7 Stoffe und Materialien - Klett · 2017-10-11 · 6 Beobachte, ob eine Reaktion mit der Säure 7...

7 Stoffe und Materialen 77NATURA_LB_5_Bayern_049407

7 Stoffe und Materialien

7.1 Reinstoffe

So können Sie mit dem Thema arbeiten

Einstieg/Motivation Leitfragen • Wie lassen sich Zucker und Salz ohne Geschmacksprobe unterscheiden? • Welche Eigenschaften haben Stoffe? • Wie kann man Stoffe unterscheiden?Methodenauswahl• Der Lehrer bzw. die Lehrerin zeigt Salz und Zucker in Originalverpackungen und präsentiert

die Stoffe zusätzlich auf zwei Uhrgläsern (Petrischalen) ohne Beschriftung. Die Schülerinnen und Schüler äußern Vermutungen, wie man feststellen kann, welcher Stoff Salz und welcher Zucker ist.

Erarbeitung • Unter Zuhilfenahme der S. 102 und 103 im Schülerbuch erstellen die Schülerinnen und Schü-ler eine Mind-Map zu den verschiedenen Stoffeigenschaften (s. Praktische Tipps, Lehrerband S. 77).

• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten das Arbeitsblatt „Salz und Zucker in der Küche — gleich oder ungleich?“ (s. Lehrerband Seite 78).

Sicherung • Besprechung der Ergebnisse des Arbeitsblattes „Salz und Zucker in der Küche — gleich oder ungleich?“ (s. Lehrerband S. 79).

• Unter Berücksichtigung der Ergebnisse des Arbeitsblattes „ Salz und Zucker in der Küche — gleich oder ungleich?“ erstellen die Schülerinnen und Schüler je einen Steckbrief für die Stoffe Salz und Zucker.

Vertiefung • Bearbeitung des Zusätzlichen Arbeitsblattes „Steckbrief-Test“ (s. Daten auf DVD, Lehrerband S. 77).

[zu SB S. 102/103]

1 Notiere dir zehn weiße, pulverförmige Stoffe und recherchiere jeweils vier zugehörige Kenneigenschaften. siehe Tabelle

Lösungen

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Kenneigenschaften von Stoffen [SB S. 102/103]

Siedepunkt Schmelzpunkt Reaktion mit Säure Löslichkeit in Wasser

Backpulver (Gemisch) — 500 oder 200 (Zersetzung) Gasentwicklung gut

Mehl — — keine schlecht

Stärke — — keine schlecht

Natron (NaHCO3) — 50 (Zersetzung!) keine gut

Salz 1461 801 keine gut

Rohrzucker — 185 keine gut

Traubenzucker — ≈ 83 keine schlecht

Kreide (CaCO3) — 825 Gasentwicklung schlecht

Gips (CASO4) — 1460 keine schlecht

Hirschhornsalz (NH4HCO3)

— 60 (Zersetzung!) Gasentwicklung, stinkt (beißender Geruch)

gut

78 NATURA_LB_5_Bayern_04940778

• Zusätzliches ARBEITSBLATT „Steckbrief-Test“ Kapitel 7: Stoffe, 7.1 Reinstoffe Zusätzliches ARBEITSBLATT „Stoff oder Körper?“ Kapitel 7: Stoffe, 7.1 Reinstoffe

Daten auf DVD &

Verhalten im FachraumIn naturwissenschaftlichen Fachräumen ist das Essen und Trinken verboten, um eine Kontami-nation von Nahrungsmitteln mit Chemikalien zu vermeiden. Auch Haushaltstoffe wie Salz und Zucker sollten nicht probiert werden.

Gegenstände nach Eigenschaften sortierenDie Schülerinnen und Schüler können die unter-schiedlichen Gegenstände in Kleingruppen von vier bis fünf Schülern sortieren. Der Vorteil ist, dass sich die Schülerinnen und Schüler unter-schiedliche Kriterien überlegen können, nach denen sie die Gegenstände sortieren. Mögliche Kriterien sind: Größe, Farbe, Beschaffenheit, Material und Form. Die verschiedenen Kriterien können auf Tippkarten notiert sein, die auf dem Pult für schwächere Schülerinnen und Schüler zur Abholung bereit liegen.

Stoff und StoffeigenschaftenAls Stoff bezeichnet man das Material, aus dem ein Gegenstand besteht. Stoffe unterscheiden sich in ihren Eigenschaften (Stoffeigenschaften)

voneinander. Am Beispiel von verschiedenen Löffeln aus Holz, Plastik oder Stahl kann der Leh-rer bzw. die Lehrerin den Unterschied durch die Schülerinnen und Schüler erarbeiten lassen. So beschreiben diese bereits die Stoffeigenschaf-ten von Holz, Plastik und Stahl.

Mind-Map zu StoffeingenschaftenIn der Mind-Map sollte berücksichtigt werden, dass die Stoffeigenschaften unterschiedlich be-stimmt werden können. Die Stoffeigenschaften können in zwei Kategorien unterteilt werden: Die erste Kategorie umfasst die Stoffeigenschaf-ten, die mit den Sinnen zu erkennen sind. Man bezeichnet sie auch als subjektive Stoffeigen-schaften. Dazu gehören Farbe und Glanz, Härte und Verformbarkeit, Geruch und Geschmack. In der zweiten Kategorie werden alle Stoffeigen-schaften aufgelistet, für deren Erkennung Hilfs-mittel benötigt werden. Sie sind messbar. Man bezeichnet sie als objektive Stoffeigenschaften. Hierzu zählen: Löslichkeit, Aggregatzustand, Schmelz- und Siedetemperatur, Dichte, Leitfähig-keit, Magnetismus und Kristallform.

Praktische Tipps

Filme: FWU 4202774: Salz — Entstehung, Gewinnung, Verwendung Zucker — 7 Dinge, die Sie wissen sollten. Quarks & Co. WDR 2015

Literatur- undMedienhinweise

79© Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2017 | www.klett.de | Alle Rechte vorbehalten.Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten.

Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen

Salz und Zucker in der Küche — gleich oder ungleich?

Lisa hat heute ihren ersten Praktikumstag in der Mensa. Sie ist sehr aufgeregt, will sie doch alles richtig machen. Ihre Chefin Frau Müller bittet sie, die heutige Tagessuppe mit Salz zu würzen. Lisa bekommt zwei Behälter von ihrer Chefin. In einem Behälter ist Salz, im anderen ist Zucker. Doch leider sind die Behälter nur mit A und B beschriftet. Lisa weiß nicht, was sie tun soll, denn die Stoffe darf sie nicht verkosten. Material Salz, Zucker, Lupe, Magnet, Bechergläser, Spatel, Glasstab, bruchsichere Reagenzgläser, Reagenzglashalter, Reagenzglas gestell, Kerze oder Teelicht, Schutzbrille

1 Notiere deine Beobachtungen zu den Versuchen 1 bis 7 in der Tabelle.

2 Finde heraus, bei welchem der Stoffe es sich um Zucker bzw. Salz handelt. Gib deine Vermutung mit einer Begründung an.

3 Schreibe einen kurzen Brief an Lisa, wie sie Salz und Zucker unterscheiden kann.

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Untersuchung Durchführung Beobachtung Stoff A Beobachtung Stoff B

1. Beschreibe das Aussehen der beiden Stoffe. Nimm dir die Lupe zur Hilfe.

2. Taste die beiden Stoffe mit den Fin-gern ab. Wie ist die Oberfläche be-schaffen?

3. Sind die Stoffe hart oder weich?

4. Stelle fest, ob die Stoffe verformbar oder spröde sind.

5. Prüfe mit dem Magneten, ob die Stoffe magnetisch sind.

6. Sind die Stoffe im Wasser löslich?

7. Erhitze die Stoffe in einem bruch-sicheren Reagenzglas. Was passiert?


7.1 Reinstoffe

ARBEITSBLATT Salz und Zucker in der Küche — gleich oder ungleich?Lösungen 1

2 Bei Stoff A handelt es sich um Salz. Bei Stoff B handelt es sich um Zucker, da nur Zucker beim Erhitzen karamellisiert und Salz nicht. Die beiden Stoffe unterscheiden sich in nur einer der untersuchten Eigenschaften.

3 Die Schülerinnen und Schüler können individuell verschiedene Briefe an Lisa schreiben. In allen Ausführungen sollte die eindeutige Unterscheidung von Zucker und Salz durch Erhitzen enthalten sein.

Praktische Tipps Die siebenteilige Versuchsreihe zur Unterscheidung von Salz und Zucker kann als Lernen an Stationen organisiert werden. Dabei sollte jede Station doppelt aufgebaut werden, um unnö-tige Wartezeiten zu verhindern. Bei der Verbrennungsstation können Kerzen oder Teelichter eingesetzt werden. Die Schülerinnen und Schüler müssen das mit Salz oder Zucker gefüllte Reagenzglas mit dem Reagenzglashalter über die Flamme halten (Schutzbrille!). Es muss darauf geachtet werden, dass bruchsichere Reagenzgläser verwendet werden.

Durchführung Stoff A Stoff B

Beschreibe das Aussehen der beiden Stoffe. Nimm die Lupe zur Hilfe.

kristallin, transparent kristallin, transparent

Taste die beiden Stoffe mit den Fingern ab. Wie ist die Oberfläche beschaffen?

scharfkantig scharfkantig

Sind die Stoffe hart oder weich? hart hart

Stelle fest, ob die Stoffe verformbar oder spröde sind.

spröde spröde

Prüfe mit dem Magneten, ob die Stoffe magnetisch sind.

unmagnetisch unmagnetisch

Sind die Stoffe im Wasser löslich? ja ja

Prüfe, was beim Erhitzen der Stoffe passiert nichts Karamellgeruch, Stoffveränderung

7.1 Reinstoffe



Einstieg/Motivation Leitfrage Wie kann man Stoffe unterscheiden?MethodenauswahlAn der Tafel werden Piktogramme der Sinne angebracht (s. Zusatzinformation, Lehrerband S. 81). Gemeinsam mit der Klasse wird überlegt, welche der sechs Versuche im Schülerbuch S. 104/105 mit den Sinnen durchgeführt werden können und für welche Versuche man Hilfsmit-tel benötigt. Die Regel des Nicht-Probierens von Stoffen wird wiederholt, die richtige Geruchs-probe geübt. Das Hilfsmittel „Leitfähigkeitsprüfer“ wird eingeführt.

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler führen die Versuche zum Praktikum im Schülerbuch S. 104/105 in Gruppenarbeit durch. Es bietet sich an, die Versuche doppelt aufzubauen und die Schüle-rinnen und Schüler die Versuche in Kleingruppen von drei bis vier Schülerinnen und Schülern bearbeiten zu lassen, damit keine Wartezeiten entstehen. Versuche mit geringem Zeitauf-wand (z. B. Geruchsprobe) werden nicht als Station eingeplant, sondern werden von den Schülerinnen und Schülern ganz zum Schluss oder während einer kurzen Wartezeit durchge-führt.

• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten die Aufgaben zu den verschiedenen Versuchen und fertigen jeweils ein Protokoll zu jeder Station an.

Sicherung • Die Schülerinnen und Schüler besprechen die Ergebnisse, Aufgaben und Protokolle im Ple-num und entwickeln einen Merksatz für jeden Versuch.

• Die Schülerinnen und Schüler beantworten die Leitfrage. Mögliche Antworten: Stoffe kann man anhand ihrer Eigenschaften unterscheiden. Unterschiedliche Stoffe unterscheiden sich in mindestens einer Eigenschaft. Es gibt Stoffeigenschaften, die man mit den Sinnen wahr-nehmen kann und Stoffeigenschaften, für deren Wahrnehmung man Hilfsmittel einsetzen muss.

• Die Schülerinnen und Schüler fassen die Eigenschaften von Stoffen in einer Mind-Map „Stoffe und ihre Eigenschaften“ zusammen.

Vertiefung • Bearbeitung des Arbeitsblattes „Stoffe untersuchen“ (s. Lehrerband S. 82).

Praktikum: Stoffen auf der Spur [SB S. 104/105]

[zu SB S. 104/105 Praktikum]

1 Beschreibe die optischen Eigenschaften der vorliegenden Stoffe.

2 Beobachte das Verhalten der Stoffe im Was-ser vor und nach dem Umrühren.

3 Notiere, ob die Stoffe schwimmen oder sin-ken und ob und wie gut sie sich lösen.

4 Bestimme und notiere, ob die Stoffe schmel-zen und wenn ja, bei welcher Temperatur.

Lösungen

5 Die untersuchten Stoffe waren alle Feststof-fe. Planen einen Versuch, mit dem du die Schmelztemperatur von flüssigen Stoffen ermitteln kannst, um so auch bei ihnen die Kenneigenschaften zu bestimmen, und be-sprich den Aufbau mit deiner Lehrkraft.

6 Beobachte, ob eine Reaktion mit der Säure eintritt.

7 Notiere, ob und gegebenenfalls welche Reak-tion zu beobachten ist. siehe Tabelle

untersuchter Stoff

Mehl Gips Zucker Salz Wachs Kokosfett Kalk

optische Ei-genschaften

wollweiß, matt, staub-fein

grauweiß, matt, staub-fein

weiß, glänzend, kristallin

weiß, glänzend, kristallin

weiß, matt, amorph/ klumpig

weiß, matt, brocken

wollweiß, matt, staubfein

Löslichkeit/ Verhalten in Wasser

trüb, unlös-lich, sinkt

trüb, unlös-lich, sinkt

löslich löslich unlöslich, schwimmt

unlöslich, schwimmt

unlöslich, sinkt

Schmelztem-peratur in °C

keine 1460 185 801 ≈ 55 ≈ 24 825

Verhalten mit Säure

keine Reak-tion

keine Reak-tion

keine Reaktion

keine Reaktion

keine Reak-tion

keine Reaktion

Gasentwicklung

82 NATURA_LB_5_Bayern_049407 Illustrator: Woflgang Herzig, Essen

Man unterscheidet physikalische, chemische und physiologische Stoffeigenschaften.

Einige der physikalischen Stoffeigenschaften werden in Kapiteln bereits angesprochen. Dazu gehören die Dichte, die Wärmeleitfähigkeit, der Aggregatzustand (fest, flüssig, gasförmig) bei ei-ner bestimmten Temperatur, die Schmelztempe-ratur und Siedetemperatur sowie die Löslichkeit. Auch die Farbe und die Oberflächenspannung sind physikalische Stoffeigenschaften.Neu auf dieser Doppelseite sind die Überprüfun-gen der Magnetisierbarkeit und der elektrischen Leit fähigkeit. Speziell für Feststoffe gibt es noch weitere physikalische Stoffeigenschaften: die Verformbarkeit, der Oberflächenglanz und die Härte.

Bei chemischen Stoffeigenschaften geht es um das Verhalten von Stoffen bei chemischen Reaktionen. Hierzu gehören die Reaktionsfähig-keit mit Sauerstoff (Brennbarkeit), aber auch das Verhalten mit anderen Stoffen wie Wasser, Säuren, Basen, Metallen, Salzlösungen oder mit Nachweis-Reagenzien wie Lackmus. Auch die Korrosionsbeständigkeit, also die Stabilität ge-genüber Wasser, feuchter Luft und Salzlösungen ist eine chemische Stoffeigenschaft.

Als physiologische Stoffeigenschaften bezeich-net man „chemische und physikalische Stoffei-genschaften unter dem Aspekt der Wahrnehm-barkeit“, also Geruch und Geschmack, Toxizität (Giftigkeit) und biologische Wirkungen auf den Körper, wie z. B. Resorbierbarkeit.

Zusatzinformation

8 Lass dir von deinem Lehrer eine der Subs-tanzen in ausreichender Menge geben, ohne dass er dir sagt, welche. individuelle Lösung

9 Bestimme den unbekannten Stoff. Führe dazu die Versuche der Seiten 104/105 erneut durch und vergleiche deine Ergebnisse mit deiner Tabelle. individuelle Lösung

Film: FWU 4602773: Eigenschaften von StoffenLiteratur- undMedienhinweise

Piktogramme der Sinne



Stoffe untersuchen

1 Vervollständige den Lückentext.

Materialien wie Glas, Holz oder Kunststoff bezeichnen die Naturwissenschaftler als .

Sie haben unterschiedliche ,

welche man mit den prüfen kann.

2 Nenne Gegenstände im Alltag, die aus dem Stoff Glas bestehen.

3 Viele Stoffeigenschaften kann man mit den Sinnen erfassen. Fülle die Tabelle aus.

Sinn Stoffeigenschaften

4 Nicht alle deine Sinne kannst du gefahrlos einsetzen. Welche? Begründe!

5 Beschreibe mit eigenen Worten, wie du vorschriftsmäßig den Geruch eines Stoffes prüfst.

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84 NATURA_LB_5_Bayern_049407 Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen

7.1 Reinstoffe

ARBEITSBLATT Stoffe untersuchenLösungen

1 Materialien wie Glas, Holz oder Kunststoff bezeichnen die Naturwissenschaftler als Stof-fe. Sie haben unterschiedliche Stoffeigenschaften (Eigenschaften), welche man mit den Sinnen prüfen kann.

2 Fensterscheiben, Trinkgläser, Vasen, Brillengläser, Thermometer …

3

4 Den Geschmacksinn einzusetzen, ist in der Chemie verboten. Stoffe können giftig oder ätzend sein. Gerüche darf man nur ganz vorsichtig prüfen. Schädliche Dämpfe könnten die Nasenschleimhaut reizen oder zerstören.

5 Den Geruch eines Stoffes prüft man nie direkt an der Flaschenöffnung. Man hält die Flasche im Abstand zur Nase und fächelt sich den Geruch vorsichtig zu.

Praktische Tipps Die Erkundung der Stoffe und im Besonderen dieses Arbeitsblatt dienen zur Sprachförde-rung. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Stoffe, sammeln Eigenschaften und erwei-tern so ihren Wortschatz.

Zusatzinformation Der Geruchssinn (olfaktorische Wahrnehmung) ist der „direkteste“ menschliche Sinn. Während visuelle, akustische oder haptische Signale erst in der Großhirnrinde des Gehirns verarbeitet werden müssen, wirken Düfte im Gehirn direkt auf das „Limbische System“, in dem Emotionen verarbeitet werden.Die menschliche Erinnerung ist eng mit Düften und Gerüchen verknüpft. Ein Geruch kann urplötzlich in eine lang zurückliegende und längst vergessene Situation zurückversetzen. Ein Verlust des Riechsinns führt zu einer starken Beeinträchtigung der Lebensqualität.Man unterscheidet verschiedene Geruchsklassen:1. blumig (z. B. Rosen) 2. minzig (z. B. Pfefferminz)3. ätherisch (z. B. Fleckputzmittel, Birnen) 4. moschusartig (z. B. Moschus)5. campherartig (z. B. Mottenkugeln) 6. faulig (z. B. faule Eier – H2S)7. schweißig (z. B. Schweiß, ranzige Butter) 8. stechend (z. B. Essig)

Sinn Stoffeigenschaften

Geruch: stechend, blumig, muffig (s. u.)

Oberflächenbeschaffenheit: hart, weich, spröde, rau, glatt …

Farben Oberflächenbeschaffenheit: rau, glatt, glänzend, matt … Aggregatzustand: fest, flüssig

Geräusch/Klang: heller, dunkler Ton, laut, leise

Geschmack: süß, sauer, bitter, salzig, umami

7.1 Reinstoffe



Einstieg/Motivation Leitfragen• Was bedeutet der Begriff „Dichte“?• Wie hängen Volumen, Masse und Dichte zusammen?Methodenauswahl• Die Lehrkraft stellt die Frage „Was ist schwerer? Ein Sack Federn oder ein Sack Eisen?“ Sie

ruft im Klassengespräch das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler zum Thema „Dichte“ ab.• Die Geschichte von Archimedes (s. Lehrerband S. 86) wird erzählt. Die Schülerinnen und

Schüler wiederholen die gelernten Begriffe „Volumen“ und „Masse“.

Erarbeitung • Kubikzentimeterwürfel aus verschiedenen Materialien (z. B. Holz, Stahl, Styropor) werden gezeigt, in der Hand gewogen (Wiederholung „Schwerempfinden“) und anschließend wird die Dichte bestimmt (s. Praktische Tipps, Lehrerband S. 85).

• Die Begriffe „Masse“, „Volumen“ und „Dichte“ werden zueinander in Bezug gesetzt. Hierzu wird ggf. die Formel ρ = m / V bekannt gegeben.

Sicherung • Die Aufgaben im Schülerbuch werden bearbeitet. Im Klassengespräch werden die Lösungen besprochen. .

Vertiefung • In Gruppenarbeit werden „echte“ Silberketten „enttarnt“. Benötigte Materialien: „silberne“ Kette, Waage, 25-ml-Messzylinder, Wasser, Taschenrechner, Pipette. Durchführung: 1. Die Masse der Kette wird mit der Waage bestimmt. 2. Das Volumen der Kette wird bestimmt. Dazu werden genau 20 ml Wasser in den Messzylinder gefüllt und die Kette wird hineingelegt. Der Wasseranstieg in ml (entspricht cm3) ergibt das Volumen der Kette. 3. Die Dichte der „silbernen Kette“ wird berechnet.

• Der Einsatz des Arbeitsblattes „Dichten vergleichen“ (s. Lehrerband S. 86) bietet sich im Rah-men eines Projekt im Anschluss an die Behandlung der Dichte an.

[zu SB S. 106]

1 Plastik (PE) schwimmt auf dem Wasser, sinkt aber in Salatöl nach unten. Begründe diese Beobachtung. PE (PolyEthylen, Plastik) besitzt eine geringere Dichte als Wasser, aber eine höhere Dichte als Salatöl. Aus diesem Grund kommt es zur beschriebenen Beobachtung.

[zu SB S. 107 Praktikum]

1 Führe den Versuch durch und notiere deine Beobachtung. In Becherglas I sinkt die Kartoffelscheibe auf den Boden, in Becherglas II schwimmt die Kartoffelscheibe auf der Oberfläche und in Becherglas III „schwebt“ die Kartoffelscheibe in der Mitte der Wassersäule.

Lösungen

02 Gib eine Erklärung für deine Beobachtungen.

Reines Wasser und Salzwasser besitzen eine unterschiedliche Dichte. Durch das langsame Überschichten des Salzwasser mit Leitungs-wasser in Becherglas III wurde das Wasser nicht vermischt. Die Kartoffelscheibe besitzt eine geringere Dichte als Salzwasser, aber eine höhere Dichte als Leitungswasser. Daher befin-det sich die Kartoffelscheibe immer oberhalb der Salzwasserschicht.

3 Das Tote Meer ist wegen seines hohen Salz-gehaltes auch bei Nichtschwimmern beliebt. Begründe diese Aussage. Durch die hohe Dichte des Salzwassers bekommt der menschliche Körper einen zusätzlichen Auftrieb. Auch Nichtschwimmern ist es so möglich, an der Wasseroberfläche zu verweilen.

4 Fertige ein detailliertes Versuchsprotokoll an.

Großes ganz leicht, kleines ganz schwer [SB S. 106]

Praktikum: Dichte [SB S. 107]

Datum Name, Vorname Fragestellung: Welche Dichte besitzen Cent-Münzen? Materialien: Cent-Münzen, Waage, Messzylinder, Taschenrechner, Wasser Durchführung: In den Messzylinder wird eine bestimmte Menge Wasser eingefüllt. Anschließend werden eine bzw. mehrere Cent-Münzen in den wassergefüllten Messzylinder gegeben. Der Anstieg des Wasserspiegels wird ermittelt. Mithilfe der Waage kann die Masse der Cent-Münzen ermittelt werden. Aus den Werten der Masse und des Volumens der Cent-Münzen kann die Dichte bestimmt werden. Beobachtung: Zwei 2-Cent-Münzen wiegen ca. 6 g und besitzen ein Volumen von ca. 1 ml. Auswertung: Die Cent-Münzen besitzen eine Dichte von ca. 6 g/ml. (Hinweis: Die korrekte Dichte von Cent-Münzen ist mit 6,636 g/ml angegeben.)


Als klassische Einstiegsfrage dient: „Was ist schwerer? – Ein Sack Federn oder ein Sack Eisen?“ An diesem Beispiel lässt sich anschaulich erklären, dass die Masse nicht nur von der Men-ge bzw. dem Volumen, sondern auch von der Art des jeweiligen Stoffs abhängt.

Alternativ verfügt eine gut ausgestattete natur-wissenschaftliche Sammlung über verschiedene gleich geformte Körper (z. B. Quader), die aus verschiedenen Stoffen (z. B. Holz, Plastik, Glas, Aluminium, Eisen) bestehen. Auch hier können die Schülerinnen und Schüler den soeben be-schriebenen Zusammenhang gut erkennen.

Archimedes und die Krone des KönigsEines Tages sollte Archimedes prüfen, ob eine Krone, die sein König bei einem Goldschmied in Auftrag gegeben hatte, aus reinem Gold oder aus einer Gold-Silber-Legierung gefertigt wurde. Der König hatte dem Goldschmied einen Klumpen Gold gegeben, war aber misstrauisch geworden, ob dieser das ganze Gold verarbeitet oder mit Silber „gemischt“ hatte. Wog man Kro-ne und Goldklumpen auf einer Balkenwaage, so waren beide gleich schwer. Einschmelzen durfte Archimedes die Krone nicht, denn dem König gefielen die schönen Verzierungen. Er wollte sie behalten.Archimedes überlegte: „Wenn ein Teil des Goldes durch Silber ersetzt wurde, muss die Krone ein größeres Volumen als ein Goldbarren haben. Silber hat – bei gleicher Masse – ein größeres Volumen als Gold.“ Er erinnerte sich an das übergelaufene Wasser in der Badewanne, das sein Körper verdrängt hatte. „Wenn ich also den Goldklumpen in eine randvoll mit Wasser gefüllte Schüssel lege, läuft eine ganz bestimm-te Menge Wasser über. Auch wenn der Klumpen Gold die Form einer Krone hat – das Volumen ist das gleiche. Hat der Goldschmied aber Silber beigemischt, dann wird mehr Wasser verdrängt.“So konnte Archimedes den Betrug des Gold-schmieds beweisen. Die Krone verdrängte mehr Wasser als der Goldklumpen. Sie musste also aus einer Gold-Silber-Legierung bestehen.

Praktische Tipps

Die Dichte verschiedener StoffeDie Dichte ist eine spezifische Stoffeigenschaft, das heißt, dass jeder Stoff (z. B. Holz, Glas, Wasser, Stickstoff, Eisen) eine eigene spezifische Dichte hat. Die Dichte wird angegeben als Quoti-ent aus der Masse m und dem Volumen V eines Körpers. Die Dichte hat als Formelzeichen den griechischen Buchstaben ρ (Rho). Die Formel lautet: ρ = m / V. Die Einheit der Dichte ist g/cm3.

Die Dichte von Gold beträgt 19,3 g/cm3, die Dich-te von Silber 10,6 g/cm3, die Dichte von Eisen 7,87 g/cm3.

Die Dichte von Schokolade zu bestimmen, ist schwierig. Die Menge der Zutaten Kakao, Kakaobutter oder andere Fette, Zucker oder Süßungsmittel, Nüsse oder Früchte variiert von Hersteller zu Hersteller. Da die Rohstoffe Kakao oder Zucker teuer sind, setzen die Hersteller der Masse oft Luft zu. Die entstehenden Bläschen reduzieren die Dichte von Schokolade bis auf die Hälfte. Sie schmilzt leichter und schmeckt cremiger.

Zusatzinformation

Kubikzentimeterwürfel z. B. von Aug. HEDINGER GmbH & Co., Chemikalien und Lehrmittel, Postfach 60 02 62, 70302 Stuttgart (Wangen) Art.-Nr.: 412218 verschiedene Würfel zur Bestimmung der Dichte durch Wägen in einer Plastik-Schachtel, Material: Al, Cu, Fe, Messing, Pb, Zn, PVC und Holz

Literatur- und Medienhinweise

• Zusätzliches ARBEITSBLATT: „Das Ei-U-Boot“ Kapitel 7: Stoffe, 7.1 Reinstoffe

Daten auf DVD&



H Dichten vergleichen

Manche Menschen trinken gerne Wasser, andere lieber Apfelschorle oder Limonade. Mit diesem Versuch könnt ihr die Dichte von Getränken vergleichen. Material 100-ml-Bechergläser, Waage, verschiedene Getränke (alle müssen Zimmertemperatur haben) Durchführung 1. Wiegt zuerst die leeren Bechergläser und tragt die Werte in die Tabelle ein. 2. Füllt jeweils 100 ml des Getränks ein. 3. Wiegt die mit Getränk gefüllten Bechergläser und tragt die Werte in die Tabelle ein. 4. Berechnet für alle Stoffe die Masse, indem ihr die Masse des Becherglases von der Gesamtmasse subtra-

hiert.

Getränk Volumen (in ml)Masse des leeren Becherglases (in g)

Gesamtmasse (in g)

Masse des Lebens-mittels (in g)

100 ml

100 ml

100 ml

100 ml

100 ml

100 ml

1 Ergänze den Satz: Je größer die Masse, desto ist die Dichte.

2 Ordne die Getränke nach ihrer Dichte. größte Dichte → → geringste Dichte

3 Stelle eine Vermutung auf, warum die Dichte unterschiedlich ist.

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7.1 Reinstoffe

ARBEITSBLATT Dichten vergleichenLösungen

1 Ergänze den Satz: Je größer die Masse, desto größer ist die Dichte.

2 Individuelle Lösung je nach Auswahl der Getränke.

3 Die Dichte der Getränke hängt u.a. von ihrem Zuckergehalt ab. Die „Light“-Versionen sind statt mit Zucker mit Süßstoffen versetzt, somit ist ihre Dichte geringer.

Praktische Tipps Der beschriebene Versuch wird in Gruppen durchgeführt.

In der naturwissenschaftlichen Fachsammlung der Schule befindet sich vielleicht ein Aräometer. Dieses kann den Schülerinnen und Schülern als Messgerät zur Bestimmung der Dichte gezeigt werden. In Weinbaugebieten kennen einige dieses auch als „Oechsle-Waage“ zur Bestimmung des Mostgehalts (Zuckergehalt im Most). Brennen Eltern Schnaps, kennen die Kinder es als Messgerät zur Bestimmung des Alkoholgehalts. Mit der „Oechsle-Waage“ kann auch der Zuckergehalt von Cola und anderen Fruchtsäften ermittelt werden.

Zusatzinformation Aräometer Das Aräometer wird auch Dichtespindel genannt. Schon im 11. Jahrhundert beschrieb der arabische Wissenschaftler Alhazen dieses Messgerät und stellte eine Dichtetabelle von Flüssigkeiten auf. Das Prinzip folgt dem Gesetz von Archimedes: ein Körper taucht so weit in eine Flüssigkeit ein, bis die Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit der Gewichtskraft des eingetauchten Körpers entspricht. Je kleiner die Dichte der Flüssigkeit ist, desto tiefer taucht ein Körper gleichen Gewichts in diese ein. Anwendungen findet man in der chemischen Industrie, z.B. bei der Bestimmung der Konzentration von Salzlösungen, in Molkereien zur Bestimmung der Milchkonzentration, in Weinkellereien und Schnapsbrennereien sowie in der Kraftfahrzeugtechnik zur Kontrolle von Batteriesäure und Frostschutzmittel.

Dichten von Getränken Ein Spezialfall ist die „Oechsle-Waage“. Sie wurde vom Pforzheimer Goldschmied Ferdinand Oechsle um 1820 in Pforzheim entwickelt. Es ist ein Aräometer, mit dem der Zuckergehalt von Obstsäften bzw. von Traubenmost ermittelt werden kann.

Die Dichte des Getränks wird nicht nur durch den Zucker, sondern auch durch die anderen Inhaltsstoffe beeinflusst. Bei Cola sind dies u. a. Wasser (88 %), Zucker (10,6 %!), Zitronensäure (0,3 %), Coffein (0,02 %), Phosphorsäure (0,06 %) und Aromen aus ätherischen Ölen von Limo-ne, Orange, Muskat, Zimt und Koriander sowie Farbstoff E150 (Zuckerkulör). Die Firma Coca Cola beruft sich immer noch auf ihr Geheimrezept.Ein Liter Cola enthält 40 Stück Würfelzucker, das sind 120 g Zucker!

Cola „light“ enthält zwei künstliche Süßstoffe:Cyclamat (E 952): kalorienfrei, 30-mal süßer als Haushaltszucker, schnell einsetzende Süß-kraft, die aber auch schnell wieder nachlässt, kann vom Körper nur begrenzt aufgenommen werden, größtenteils durch den Stuhl ausgeschieden, in hohen Konzentrationen metallischer NachgeschmackAspartam (E 951): nicht ganz kalorienfrei, 200-mal süßer als Haushaltszucker, wird vollstän-dig im Magen abgebaut, Nebenwirkungen: Kopfschmerzen, Schlaflosigkeit, Durchfall und ÜbelkeitDichtewerte: Cola = 1,0389 g/cm3, Cola light = 0,890 g/cm3, Wasser bei 20 °C: 0,9982 g/cm3

Die Inhaltstoffe weiterer Getränke müssen auf den Flaschen angegeben sein.


7..2 Stoffgemische

7.2 Stoffgemische


Einstieg/Motivation Leitfragen • Wie unterscheiden sich Reinstoffe von Stoffgemischen? • Wie lassen sich Stoffgemische trennen?Methodenauswahl• Einstieg mit einer Auswahl unterschiedlicher Reinstoffe und Stoffgemische aus dem Alltag.

Der Lehrer bzw. die Lehrerin zeigt Zucker, Mehl, Salz, Gewürzmischung, Studentenfutter und Brausepulver in Originalverpackungen. Die Schülerinnen und Schüler sortieren die Stoffe nach eigenen Kriterien. Die Begriffe „Reinstoff“ und „Stoffgemisch“ werden eingeführt.

• Hypothesenbildung zur ersten Leitfrage. Beispielshypothesen: Reinstoffe sind reine Stoffe, Reinstoffe bestehen aus nur einem Stoff, Stoffgemische enthalten unterschiedliche Stoffe.

• Alternativ: Die Schülerinnen und Schüler zählen drei Bestandteile ihrer letzten Mahlzeit auf. Diese werden an der Tafel gesammelt und nach Reinstoffen und Stoffgemischen unter-schieden.

Erarbeitung • Mithilfe des Arbeitsblattes „Brause Pause“ (s. Lehrerband S. 90) finden die Schülerinnen und Schüler heraus, dass Brausepulver ein Stoffgemisch ist.

• Die Schülerinnen und Schüler lesen die S. 108 im Schülerbuch und beschreiben den Unter-schied zwischen Reinstoffen und Stoffgemischen. Dabei gehen sie auf die Unterscheidung zwischen homogenen und heterogenen Stoffgemischen ein.

• Die Aufgaben 1 und 2 im Schülerbuch werden bearbeitet.

Sicherung • Partnerarbeit: Die Schülerinnen und Schüler überprüfen das Gelernte mit dem Zusätzlichen Arbeitsblatt „Memory: Stoffe und Stofftrennungen“ (s. Daten auf DVD, Lehrerband S. 89).

Vertiefung • Die Schülerinnen bearbeiten das Zusätzliche Arbeitsblatt „Welches Stoffgemisch liegt vor?“ (s. Daten auf DVD, Lehrerband S. 89).

[zu SB S. 108]

1 Unter den folgenden Stoffen befinden sich Stoffgemische: Cola, Luft, Gold, Helium, Meerwasser, Nebel, Eisen. Nenne diese und begründe deine Auswahl. Stoffgemische sind: Cola (enthält gelösten Zu-cker und Farbstoffe, gelöstes Kohlenstoffdioxid, Wasser, usw.), Luft (enthält Sauerstoff, Stick-stoff, Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf, usw.), Meerwasser (enthält gelöste Salze) und Nebel (besteht aus Wassertröpfchen in der Luft).


1 Notiere deine Beobachtungen in einer Tabelle wie dieser. siehe Tabelle; die Lösung der ausgefüllten Tabelle ist individuell, je nach Art des Brause-pulvers.

Lösungen

02 Ordne die Stoffe, die du heraussortiert hast,

den in der Zutatenliste genannten Stoffen zu. Die Zuordnung der sortierten Stoffe ist indivi-duell, je nach Art des Brausepulvers. Beispie-le: Stoff A schmeckt sauer, daher ist es die Zitronensäure, Stoff B schmeckt süß, daher ist es die Saccharose/der Zucker, … .

3 Informiere dich über die Inhaltsstoffe des Brausepulvers und äußere Vermutungen über deren Bedeutung. Die Inhaltsstoffe sind individuell, je nach Art des Brausepulvers. Im Wesentlichen geht es um Stoffe, die Farbe und Geschmack erzeugen, Süße geben und das Sprudeln verursachen (meist Natron und Zitronensäure).

4 Begründe, warum es sich bei Limonade um ein Stoffgemisch handelt. Die Limonade enthält verschiedene Stoffe wie zum Beispiel Zucker, Zitronensäure und Was-ser. Daher ist sie ein Stoffgemisch.

Gemischt ist manchmal besser [SB S. 108]

Praktikum: Stoffgemische [SB S. 109]

Trennverfahren [SB S. 110/111]

Stoff Farbe Kristallform Löslichkeit Geschmack Ordne ich dem Inhaltsstoff ... zu

A ... ... ... ... ...

B ... ... ... ... ...

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


Sie können die Schülerinnen und Schüler auch auf eine Entdeckungstour durch den Klassen-

raum und die Schule schicken und nach Rein-stoffen und Stoffgemischen suchen lassen.

Praktische Tipps

StoffgemischeBrause ist ein schönes Beispiel für ein Stoff-gemisch aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler. Das Fachportal für die Getränke-wirtschaft definiert Brause als ein Erfrischungs-getränk, das Kohlensäure und Aroma- und Farbstoffe enthält. Seit Mitte des 19. Jahrhun-derts wird Brause industriell hergestellt. Neben Zucker, Natron und Zitronensäure enthielten die ersten Brausepulver verschiedene Fruchtsäfte. Bei Wasserzusatz zum Brausepulver entsteht durch die Reaktion der Säuren mit Natron Koh-lenstoffdioxid. Erst durch Robert Friedel mit der Robert Friedel GmbH wurde die Brause 1925 zu einem Kassenschlager mit den bis heute belieb-ten Geschmacksrichtungen Orange und Zitrone. Die erfolgreichste Form von Brause ist bis heute das Brausepulver. Daneben gibt es Brausestäb-chen und Brausebonbons. Das beim Auflösen des Brausepulvers entste-hende Kohlenstoffdioxid lässt sich mit folgen-dem einfachen Experiment nachweisen.

Experiment mit BrausepulverMaterial: kleines Becherglas, Teelicht, Wasser, Brause-pulverDurchführung: Ein kleines Becherglas wird zur Hälfte mit Was-ser gefüllt. Anschließend wird ein Teelicht auf die Wasseroberfläche gesetzt und entzündet. Nun gibt man ½ Päckchen Brausepulver in das Wasser. Das Wasser sprudelt und die Kerze geht aus. Erklärung: Das gebildete Kohlenstoffdioxid verdrängt den Sauerstoff, den die Kerze zum Brennen benötigt.

Hinweis: Dieser Versuch ist vergleichbar mit dem Versuch auf Seite 185 im Schülerbuch (Bau eines Modellfeuerlöschers). In beiden Versuchen wird Natriumhydrogencarbonat zum Löschen der Flamme benutzt. Im Versuch „Modellfeuer-löscher“ kommt dieses aus Backpulver, hier aus dem Brausepulver.

Zusatzinformation

[zu SB S. 110/111]

1 Vergleiche die verschiedenen Trennverfahren. Erstelle dazu eine Tabelle. siehe Tabelle

2 In Altpapier finden sich häufig Metallklam-mern. Diese sind störend für den Recycling-prozess. Erläutere eine Lösung für diesen Problem. Da Metallklammern häufig aus Eisen beste-hen, kommt als mögliches Trennverfahren das Magnettrennen in Frage. Während die Eisenklammern vom Magneten festgehalten werden, bleibt das Altpapier liegen. Zuvor ist es allerdings notwendig, das Altpapier zu zer-kleinern, damit sich die Metallklammern vom Papier lösen können.

Lösungen

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• Zusätzliches ARBEITSBLATT „Welches Stoffgemisch liegt vor?“ Kapitel 7: Stoffe, 7.2 Stoffgemische

• Zusätzliches ARBEITSBLATT „Memory: Stoffe und Stofftrennungen“ Kapitel 7: Stoffe, 7.2 Stoffgemische

Daten auf DVD &

Trennverfahren Trennen aufgrund unterschiedlicher ... Beispiel

Filtrieren Teilchengröße Kaffeepulver, Wasser

Dekantieren, Sedimentieren Dichte Sand, Wasser

Zentrifugieren Dichte Mehl, Wasser

Eindampfen Siedepunkte Salz, Wasser

Magnettrennen Magnetisierbarkeit Eisen, Sand



Brause Pause

Brausepulver schmeckt prickelnd, ein bisschen süß, ein bisschen sauer. Aber hast du die Bestandteile schon einmal mit der Lupe angeschaut?

Material schwarzes Tonpapier, Zahnstocher, ein Päckchen Brausepulver, Lupe

Durchführung a) Öffne das Päckchen mit dem Brausepulver und gib eine Portion auf das schwarze Tonpapier.

b) Betrachte das Brausepulver mit der Lupe und sortiere mit dem Zahnstocher die Bestandteile, die du er-kennst, in verschiedenen Ecken des Papiers.

c) Zeichne die verschiedenen Bestandteile.

1 Kreuze an: Brausepulver ist also ein

Reinstoff homogenes Stoffgemisch heterogenes Stoffgemisch

2 Du hast drei verschiedene Bestandteile des Brausepulvers erkannt. Nun kannst du dir dein eigenes Brausepulver herstellen. Verwende dazu nur saubere Geräte, die dein Lehrer aus seinem eigenen Haus-halt mitgebracht hat. ACHTUNG! Das Brausepulver darfst du nicht im Chemiesaal probieren. Material Glasschüsselchen, Teelöffel, Trichter, kleine Tüte, Etikett, Haushaltszucker mit Lebensmittelfarbe, Natron, Citronensäure

Durchführung 1. Schütte einen halben Teelöffel Natron in die Petrischale. 2. Gib einen Teelöffel Citronensäure dazu. 3. Gib drei Teelöffel gefärbten Zucker dazu. 4. Misch alles gut durch. 5. Füll dein Brausepulver mithilfe des Trichters in ein Tütchen. 6. Gestalte dein Etikett und klebe es auf das Tütchen.

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WALDME I ST ER

Z I T RONE

ORANGEH IMBEERE


7.2 Stoffgemische

ARBEITSBLATT Brause PauseLösungen

1 Reinstoff homogenes Stoffgemisch x heterogenes Stoffgemisch

2 individuelle Lösung

Praktische Tipps Die Regel, nichts im Chemiesaal zu verkosten, gilt auch beim Herstellen des Brausepulvers.Deshalb macht die Lehrkraft die Schülerinnen und Schüler zu Beginn des Versuchs darauf aufmerksam, dass das Stoffgemisch zwar im Chemiesaal (naturwissenschaftlichen Fach-raum) hergestellt, aber nicht probiert werden darf.Um das Brausepulver als Geschenk für Geschwister oder Freunde herzustellen, kann man Blanko-Etiketten mitbringen, die von den Schülerinnen und Schülern dann künstlerisch gestaltet werden können.Auch als Verkaufsprodukt bei Schulfesten u. Ä. können die „Brause-Pause-Päckchen“ verkauft werden. Dies ist mit der Schulleitung abzustimmen.Zur Vorbereitung des Versuchs mischt die Lehrkraft Haushaltszucker mit Lebensmittelfarbe. Dies geht am besten mit festem Lebensmittelfarbstoff (Pulver). Auch mit flüssigem Farbstoff ist eine farbige Mischung herzustellen. Dieses muss aber in einem Mörser mit Pistill vorge-nommen werden.Die Chemikalien Citronen- oder Weinsäure sowie Natriumhydrogencarbonat bezieht man am besten aus der Apotheke. Hier hat man die Sicherheit, dass die Zutaten hygienisch verpackt sind.Bei allen Geräten ist dafür zu sorgen, dass sie sauber und für den Einsatz von Lebensmitteln geeignet sind. Man kann auch Geräte aus dem eigenen Haushalt mitbringen. Bechergläser oder Mörser aus dem Chemiesaal sind nicht geeignet.Gefährdungsbeurteilung beachten.

Zusatzaufgaben Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) hat den Trivialnamen Natron. Es ist das Natriumsalz der Kohlensäure. Die Verbindung sollte nicht mit Natriumcarbonat (Soda, Summenformel Na2CO3) verwechselt werden. Veraltete und chemisch nicht korrekte Trivialnamen sind auch „doppeltkohlensaures Natron“ und „Natriumbicarbonat“.Im Handel findet man Natriumhydrogencarbonat auch unter den Bezeichnungen „Speise-soda“, „Backsoda“, „Speisenatron“ sowie unter den Markennamen „Bullrich-Salz“ und „Kaiser Natron“. Es ist ein vielseitig verwendeter Stoff: Natron ist ein Triebmittel beim Backen, es befindet sich in Zahnpasta, dient als Mittel gegen Sodbrennen und ist Bestandteil von Feuer-löschpulvern.

Citronensäure, auch umgangssprachlich Zitronensäure, wurde ursprünglich aus Zitrusfrüch-ten gewonnen. Heute wird sie industriell hergestellt. Sie bildet rhombische Kristalle. Auch dieser Stoff ist vielseitig einsetzbar: als Reinigungsmittel wie z. B. zum Entkalken von Kaf-feemaschinen, Rostentferner und Wasserenthärter. Citronensäure ist auch Bestandteil von Cremes und Sprays gegen Fußpilz und von einigen Kosmetika.


7.2 Stoffgemische



Einstieg/Motivation LeitfrageWelche Bedeutung und Einsatzmöglichkeiten haben Trennverfahren.Methodenauswahl• Der Lehrer bzw. die Lehrerin präsentiert ein Sand-Wasser-Gemisch im Becherglas. Der Lehrer

bzw. die Lehrerin informiert die Schülerinnen und Schüler über den letzten Badeurlaub am Meer. Die Schülerinnen und Schüler werden aufgefordert, einen Versuchsaufbau zur Tren-nung des Sand-Wasser-Gemisches zu entwickeln.

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler führen das Praktikum auf den Seiten 112/113 im Schülerbuch durch.

Sicherung • Erstellen eines Tafelbildes zum Praktikum auf Seite 112/113 im Schülerbuch.

Vertiefung • Gemeinsames Besprechen des Arbeitsblattes: „Filtrieren — ein wichtiges Trennverfahren nicht nur im Labor“ und ggf. korrigieren (s. Lehrerband S. 569).

[zu SB S. 112/113 Praktikum]

1 Ergänze die Anzahl der jeweiligen Bestand-teile deines Müslis in der Tabelle in deinem Heft. siehe Tabelle

2 Erstelle ein Kreisdiagramm zur Darstellung der prozentualen Zusammensetzung deines Müslis. siehe Abbildung

3 Erstelle beschriftete Skizzen zur Durchfüh-rung dieses Experimentes in deinem Heft. siehe Abbildung

Lösungen

Praktikum: Trennverfahren [SB S. 112/113]

Bestandteil Rosinen Bananen-stücke

Mandeln Haselnüsse Haferflocken Sonnenblu-menkerne

Anzahl 15 13 4 47 47 18

Rosinen

Bananenst.

Mandeln

HaselnüsseHaferflocken

Sonnenblumen-kerne

Magnetscheiden restlichesGemenge

im Erlenmeyer-kolben mit

Wasser versetzen

Suspension

Faltenfilter

Salz-kristalle

Erlenmeyer-kolben

Salzlösung (Filtrat)

Filtrat

Herd-platte

TrichterSand-rückstand

Erlenmeyerkolben mit Salzlösung und Sand

Magnet

Uhrglas

Eisenspäne

Eisenspäne-Sand-Salz-Gemenge


Damit beim Filtrieren mit einem Rundfilter dieser nicht reißt und sich sowohl das Filtrat als auch der Rückstand in Reinform gewinnen lassen, sollte auf die richtige Falttechnik des Filterpapiers geachtet werden. Das Filterpapier wird zuerst zur Mitte hin gefaltet, sodass der Filter in zwei gleich großen Teilen vorliegt. An-schließend werden die Ecken des Filterpapiers zueinander gefaltet, sodass sich die Flächen des Filters vollständig bedecken. Nun kann der Filter von oben aufgedrückt wer-den, um mit der Spitze in den Trichter zu passen. Damit der Filter im Trichter besser hält, kann

Praktische Tipps das Filterpapier leicht mit Wasser (bei analytisch genauen Untersuchungen mit destilliertem Wasser) angefeuchtet werden.

Lösungen

Bartenwale bevorzugen kleine garnelenförmige Krebstiere als Nahrungsquelle. Man bezeichnet sie als „Krill“. Sie schweben in Schwärmen im Meerwasser und sind Teil des Planktons (Zoo-planktons). Die stärkste Krillkonzentration findet sich in einem 600 Seemeilen breiten Streifen in der Nähe der Antarktis. In dieser Region sind viele Walfänger unterwegs, da sie als die „Spei-sekammer der Wale“ gilt („Whales‘ Larder“). 1986 wurde vom IWC (Internationale Walfang-komission) ein weltweites Fangverbot von Walen in Kraft gesetzt. Einige wenige Länder legten

fristgerecht Einspruch ein, sodass sie juristisch nicht an das Verbot gebunden sind. So ist zum Beispiel seit 1993 in Norwegen der Walfang wieder erlaubt. In Japan ist der Walfang zwar zu wissenschaftlichen Zwecken zugelassen, doch wird vermutet, dass dies nur ein Vorwand für die kommerzielle Waljagd ist. Auch in Island wird der Walfang gestattet. Seit 2006 findet dort der kommerzielle Walfang wieder statt. Weltweit treffen Walfanggegner und -befürworter in Aus-einandersetzungen regelmäßig aufeinander.

Zusatzinformation

4 Benenne die Trennverfahren. Magnetscheiden; Filtration; Verdampfen (Kris-tallisieren)

5 Überlege dir eine Variante des gleichen Ex-perimentes, falls dir zu dessen Durchführung kein Filterpapier zur Verfügung steht. Anstatt über Filtration: Sedimentieren und Dekantieren.

6 Erstelle beschriftete Skizzen zum Experiment-verlauf in deinem Heft. siehe Abbildung

Magnet

Eisen-späne

Auto-schrott

Salzlösung

restliches Kunststoffgemisch

PVC-Anteil

Wasser

PS

PE

7 Stelle eine begründete Hypothese zur Durch-führbarkeit dieses Verfahrens auf einem Schrottplatz auf. Eine Durchführbarkeit dieses Experiments auf einem Schrottplatz und in der dort anfallen-den Größenordnung wäre sehr unrentabel, da enorm große Volumina an Salzlösungen hergestellt und auch gelagert werden müssten. Weiterhin müssten die einzelnen Kunststoffe als Reinstoffe vorliegen um eine optimale Trennung zu ermöglichen.



Filtrieren — ein wichtiges Trennverfahren nicht nur im Labor

Sonntagmorgen. Du hast ausgiebig Zeit zum Frühstücken. Aus der Küche duftet es schon herrlich. Deine Mutter hat für die Erwachsenen Kaffee gekocht, für dich bereitet sie Tee zu. Bei beiden Getränken handelt es sich um Stoffgemische.

1 Ordne die Stoffe sinnvoll an. Kaffeepulver, Teeblätter, Wasser, Wasser, Tee, Kaffee + 1 + 1

2 Nenne die Trennmethode, die man einsetzt, um Kaffee trinken zu können. Rahme sie ein und begründe. Auslesen – Sieben – Dekantieren – Sedimentieren – Filtrieren – Eindampfen

3 Du möchtest aus Kaffeepulver und heißem Wasser einen trinkbaren Kaffee herstellen. Beschreibe alle Materialien und deine Vorgehensweise in der richtigen Reihenfolge. Benütze die naturwissenschaft-lichen Fachbegriffe Stoffgemisch, Filtrieren, Filterpapier, Rückstand, Filtrat, Lösung.

4 Um die Flüssigkeit Kaffee vom Kaffeesatz zu trennen, kannst du auch andere Methoden anwenden, bei denen du aber etwas Geduld brauchst.

a) Nenne sie.

und

b) Begründe, welche Stoffeigenschaft du dir dabei zunutze machst.

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7.2 Stoffgemische

ARBEITSBLATT Filtrieren — ein wichtiges Trennverfahren nicht nur im Labor

Lösungen 1 Kaffeepulver + Wasser 1 Kaffee. Teeblätter + Wasser 1 Tee

2 Filtrieren Man muss den Kaffee filtrieren, damit das Kaffeepulver als Rückstand im Filterpapier

zurückbleibt.

3 Individuelle Lösung Beispiel: Zum Kaffeekochen brauche ich den Feststoff „Kaffeepulver“ und das Lösungs-mittel „heißes Wasser.“ Das Kaffeepulver schütte ich in den Filter, in dem sich ein Filter-papier befindet. In der Glaskanne unter dem Filter sammelt sich die Lösung, das Filtrat, der Kaffee. Im Filterpapier bleibt der Kaffeesatz als Rückstand übrig.

4 a) Sedimentieren und Dekantieren b) Teilchengröße und Dichte

Praktische Tipps Will man den Vorgang des Filtrierens von Kaffee mit den Schülerinnen und Schülern lebens-nah nachvollziehen, kann die Lehrkraft mit der Klasse in die Schulküche oder Mensa gehen und dort Kaffee oder Tee kochen. Dort ist auch das Problem des Essens und Trinkens im Fachraum nicht gegeben. Es sind nur die Hygienestandards einzuhalten. Beim Teekochen ist das Filtrieren oft ein Sieben (Teesieb). Beide Vorgänge können miteinander verglichen werden.Den Schülerinnen und Schülern werden die unterschiedlichen Filterpapierarten vorgeführt und diese mit dem Filterpapier in Kaffeemaschinen verglichen.

Zusatzinformation Filtrieren ist die Trennung eines unlöslichen Feststoffs von einer Flüssigkeit. Die Flüssigkeit, die aus sehr kleinen Teilchen besteht, fließt ohne Probleme durch das Filterpapier. Dabei ist auf die Porengröße des verwendeten Filtermaterials zu achten. Zurück bleibt der aus größeren Teilchen bestehende Filterrückstand. Die Aromastoffe des Kaffeepulvers bzw. der Teeblätter durchdringen die Poren des Filterpapiers und gehen im Wasser in Lösung. Anwendungsbeispiele des Filterns von Flüssigkeit-Feststoff-Gemischen sind das Filtrieren von aufgebrühtem Tee und Kaffee, die Reinigung von kaltgepresstem Olivenöl, die Meer-wasserentsalzung und die Dialyse bei Nierenpatienten.Auch können Feststoffe aus Gasen herausgefiltert werden, wie z. B. beim Abtrennen von Ruß-partikeln in Dieselmotoren (Rußpartikelfilter) und der Trennung von Staub und Luft durch den Filter im Staubsauger.

Je nach Anwendung wird Filterpapier mit unterschiedlichen Porengrößen eingesetzt. Damit sind die Papiere für unterschiedlich grobe Filterrückstände geeignet. Auch ist die Schnellig-keit der Filtration von der Porengröße abhängig. Schwarzbandfilter eignen sich für grobe Niederschläge (schnelle Filtration), Weißbandfilter für feinere Niederschläge (mittelschnelle Filtration) und Blaubandfilter für sehr feine Niederschläge (langsame Filtration).


7.2 Stoffgemische


Einstieg/Motivation Leitfragen • Wie kann man Müll richtig trennen? • Woraus besteht ein Getränkekarton?Methodenauswahl• Die Lehrkraft präsentiert verschiedene leere Verpackungen, die im Gelben Sack entsorgt

werden. Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass im Gelben Sack verschiedene Stoffe gesammelt werden. Die Trennung nach unterschiedlichen Eigenschaften wird genannt.

• Die Schülerinnen und Schüler überlegen, wie diese Stoffe in Müllverarbeitungsanlagen getrennt werden können, um sie anschließend zu recyceln.

Erarbeitung • Im Klassenverband wird die Seite 114 im Schülerbuch gemeinsam gelesen. • Die Lehrkraft verteilt an verschiedenen Stationen im Fachraum Abbildungen von verschiede-

nen Gegenständen oder die entsprechenden Realgegenstände: leere Getränkekartons, leere Weißblechdosen, Alufolie, Verpackungsfolie und Schraubdeckel. Auf einem Laufzettel werden folgende Fragen aufgeführt: 1. Wie heißt der Gegenstand? 2. Wozu benutzt man den Gegen-stand? 3. Welche Eigenschaft des Gegenstandes wird zur Mülltrennung ausgenutzt? 4. Wie viele Fraktionen erhält man, wenn alle Gegenstände voneinander getrennt werden? (s. Praktische Tipps, Lehrerband S. 97).

• In Partner- oder Kleingruppenarbeit wird das Praktikum: „Stark im Verbund“ durchgeführt (s. Schülerbuch S. 115).

Sicherung • Vortrag der Ergebnisse aus dem Praktikum.

Vertiefung • In Partnerarbeit beschreiben die Schülerinnen und Schüler den Kreislauf der Wiederverwer-tung von Glas.

• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten das Arbeitsblatt „Durch Bewegung zum Wissen – Aufbau eines Getränkekartons“ (s. Lehrerband S. 98 und Praktische Tipps, Lehrerband S. 97).

Stabilität [SB S. 114]

Praktikum: Stark im Verbund [SB S. 115]

[zu SB S. 114]

1 Getränkekarton oder Glasflasche? — diskutie-re Vor- und Nachteile. Erstelle eine Tabelle. siehe Tabelle

2 Ein Strohhalm ist recht dünn, kann dafür sehr hoch werden und sogar noch die schwe-re Getreideähre tragen. Informiere dich über seinen Bau und vergleiche mit der Konstrukti-on eines Fernsehturms. Beide haben z. B. einen runden Querschnitt und können Belastungen von allen Seiten gut standhalten. Beide sind hohl, das erspart viel Gewicht. Beide bestehen aus elastischen Verbundmaterialien: Der Turm aus Stahlbeton und der Halm aus Zellulosefasern, die durch Kittsubstanzen verbunden sind.

Lösungen

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1 Ermittle die Belastung (in Kilogramm), die die vier Eierhälften gerade noch tragen können, ohne zu brechen. individuelle Ergebnisse

2 Ermittelt, welche Art Halme und welche Kons-truktion die größte Belastung ertragen. Individuelle Ergebnisse. Im Allgemeinen sind Strohhalme den Kunststoffhalmen überlegen, da sie leichter und besser strukturiert sind. Ge-wölbekonstruktionen mit Gitterabstützungen tragen mehr Last, vor allem, wenn die Streben so konstruiert sind, dass sie die auftretenden Druckbelastungen abstützen.

3 Vergleicht die Konstruktionen und begründet ihre Belastbarkeit. individuelle Lösung

Eigenschaften des Kartons

Eigenschaften der Flasche

geringes Gewicht schwer

geringe Transportkosten höhere Transport-kosten

Schutz des Getränkes vor Licht

kein Lichtschutz

Wiederverwendung unmöglich

Mehrwegsystem

Recycling schwierig (Müll)

Einschmelzen möglich

NATURA_LB_5_Bayern_04940798

Stationen mit RealgegenständenDie leeren Verpackungen aus dem Gelben Sack müssen vor der Präsentation im Unterricht gespült werden. Um einen reibungslosen Unter-

richt zu gewährleisten, sollten die Abbildungen oder Realgegenstände zur Erarbeitung des Textabschnittes „Trennung nach Eigenschaften“ mehrfach im Unterrichtsraum ausgelegt werden.

Praktische Tipps

www.getraenkekarton.dewww.tetrapak.com/dewww.verbraucherzentrale.de, Stichwort: Einwegpfand

Filme: FWU 4602377: Recyclingverfahren FWU 4611002: Checker Can: Der Müll-Check FWU 4611065: Recycling — Vom Müll zum Rohstoff

Literatur- undMedienhinweise

© Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2017 | www.klett.de | Alle Rechte vorbehalten.Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten.

Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen 99

Durch Bewegung zum Wissen — Aufbau eines Getränkekartons

1 Lies dir zuerst an deinem Platz den Textabschnitt „Unzertrennliche Schichten“ im Schülerbuch S. 337 durch. Gehe anschließend nacheinander zu den vier ausgehängten Plakaten und entscheide dich je-weils für den richtigen der beiden angegeben Sätze. Notiere die drei Buchstaben, die du vor dem Satz findest, und trage diese in die Tabelle ein. Wenn du dir nicht sicher bist, dann gehe zu deinem Platz zurück und lies nochmal im Schulbuch nach. Buchstaben ungeordnet:

2 Bringe die Buchstaben in die richtige Reihenfolge und du erhältst ein Lösungswort, das zum Thema passt. Buchstaben geordnet:

3 Getränkekartons bestehen aus unterschiedlichen Schichten. Vergleiche die beiden Getränkekartons und finde einen Zusammenhang zwischen dem Aufbau und der Verwendung der Getränkekartons.

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Frischmilch

Karton 80 %Polyethylen 20 %

H-Milch

Karton 75 %Polyethylen 21 %Aluminium 4 %

INFOBOX

Rohmilch:Milch, welche nicht weiter verarbeitet wurde

Frischmilch: Keimarm, vitaminreich. Sie entsteht, wenn Rohmilch kurzund schwach erhitzt wird. Haltbarkeit: 6 bis 10 Tage,wenn sie gekühlt und ungeöffnet ist.

H-Milch: haltbare Milch, keimfrei, vitaminfrei.Sie entsteht, wenn Rohmilch längerund stark erhitzt wird. Haltbarkeit: mehrere Monate, wenn sie ungeöffnet ist.


7.2 Stoffgemische

ARBEITSBLATT Durch Bewegung zum Wissen — Aufbau eines Getränkekartons

Lösungen

1

2 MFR Verbundstoffe bestehen aus mindestens zwei verschiedenen Stoffen. EIT Die Kartonschicht verleiht dem Getränkekarton Stabilität. KEI Die Kunststoffschicht ist undurchlässig für Flüssigkeiten. EIH Die Aluminiumfolie schützt den Inhalt vor Licht und Sauerstoff. Lösung: MFR EIT KEI EIH 1 geordnet: Keimfreiheit

3 Der Getränkekarton für die Frischmilch besteht aus zwei Schichten Kunststoff und einer Schicht Karton. Der Karton sorgt für Stabilität, die Kunststofffolie hält die Packung dicht. Dagegen besteht der Getränkekarton für H-Milch aus Karton, Kunststoff und Aluminiumfolie. Da die Frischmilch nur 6 – 10 Tage hält, kann im Herstellungsprozess zur Kosteneinsparung auf die Alubeschichtung im Getränkekarton verzichtet werden. Dage-gen weist die H-Milch eine Haltbarkeit von bis zu mehreren Monaten auf. Die Alufolie garantiert die lange Haltbarkeit, da sie die Milch vor Sauerstoff und Licht schützt und somit die Vermehrung der Keime verhindert.

Recycling von GetränkekartonsAus recycelten Getränkekartons werden unterschiedliche Produkte hergestellt. Aus dem Zell-stoff der Kartonschicht werden Küchenrollen, Toilettenpapier, Servietten, Schreibpapier und andere Kartonagen hergestellt. Die Kunststoff-Aluminium-Mischung wird zur Energiegewin-nung verwendet. Das Aluminium wird in der Bauindustrie zur Zementherstellung eingesetzt. Auch für die Herstellung von Blumentöpfen, Eimern und Paletten kann die Kunststoff-Alumi-nium-Mischung verwendet werden.

Dosenpfand und MehrwegflaschenAm 01.01.2003 wurde das Dosenpfand in Deutschland eingeführt. Auf die meisten Getränke-dosen und Einwegflaschen aus Glas oder Plastik wurde ein Pfandbetrag in Höhe von 25 oder 50 Cent erhoben, je nach Volumen des Behälters. Ziel war die Förderung von Mehrwegfla-schen. Die damalige Bundesregierung wollte so eine Mehrwegquote von 80 % erreichen. Ab dem 1. Oktober 2003 wurden die Dosen zunächst nur im einschlägigen Fachhandel zurück-genommen und das Pfand ausgezahlt. Infolgedessen ging der Absatz der Getränkedosen von über 7,5 Mrd. im Jahre 2002 auf 0,1 Mrd. im Jahre 2005 zurück. Mittlerweile können die Pfandautomaten der Supermärkte neben Glas- und PET-Flaschen meist auch Dosen zurück-nehmen, sodass der Dosenverkauf im Jahre 2014 wieder auf 1,86 Mrd. Exemplare angestiegen ist. Dosen, auf die ein Pfand erhoben wird, sind besonders gekennzeichnet. Mittlerweile liegt der Anteil der Mehrwegflaschen bei etwa einem Drittel. Grund sind die sehr günstigen PET-Einwegflaschen für Mineralwässer und Erfrischungsgetränke, mit denen die Discounter seit Einführung des Dosenpfandes den Markt geflutet haben. Diese Flaschen sind robust, haben eine Wanddicke von weniger als einem Millimeter und ein Leergewicht zwischen 12 und 35 Gramm.

Zusatzinformation

AIT Verbundstoffe bestehen aus maximal zwei verschiedenen Stoffen.

MFR Verbundstoffe bestehen aus mindestens zwei verschiedenen Stoffen.

EIT Die Kartonschicht verleiht dem Getränkekarton Stabilität.

ALT Die Kartonschicht sorgt dafür, dass der Getränkekarton dicht ist.

KEI Die Kunststoffschicht ist undurchlässig für Flüssigkeiten.

CTU Die Kunststoffschicht schützt den Inhalt vor Licht und Sauerstoff.

AGF Die Aluminiumfolie verleiht dem Getränkekarton Stabilität.

EIH Die Aluminiumfolie schützt den Inhalt vor Licht und Sauerstoff.

7 Stoffe und Materialien - Klett · 2017-10-11 · 6 Beobachte, ob eine Reaktion mit der Säure 7...

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