmezellen ist so konzipiert, dass sie<br />
eine genaue Steuerung des Luftzutrittes ermöglicht – so wird sichergestellt, dass für mindestens 8<br />
Stunden eine konstante schmerzlindernde Wärme produziert wird.<br />
Nach dem Öffnen kann es ca. 30 Minuten dauern, bis die therapeutisch wirksame Temperatur von 40°C<br />
erreicht wird. Durch die ergonomische Form von ThermaCare wird die Wärme direkt an die<br />
schmerzende Stelle geleitet.<br />
Sobald das Eisenpulver in den Zellen verbraucht ist, wird automatisch keine weitere Wärme mehr<br />
erzeugt.<br />
Quelle: http://www.thermacare.de/produkte_nacken_anwendung.shtml<br />
Aufgaben:<br />
1. Stelle zusammen, welche Inhaltsstoffe laut Hersteller enthalten sind. Überlege, warum der<br />
Hersteller von natürlichen Inhaltsstoffen spricht. Stimmt die Angabe des Herstellers?<br />
2. Plane Experimente, die zeigen, dass einige dieser Inhaltsstoffe tatsächlich enthalten sind und<br />
miteinander reagieren.<br />
3. Entnehme dem Text die Fachwörter für die ablaufende Reaktion und versuche eine<br />
Reaktionsgleichung in Worten aufzustellen<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
58
Elektronenübertragungsreaktionen<br />
Untersuchung von „ThermaCare“<br />
Lehrerinformation: Laut Internetauftritt handelt es sich um eine Redoxreaktion<br />
ThermaCare wurde entwickelt, um den Nutzen der Wärmetherapie bei muskuloskeletalen Schmerzen<br />
zu maximieren. Für den Anwender soll mit einem Produkt, das an die Schmerzlokalisation optimal<br />
angepasst ist, eine lang anhaltende Schmerzlinderung erzielt werden. Zudem sollte die Anwendung die<br />
Aktivitäten und die Mobilität der Patienten im Alltag nicht einschränken.<br />
Mehrere einzigartige Komponenten der ThermaCare Technologie tragen zur Erfüllung dieser Ziele bei:<br />
Die Wärmeentwicklung von ThermaCare wird durch die Reaktion von Eisenpulver mit Luftsauerstoff<br />
bewirkt:<br />
4Fe + 3O2 + 6H20 -> 4Fe(OH)3 + Wärme -> 2Fe2O3("Rost") + 6H2O<br />
Die Wärmeproduktion wird zum einen durch Zuschlagstoffe (im wesentlichen Aktivkohle, Salz und<br />
Wasser) und zum anderen durch die genau spezifizierten mikrofeinen Poren der Membran gesteuert,<br />
welche das lockere Substanzgemisch in Form einer "Zelle" umschließt. Es erfolgt eine kontrollierte<br />
Oxidation, die bis zum Ende des Verfallsdatums eine Wärmeabgabe von konstant 40°C für mindestens<br />
8 Stunden gewährleistet.<br />
Quelle: http://www.thermacare.de/produkte_nacken_anwendung.shtml<br />
Anmerkung von Borstel:<br />
s. auch unsere neuen Lernaufgaben im anderen Skript unter www.lncu.de!<br />
Es reicht, wenn die Reaktionsgleichung zur Entstehung von Eisenoxid führt und erst in einem weiteren<br />
Schritt Rost entsteht – dieses sollte dann als treibende Kraft dargestellt werden (Bildung von teilweise in<br />
Wasser gelösten Ionen) (FeO(OH)!)<br />
Zum Benutzen, Aufschneiden, Untersuchen des Produktes:<br />
• Mit der Lupe/USB Microscope „vorher“ untersuchen – dann eine aufgeschnittene Probe des<br />
Vortages (hier sieht man Rostflecken!)<br />
• Mit Magneten herangehen<br />
• Dann untersuchen, was darin passiert:<br />
o 1 mal eingepackt mit Thermometer vorne hinstellen<br />
o 1 mal mit Luft stehen lassen<br />
o Kleine Teile mit Sauerstoff in einer Spritze, Isolierung drum, O2-Verbrauch nachweisen<br />
alternativ hat auch gut geklappt: in eine Tüte mit N2 und einer Tüte mit O2 –<br />
Thermometer daran.<br />
• Nach der Besprechung des Versuches können Videos von LNCU zu Reaktionen von Eisen mit<br />
anderen Nichtmetallen wie Brom oder Chlor gezeigt werden, um Oxidations- bzw.<br />
Reduktionsbegriff zu erweitern.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
59
Elektronenübertragungsreaktionen:<br />
Ein Lokalelement in Heatermeals<br />
Geräte: 50mL Spritze, 20mL Spritze, Dreiwegehahn, Schlauch, Wanne, Kerze, Reagenzglas, Teebeutel<br />
Chemikalien: 1 Spatelspitze Magnesium/Eisen Gemisch, 10mL Salzwasser, [evtl. Phenolphthaleinlösung
Lehrerinformation:<br />
Elektronenübertragungsreaktionen:<br />
Ein Lokalelement in Heatermeals<br />
Es handelt sich um ein Lokalelement aus Eisen/Magnesium. Beim Kontakt mit Salzwasser bildet sich<br />
Wasserstoff.<br />
Mg (s) + 2H2O (l) -> Mg 2+ (aq) + H2 (g) ↑ + 2OH - (aq)<br />
Das Essen enthält entsprechende (allerdings sehr allgemeine) Hinweise, z. B. dass ein reduzierendes<br />
Gas entsteht, welches fälschlicherweise als CO detektiert wird oder dass man Zündquellen fernhalten<br />
soll.<br />
Anmerkung von Borstel:<br />
Passivierung ist als Phänomen bekannt – eigentlich sollte keine Reaktion stattfinden, da Magnesium in<br />
kaltem Wasser nicht merklich reagiert. Erst durch den Kontakt mit dem Eisen bildet sich im Salzwasser<br />
ein Lokalelement und die exotherme Reaktion verläuft zusehends schneller<br />
Das permanent Wasserstoff entweicht, kann sich die Reaktion aufgrund der starken Wärmeentwicklung<br />
selbstbeschleunigen. Daher empfiehlt es sich, im Schülerversuch mit kleinen Mengen des<br />
Magnesium/Eisengemischs zu arbeiten, ca. eine Spatelspitze pro 50mL Spritze bei 10mL Salzwasser.<br />
Unbedingt das Gemisch in einen leeren Teebeutel oder ähnliches umfüllen, das sonst kleine Stücke die<br />
Spritzen verschließen können.<br />
Die Knallgasprobe verläuft positiv. Neben Wasserstoff bildet sich am Lokalelement auch<br />
Magnesiumhydroxid, welches als Lösung mit Phenolphtalein (
Weitere Versuchsbeschreibungen,<br />
Anregungen oder Videos<br />
Die folgende Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit!<br />
Viktor Obendrauf<br />
http://schulen.eduhi.at/<strong>Chemie</strong>/reduk.htm<br />
http://pluslucis.univie.ac.at/fbw2003/Obendrauf.htm<br />
http://schulen.eduhi.at/chemie/chlor1.htm<br />
http://www.die-bayerische-chemie.de/pdf/Katalog/GasExperimente.pdf<br />
http://www.chemie-und-schule.at/dokumente/cus_2004-3_obendrauf_methan.pdf<br />
http://www.dasan.de/lapaz/deutsch/Seminare/loxcost%20lima/lowcost.htm<br />
Peter Menzels Versuchsset<br />
s. dazu auch http://www.der-hedinger.de/ItemDetail_NAV.aspx?ItemID=LMP%201<br />
Brand <strong>Chemie</strong><br />
http://www.hirsemedia.de/brandchemie/low-cost/medtech.html<br />
Kappenberg<br />
http://www.kappenberg.com/pages/mitmedizintechnik/selbstbau.htm<br />
http://www.kappenberg.com/pages/mitmedizintechnik/uebersicht.htm<br />
Bruce Madson<br />
http://mattson.creighton.edu/Microscale_Gas_Chemistry.html<br />
Peter Schwarz<br />
http://www.microchem.de/<br />
Gregor von Borstel<br />
www.lncu.de<br />
GREGOR VON BORSTEL UND ANDREAS BÖHM, Bau eines Schaumlöschers, NiU <strong>Chemie</strong> 14 2003 Nr. 75<br />
H. J. GÄRTNER UND GREGOR VON BORSTEL, Kohlenstoffdioxid und Wettbewerb, NiU <strong>Chemie</strong> 78 2003<br />
GREGOR VON BORSTEL UND ANDREAS BÖHM, <strong>Chemie</strong> mit Magensonde und Spritze, NiU <strong>Chemie</strong> 78 2003<br />
GREGOR VON BORSTEL UND ANDREAS BÖHM, ChemZ, NiU <strong>Chemie</strong> 78 2003, NiU <strong>Chemie</strong> Heft 81, 2004<br />
GREGOR VON BORSTEL UND ANDREAS BÖHM, <strong>Chemie</strong>unterricht <strong>macht</strong> <strong>Spaß</strong>!, PdN 1/54, Januar 2005<br />
GREGOR VON BORSTEL UND ANDREAS BÖHM, Le Chatelier einmal anders, NiU <strong>Chemie</strong> 96, 2006, S. 34-37<br />
GREGOR VON BORSTEL UND ANDREAS BÖHM, Ein preiswerter Hofmannscher Zersetzungsapparat für<br />
Schülerübungen, MnU 59/6 (1.9.2006) S. 362-364.<br />
GREGOR VON BORSTEL UND ANDREAS BÖHM, Active O2 – Powerstoff mit Sauerstoff MnU 59/7 2006 S. 413-415.<br />
GREGOR VON BORSTEL, Freiarbeit, in: JOACHIM KRANZ UND JENS SCHORN (HRSG.), <strong>Chemie</strong> Methodik,<br />
Handbuch für die Sekundarstufe I und II, Berlin 2008, S. 53-64.<br />
ChemZ-Handbuch Version 1.2 Stand 2009 © Gregor von Borstel<br />
62