Theresa Beck Sommersemester 2017 Klassenstufen 5 & 6 · Klassen 5 & 6 im Basiskonzept...

Schulversuchspraktikum

TheresaBeck

Sommersemester2017

Klassenstufen5&6

BrennbarkeitundLöslichkeit

1AufeinenBlick:

DiesesProtokollbeschäftigtsichmitdenEigenschaftenBrennbarkeitundLöslichkeit,die

dieBeschreibungeinesStoffesermöglichen.EswerdenzweiLehrerdemonstrationsver-

sucheundzweiSchülerversuchevorgestellt,diezurBehandlungderThematikeingesetzt

werdenkönnen.ZumgrößtenTeilwurdenAlltagschemikalieneingesetzt,umchemische

PhänomenemitderLebensweltderSchülerinnenundSchülerzuverknüpfen.

Inhalt

1 BeschreibungdesThemasundzugehörigeLernziele...............................................................1

2 RelevanzdesThemasfürSuSunddidaktischeReduktion.....................................................2

3 Lehrerversuche..........................................................................................................................................3

3.1 V1–Gummibärchen-Inferno......................................................................................................3

3.2 V2–BrennbarkeitvonFlüssigkeiten.....................................................................................6

4 Schülerversuche........................................................................................................................................9

4.1 V3–Salzbilder..................................................................................................................................9

4.2 V4–DieTäuschung.....................................................................................................................11

5 DidaktischerKommentarzumSchülerarbeitsblatt................................................................15

5.1 Erwartungshorizont(Kerncurriculum).............................................................................15

5.2 Erwartungshorizont(Inhaltlich)...........................................................................................17

1

1 BeschreibungdesThemasundzugehörigeLernziele

DasThemaBrennbarkeitundLöslichkeit ist imniedersächsischenKerncurriculumder

Klassen5&6imBasiskonzeptStoff-Teilchenzuverorten.ImBereichdesFachwissens

sollen die Schülerinnen und Schüler Stoffe anhand ihrer typischen Eigenschaften wie

BrennbarkeitundLöslichkeitbeschreiben.ZudieserThematikwerdenindiesemProto-

kollzweiLehrerdemonstrations-undzweiSchülerversuchevorgestellt.DieseVersuche

sollendabeihelfen,diefolgendenLernzielezuerreichen:

1. DieSchülerinnenundSchülerklassifizierenbrennbareundnichtbrennbareStoffeaufGrundlageeinesExperimentes.

2. DieSchülerinnenundSchülererläuterndieBegriffeübersättigteundungesättigteLösungaufphänomenologischerEbene.

3. DieSchülerinnenundSchülernennendasVerdampfeneinerSalzlösungalsMög-lichkeitderRückgewinnungdesFeststoffesSalz.

4. DieSchülerinnenundSchülerwendenihrVorwissenbezüglichdesTrennverfah-rensChromatografieanundplanendavonausgehendeinkleinesExperiment.

UnterdemBegriffBrennbarkeit verstehtmandieEigenschaft einesStoffesdurcheine

Zündquelle(z.B.einenGasbrenner)entflammtwerdenzukönnen.DieBrennbarkeitbil-

detsomitdieVoraussetzungfürdieVerbrennung.EineVerbrennungbezeichneteineche-

mischeReaktionbeidereineSubstanzmitOxidationsmitteln,wiez.B.Sauerstoff,unter

LeuchterscheinungundWärmeabgabereagiert.DieserZusammenhangwirddurchdas

Verbrennungsdreieckverdeutlicht:

Abb.1–Verbrennungsdreieck.[1]

DieEigenschafteinesStoffessichbeieinerbestimmtenTemperaturineinemLösungsmit-

telzulösen,bezeichnetdenVorgangderLöslichkeit.Eswirdzwischengesättigten,über-

sättigten und ungesättigten Lösungen unterschieden. Eine gesättigte Lösung entsteht,

2wenndiemaximaleMengeeinerSubstanzbeieinergegebenenTemperaturineinerbe-

stimmtenMengeeinesLösungsmittelsgelöstist.DieLöslichkeitistdabeiunabhängigvom

AggregatzustandderSubstanz.WirdweitereSubstanzhinzugegeben,setztsichdieseals

Bodensatzab,dasienichtmehrgelöstwerdenkann.DieseLösungwirdalsübersättigt

bezeichnet.UngesättigteLösungenenthaltennochnichtdiemaximaleMengeeinerSub-

stanz, die sich bei einer bestimmten Temperatur im vorgelegten Lösungsmittel lösen

würde.BeiweitererZugabelöstsichdieSubstanzimLösungsmittel,bisdieSättigunger-

reichtist.

DiePapierchromatografiebezeichneteinTrennverfahren,beidemeinStoffgemischauf-

grund unterschiedlicher Löslichkeiten seiner Bestandteile in einem vorgegebenen Lö-

sungsmittelundaufgrundunterschiedlicherAdsorptionendieserBestandteileamTrä-

germediumaufgetrenntwird.

Literatur:

[1] König, Felix, https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Verbrennungsdreieck-gross.png,

2006(zuletztabgerufenam25.07.2017,um15:57Uhr).

2 RelevanzdesThemasfürSuSunddidaktischeReduktion

SchülerinnenundSchülernwerdeninihremAlltagnahezutäglichmitdenPhänomenen

der Brennbarkeit und Löslichkeit konfrontiert; beispielsweise beim Entzünden einer

KerzeodereinerGartenfackel,beiderZugabevonSalzinheißesNudelwasserundbeim

LösenvonKakaoinderMilchamFrühstückstisch.DieseBeispielezeigen,welchehohe

RelevanzdasThemafürdieSchülerinnenundSchülerbesitzt.AufgrunddeshohenAll-

tagsbezugesbietetessichan,soweitmöglich,beidenExperimentenAlltagschemikalien

zuverwenden,damitdieSchülerinnenundSchülererkennen,dassChemiesie in ihrer

Lebensweltumgibt.

UnterBerücksichtigungderJahrgangsstufen,fürdiedieseVersuchegedachtsind,sollte

derchemischeHintergrundanvielenStellenstarkdidaktischreduziertwerden.Hinzu

kommt,dassdieStoffebeneandieserStellenochnichtverlassenwerdensollte.

33 Lehrerversuche

3.1 V1–Gummibärchen-Inferno

IndiesemVersuchsollgezeigtwerden,dassnichtbrennbareStoffe,wieeinGummibär-

chen,unterZugabevonz.B.Kaliumnitrat,dochbrennbarsind.AlsVorversuchsolltege-

zeigtwerden,dasseinGummibärchenohneweitereZusätzenichtbrennbarist.

Gefahrenstoffe

Kaliumnitrat H:272 P:210,221

Gummibärchen H:- P:-

Materialien:

StativmitKlammerundMuffe,Gasbrenner,Tiegelzange,großesDuran-Reagenzglas

Chemikalien:

Kaliumnitrat,einGummibärchen

Durchführung:

IneinemleichtschrägeingespanntenDuran-Reagenzglaswerden10gKaliumnitratüber

demGasbrennererhitzt,bisdiesesschmilzt.DiessollteimAbzugdurchgeführtwerden.

NachdemdasKaliumnitratgeschmolzenist,wirdunmittelbarmiteinerTiegelzangeein

Gummibärchenhinzugegeben.[1][2]

Beobachtung:

DasGummibärchenschmilztundhüpftimReagenzglasaufundab.Außerdemsteigtwei-

ßerRauchauf.Einschwarz-braunerSchaumentstehtunddehntsichnachobenaus.Der

SchaumwirdnacheinigerZeithart.

4

Abb.2-ZugabedesGummibärchenszurKaliumnitratschmelze. Abb.3-SchaumbildungundRauch-entwicklung.

FachwissenschaftlicheDeutung:

EinGummibärchenbesteht imWesentlichen ausZucker.AufgrundderhohenAktivie-

rungsenergie,diefürdieVerbrennungvonZuckeraufzubringenist,lässtsichdasGummi-

bärchenohneweitereZusätzenichtentzünden.ErstdurchdieZugabezueinerheißen

KaliumnitratschmelzebeginntdasGummibärchenzubrennen.[3]

BeiTemperaturenvonüber400°CzersetztsichdasKaliumnitratentsprechendfolgender

Reaktionsgleichung:[4]

2KNOe s → 2KNOg(s) + Og(g)

DerentstehendeSauerstoffermöglichtdieVerbrennungdesZuckers.Kaliumnitratwirkt

somitalsOxidationsmittel.

ZurAufstellungderReaktionsgleichungfürdieOxidationdesGummibärchensistdasent-

halteneZuckergemischvereinfachtalsGlucosedargestellt:

CiHkgOi s + 6Og g → 6COg g + 6HgO(g)

FürdieGesamtgleichungfolgtentsprechend:

12KNOe s + CiHkgOi s → 12KNOg s + 6COg g + 6HgO(g)

AndieserStelleistzuerwähnen,dassweiterhineineVielzahlvonmöglichenNebenreak-

tionendenkbarist.

DiebeiderReaktionentstehendenGaseerklärendieBewegungendesGummibärchens

imReagenzglas.

5DidaktischreduzierteDeutung:

EinGummibärchenbestehtimWesentlichenausZucker.NurdurchdieZugabedesKali-

umnitratskanndasGummibärcheninBrandgesetztwerden,dabeidemSchmelzenvon

Kaliumnitrat für die Verbrennungwichtiger Sauerstoff entsteht. Die Anwesenheit von

SauerstoffgiltnachdemVerbrennungsdreieckalsVoraussetzungfüreineVerbrennung.

DieheftigeReaktionistdurchdasFreiwerdenvonEnergiebeiderVerbrennungzuerklä-

ren.EsentstehenweiterhinGase,diedazuführen,dassdassichdasGummibärchenim

Reagenzglasbewegt.

Entsorgung:

DieEntsorgungderFeststoffrestedesEdukteserfolgtimSammelbehälterfürorganische

Feststoffe.DasReagenzglasmitdemReaktionsproduktistimSammelbehälterfürkonta-

minierteGlasabfällezuentsorgen,daesnichtgesäubertwerdenkann.

Literatur:

[1]Krätz,Otto,Kreißt,FriedrichR.:FeuerundFlamme,SchallundRauch.Schauexperi-

menteundChemiehistorisches.2.Auflage.Weinheim2008,S.127.

[2]Schmidkunz,Heinz:ChemischeFreihandversuche.Band1,1.Auflage,Köln2011,S.67.

[3] Kuhn, Isabell, http://www.chids.de/dachs/praktikumsprotokolle/PP0061Gummi-

baer_im_flammenden_Inferno.pdf(zuletztabgerufenam19.07.2017,um19:20Uhr).

[4] CHEMIE.DE Information Service GmbH, http://www.chemie.de/lexikon/Kalium-

nitrat.html(zuletztabgerufenam19.07.2017,um19:22Uhr).

Unterrichtsanschlüsse:

DiesesExperimentkönntealsProblemexperimenteingesetztwerden.DieVoraussetzung

dafürist,dassdieSchülerinnenundSchülervorherbereitseinExperimentdurchgeführt

haben,waszeigt,dasseinGummibärchennichtbrennbarist.AnhandihresVorwissens

könnendieSchülerinnenundSchülerdaraufhinzunächstnichterklären,warumdasGum-

mibärchenindiesemFalldochbrennt,wodurcheinkognitiverKonfliktentsteht.Dieser

mussineinemanschließendenUnterrichtsgesprächaufgelöstwerden,dasverdeutlichen

sollte,dassdasGummibärchenaufgrundderZugabevonKaliumnitratbrennbarist.

DasExperimentkönnteauchalsWunderexperimenteingesetztwerden,umdasInteresse

derSchülerinnenundSchüleramThemaBrennbarkeitzusteigern.

Esistzubeachten,dassderVersuchnichtmehrmitKaliumchloratdurchgeführtwerden

sollte,auchwennbeimEinsatzdiesesStoffesschönereEffekteerzieltwerdenkönnen.Die

6Kaliumnitratschmelzesolltenahezusieden,daansonstenkeineFlammenbildungerkenn-

barist.Hinzukommt,dassdasGummibärchenunmittelbarhinzuzugebenist,umeinzu

langesAusströmenvonSauerstoffzuvermeiden,wasdieHeftigkeitderReaktionabmil-

dernwürde.

3.2 V2–BrennbarkeitvonFlüssigkeiten

IndiesemVersuchsollgezeigtwerden,dasseinigeFlüssigkeitenbrennbarsind,während

sichanderenichtentzündenlassen.EreignetsichalsEinstiegsversuchsindieThematik

Brennbarkeit,dakeinVorwissenbenötigtwird.

Gefahrenstoffe

Butan-1-olH:226,302,318,315,335.

336

P:280,302+352,

305+351+338,313

Ethanol H:225 P:210

Wasser H:- P:-

Milch H:- P:-

Cola H:- P:-

Materialien:

5Abdampfschalen,Gasbrenner,5Pasteurpipetten,langeStreichhölzer

Chemikalien:

Butan-1-ol,Ethanol,Wasser,Milch,Cola

Durchführung:

Eswerdencirca2mLjederFlüssigkeitmiteinerPipetteinjeeineAbdampfschalegege-

ben.AnschließendwerdendieFlüssigkeitennacheinanderunterdemAbzugvorsichtig

miteinemlangenStreichholzentzündet.[1]

7Beobachtung:

Flüssigkeit Beobachtung

Ethanol brennbar,brenntrückstandslos,rußend

Wasser nichtbrennbar

Butan-1-ol brennbar,brenntrückstandslosmit

leuchtenderFlamme,rußend

Cola nichtbrennbar

Milch nichtbrennbar

Abb.4-BrennbarkeitdereinzelnenFlüssigkeiten.


EthanolundButan-1-olgehörenzurStoffgruppederAlkohole.Siebesitzendiefolgenden

Strukturformeln:

Ethanol Butan-1-ol

Allgemeingilt,jekurzkettigereinAlkoholist,destoleichterlässtersichverbrennen.Dies

erklärt,warumEthanolschnellerentzündlichist,alsButan-1-ol.Hinzukommt,dassdie

RußbildungunddieHelligkeitderFlammebeieinerVerbrennungmitderLängederKoh-

lenstoffkettedesAlkoholszunimmt.

Ethanol Wasser Butan-1-ol Cola Milch

8Butan-1-olbrenntmiteinerhellerenFlammealsEthanol(sieheAbb.3).Weiterhinistbei

derVerbrennungvonButan-1-oleineRußbildungerkennbar,währendEthanolnichtru-

ßendverbrennt.[2]

DidaktischreduzierteDeutung:

BeiButan-1-olundEthanolhandeltessichumAlkohole.AlkoholesindinderRegelbrenn-

bar.AbhängigvomAufbaudesAlkoholsunterscheidetsichdieFärbungderFlammeund

dieRußbildung.DieanderenStoffesindaufgrundihrerInhaltsstoffenichtbrennbar.

Entsorgung:

DieEntsorgungdesüberschüssigenEthanolsundButan-1-olserfolgtimSammelbehälter

fürorganischehalogenfreieLösungsmittel.DierestlichenFlüssigkeitenkönnenindenAb-

gussgegebenwerden.

Literatur:

[1]Bader,Hans-Joachim/Roter,Gabriele:Chemie.Stundenbilder,Experimente,Medien.

Band7:Materie/Stoffe-Reinstoffe-Stoffgemische.Köln1996,S.47.

[2]Müller,Michael,http://www.chempage.de/theorie/alkohole.htm(zuletztabgerufen

am20.07.2017,um22:01Uhr).


DiesesExperimentkannsowohlalsÜbungs-alsauchalsErarbeitungsexperimenteinge-

setztwerden.SofernesalsÜbungsexperimentverwendetwerdensoll,mussderBegriff

Brennbarkeitbereitseingeführtwordensein.Hinzukommt,dasseinÜbungsexperiment

lediglichzurVertiefungundFestigungeingesetztwerdensollte,wasvoraussetzt,dassbe-

reitseinähnlichesExperimentvondenSchülerinnenundSchülerndurchgeführtwurde.

BeimEinsatzdesExperimentesalsErarbeitungsexperimentistlediglichVorwisseninBe-

zugaufdieMethodenotwendig,dadieTheorieerstunterZuhilfenahmedesExperimentes

erarbeitetwerdensoll.

AlternativkönnendieStoffeEthanolundButan-1-oldurchhochprozentigeSchnäpseer-

setztwerden,umeinenhöherenBezugzurAlltagsweltderSchülerinnenundSchülerher-

zustellen,indemausschließlichAlltagschemikalienverwendetwerden.

94 Schülerversuche

4.1 V3–Salzbilder

BeidiesemVersuchsollgezeigtwerden,dassdurchdasEindampfeneinerSalzlösungder

FeststoffSalzzurückgewonnenwerdenkann.DieBegriffeübersättigteundungesättigte

LösungsollteninVorfeldeingeführtwordensein.

Gefahrenstoffe

Natriumchlorid H:- P:-

Wasser H:- P:-

Materialien:

Pinsel, schwarze Pappe, Föhn, ggf. Lupe, zwei Bechergläser (100mL), Pasteurpipette,

Glasstab,Spatel

Chemikalien:

Natriumchlorid,Wasser

Durchführung:

IneinBecherglaswerdenzu50mLWasser4SpatellöffelNatriumchloridgegeben,sodass

eineübersättigteSalzlösungentsteht.EswirdeinigeMalemiteinemGlasstabumgerührt.

MiteinerPasteurpipettewirddieSalzlösungabgezogenundineinzweitesBecherglasge-

geben.DerBodensatzbleibtimerstenBecherglaszurück.

MitHilfeeinesPinsels,der indieSalzlösunggetauchtwird,wirdeinBildaufeinStück

schwarzePappegemalt.DiesesBildmussggf.mehrfachnachgezeichnetwerden.

NachdemAuftragen auf diePappewirddasBild vorsichtig vonoben trockengeföhnt.

DazumusseingewisserAbstandeingehaltenwerden,damitdasBildnichtaufgrunddes

Luftstromsverläuft.DassichergebendeBildkannzusätzlichmiteinerLupebetrachtet

werden.[1]

10Beobachtung:

AufderPappewirddasgemalteBilddurcheinenweißenRückstandsichtbar.Außerdem

sindmitbloßemAugekleineKristalleerkennbar.

Abb.5–DasfertigeSalzbild.


WassermolekülelagernsichandasNatriumchloridgitteranundlöseneinzelneIonenaus

demIonengitter.DieserVorgangwirdalsHydratationbezeichnet.DieHydratationerfolgt

aufgrundvonelektrostatischenKräftenzwischengeladenenIonenunddenDipolender

Wassermoleküle.DurchdieseIon-Dipol-WechselwirkungentstehtdieersteHydrathülle

umeingelöstesIon.ÜberWasserstoffbrückenbindungenwerdenweitereHydrathüllen

gebildet.

EinegesättigteSalzlösungenthältdiemaximaleMengedesgelöstenSalzesbeieinerbe-

stimmtenTemperatur.WirdweiterhinSalzzugegeben,setztsichdiesesalsBodensatzab.

DieswirdalsübersättigteLösungbezeichnet.UngesättigteLösungenenthaltennochnicht

diemaximaleMengeeinerSubstanzbeieinerbestimmtenTemperatur.Wennweiterhin

Substanzzugegebenwird,löstsichdieseimLösungsmittelundesentstehtkeinBoden-

satz.[2]

DurchdieVerdampfungvonWasserkommteszueinemAggregatzustandswechsel.Das

Wassergehtvom flüssigen indengasförmigenZustandüberundströmt indieUmge-

bungsluftaus.NacheinigerZeitbleibenlediglichdieChlorid-undNatriumionenimBe-

cherglaszurück.AufgrundderherrschendenAnziehungskräftezwischendenIonenbildet

sichwiedereinIonengitterundderFeststoffwirdzurückgewonnen.


DurchdasFöhnendesBildesverdampftdasWasserderaufgetragenenSalzlösung.Sobald

dasBildvollständiggetrocknetist,bleibenlediglichdieSalzkristalleaufderPappezurück.

11Entsorgung:

DierestlicheLösungkannimAbgussentsorgtwerden.DiePappemitdenBildernkannim

Hausmüllentsorgtwerden.

Literatur:

[1] unbekannter Autor, https://www.uni-oldenburg.de/fileadmin/user_upload/che-

mie/ag/didaktik/download/Stationen_gesamt.pdf,S.3(zuletztabgerufenam18.07.2017,

um21:30Uhr).

[2] Schubert, Prof. Dr. Volker et. al., http://www.chemgapedia.de/vsen-

gine/vlu/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_7/vlu/salzloesun-

gen.vlu/Page/vsc/de/ch/11/aac/vorle-

sung/kap_7/kap7_5/kap7_52/kap7_52c.vscml.html (zuletzt abgerufen am 22.07.2017,

um12:50Uhr).


DiesesExperimentdientvorallemzurVorbeugungvonFehlvorstellungen.InBezugauf

dieLöslichkeitgehenSchülerinnenundSchüleroftdavonaus,dassdiegelösteSubstanz

„verschwindet“. Dieser Vorstellung kannmit Hilfe des Experimentes entgegengewirkt

werden,dadieSchülerinnenundSchülersehenkönnen,dassausderSalzlösungunter

VerdampfungdesWassersderFeststoffSalzzurückgewonnenwerdenkann.

FallsdieFehlvorstellungbeidenSchülerinnenundSchülernbereitsvorliegt,kanndasEx-

perimentauchalsProblemexperimenteingesetztwerden.DieSchülerinnenundSchüler

sindzunächstnichtinderLagedasPhänomenanhandihresfalschenVorwissenszuer-

klären.SpätestensinderDeutungmussindiesemFallunbedingtdieFehlvorstellungder

Schülerinnen und Schüler aufgelöst werden, sofern dies nicht durch das Experiment

selbstgeschieht.

4.2 V4–DieTäuschung

DerVersuch„DieTäuschung“sollzeigen,dasssichdieschwarzeFärbungeinesFilzstiftes

durchdieMischungmehrereFarbstoffeergibt,welcheaufgrundverschiedenerLöslich-

keitenaufgetrenntwerdenkann.DaszugrundeliegendeTrennungsverfahrenistdiePa-

pierchromatografie.DieSchülerinnenundSchülersolltenimVorfeldidealerweisebereits

dasTrennverfahrenChromatografiekennengelernthaben.

12Gefahrenstoffe

Wasser H:- P:-

Materialien:

Petrischale,schwarzeFilzstifte,zweiRundfilter,spitzerStift

Chemikalien:

Wasser

Durchführung:

AuseinemRundfilterwirdeinStreifenvon10cmLängeund2cmBreiteausgeschnitten.

MitHilfeeinesspitzenStifteswirdeinLochindieMitteeineszweitenRundfiltersgebohrt.

MiteinemschwarzenFilzstiftwirdeinKreisumdasLochherumgemalt.DerFilterpapier-

streifenwirdzusammengerolltundindasLochdesRundfiltersgesteckt.

EinePetrischalewirdetwazurHälftemitWassergefüllt.AnschließendwirdderRundfil-

ter auf die Petrischale gelegt, so dass der gerollte Filterpapierstreifen in dasWasser

taucht.DerRundfilterdarfallerdingsnichtindasWassergetauchtwerden.DasExperi-

mentsolltenunfürca.3-4Minutenbeobachtetwerden.

DasGleichekannmiteinemanderenschwarzenStiftwiederholtwerden.[1]

Beobachtung:

AufdemRundfiltersind,ausgehendvomschwarzenKreis,verschiedenbunteFarbzonen

sichtbar.BeiStift1(aufdemunterenBildaufderlinkenSeite)istamäußerenRandein

dunkelblauerRingerkennbar.BeiStift2(aufderrechtenSeite)befindetsicheinhell-

blauerRingamäußerenRand.

13

Abb.6–PapierchromatografieStift1und2.


DerschwarzeFilzstiftbestehtauseinerMischungverschiedenerFarbstoffe,diegemein-

sameineschwarzeFärbungergeben.DurchdiePapierchromatografiewerdendieFarb-

stoffeaufgrundihrerverschiedenenLöslichkeitenaufgetrenntundeinFarbmusterister-

kennbar.AlsstationärePhasewirdeinRundfilter(bestehendausCellulose)undalsmo-

bilePhasewirdWassereingesetzt.WassereignetsichalsLaufmittel,dasichdieFarbstoffe

derschwarzenFilzstifteindiesemlösen.DiemobilePhasebewegtsichaufgrundderKa-

pillarkräftevoninnennachaußenüberdiestationärePhase.NebenderLöslichkeitder

FarbstoffeistdieAuftrennungdieserauchabhängigvonihrerAdsorptionanderstatio-

närenPhase.JeschlechtereinFarbstoffanderstationärenPhaseadsorbiertundjebesser

erindermobilenPhaselöslichist,destoweiteristseineAuftrennung.Angewandtaufdas

obereBeispielbedeutetdies,dassderblaueFarbstoffgutlöslichinWasseristundnur

sehrschlechtandenFaserndesRundfiltersadsorbiertwird.[2]


Der schwarze Filzstift besteht aus verschiedenen Farbstoffen, die gemeinsam eine

schwarze Färbung ergeben. Diese Farbstoffe lösen sich inWasser undwerden unter-

schiedlichweitaufdemFilterpapieraufgetrennt,jenachdemwiestarkderjeweiligeFarb-

stoffamRundfilterhaftet(Adsorption)undwieguterinWasserlöslichist.DasVerfahren,

daszurAuftrennungderFarbstoffegenutztwird,nenntsichChromatografie.DadieAuf-

trennungaufPapierstattfindet,sprichtmanindiesemFallvoneinerPapierchromatogra-

fie.

14Entsorgung:

DerRundfilterkannimHausmüllentsorgtwerden.

Literatur:

[1]: Eisenbruch, Felix, http://www.elsenbruch.info/ch7_down/Station_Chromatogra-

phie.pdf(zuletztabgerufenam17.07.2017,um20:30Uhr).

[2]:Wiechoczek,Dagmar, http://www.chemieunterricht.de/dc2/chromato/pcallge.htm

2004,(zuletztabgerufenam22.07.2017,um13:26Uhr).


DerVersuchkannsowohlalsÜbungs-, als auchalsBestätigungsexperimenteingesetzt

werden.InbeidenFällensollteimVorfelddieChromatografiealsTrennverfahrenbehan-

deltwordensein.

FallsderVersuchdieFunktioneinesBestätigungsexperimentseinnehmensoll,wirdden

SchülerinnenundSchülernlediglicheineHypothesevorgegeben.Diesesollanhandeines

selbstgeplantenExperimentesbestätigtwerden.EsistandieserStelleimAnbetrachtder

KlassenstuferatsameineAuswahlanMaterialienzurVerfügungzustellen,damitdieEx-

perimentenichtineinekomplettfalscheRichtunggehen.EinBeispielfüreinensolchen

EinsatzliefertdasfolgendeArbeitsblatt.

SoferndieSchülerinnenundSchülereigeneschwarzeStifteverwendensollen,sollteun-

bedingtdaraufgeachtetwerden,dassdieFarbenwasserlöslichsind.

Arbeitsblatt

DieTäuschung

PaulleihtsichvonseinemFreundMax10Euro,damitersichinderPauseetwaszuessen

kaufenkann.DaMaxweiß,dassPaulmanchmalsehrvergesslichseinkann,schreibensie

aufeinemZettelmiteinemschwarzenStiftauf,wievielGeldsichPaulgeliehenhat.Zur

SicherheitunterschreibterdiesenZettelalsBeweis.

EinigeTagespäterkommtMaxaufPaulzuundzeigt ihmdenunterschriebenenZettel.

Stattden10Euro,dieerihmtatsächlichgeliehenhat,stehtdortnuneinBetragvon100

Euro.Er fordertPauldaraufhinauf,die100Eurozurückzuzahlen.Paul istsichabsolut

sicher,dasshieretwasnichtstimmenkann.BeiderBetrachtungdesZettelsfälltihmauf,

dassdieletzteNullmiteinemanderenStiftgeschriebenwurde,alsdierestlicheZahl.Er

hatdieIdee,alsBeweiseinePapierchromatografiederverschiedenenschwarzenStifte

durchzuführen.

Abb.1-DererinnerteZettel.Abb.2-DervermutlichmanipulierteZettel.

Ø Hypothese: Die letzte Nullwurde nachträglich hinzugefügt undmit einem anderen

schwarzenStiftgeschrieben.

Aufgaben:1. PlanegemeinsammitdeinerGruppeeinExperiment,wasdieobenstehendeHypothesebestätigt.NutztdafürdieaufdemLehrerpultausliegendenMaterialien.

2. a)ProtokolliertdieverwendetenMaterialien,dieDurchführungdesExperimentesundeureBeobachtungen.b)FasstdiewesentlichenAspekteaufeinerFoliezusammen,damiteinVertretereurerGruppeeureVorgehensweisepräsentierenkann.

(erstnachderPräsentationderErgebnissebearbeiten):3. a)BeurteilediePräsentationderanderenGruppenimKlassengesprächunterZuhilfe-nahmederbereitsbekanntenKriterienzurBewertungeinesVortrages.b)BewertedieExperimentederanderenGruppenimKlassengesprächdahingehend,obdieobengenannteHypothesedadurchbestätigtwerdenkann.

15

5 DidaktischerKommentarzumSchülerarbeitsblatt

DiesesArbeitsblattdientalsHinführungzudemobenbeschriebenenBestätigungsexpe-

riment„DieTäuschung“(sieheS.11ff.).DievonderLehrkraftvorgegebeneHypothese

sollanhandeinesselbstgeplantenExperimentesbestätigtwerden.Wünschenswertwäre

das Verifizieren der Hypothese durch den Einsatz einer Papierchromatografie. Dieses

VerfahrensolltedenSchülerinnenundSchülernandieserStellebereitsalsVorwissenbe-

kanntsein,umdenVersuchalsBestätigungsexperimentverwendenzukönnen.Durchden

EinsatzdiesesExperimentessollaufdieBedeutungderLöslichkeitfürdieChromatografie

eingegangenwerden,damitdieSchülerinnenundSchülerdieThemenbereiche„Trenn-

verfahren“und„Löslichkeit“miteinandervernetzenundihrbereitserlangtesWissenfes-

tigenkönnen.

DieverfolgtenLernzielelauten:

1. DieSchülerinnenundSchülerplanenselbstständigeineinfachesExperimentzur

Papierchromatografieundführendiesesdurch.

2. DieSchülerinnenundSchülerprotokollierendieErgebnisseihresExperimentes.

3. DieSchülerinnenundSchüler fassendieErgebnisse ihresExperimenteszusam-

men,umsieimPlenumzupräsentieren.

4. DieSchülerinnenundSchülerverallgemeinern,dassdieverschiedenenLöslichkei-

tenderimschwarzenFilzstiftenthaltenenFarbstoffewichtigfürdasVerfahrender

Papierchromatografiesind.

5. DieSchülerinnenundSchülerbewertendieExperimente ihrerMitschülerinnen

undMitschülerdahingehend,obsiezurBestätigungderHypothesebeitragen.

5.1 Erwartungshorizont(Kerncurriculum)

Aufgabe1:

Zunächstistzuerwähnen,dassderOperator,welcherinAufgabe1verwendetwurde,ei-

gentlichdemKompetenzniveauIIIzuzuordnenist.UnterderVorannahme,dassdieSchü-

lerinnenundSchülerbereitsmitdemThemaderChromatografievertrautsindundder

ZusammenhangzwischenChromatografieundLöslichkeitzumindestansatzweisebehan-

delt wurde, kann davon ausgegangen werden, dass lediglich Vorwissen reproduziert

wird.SomitkannderOperatorindiesemFalldemKompetenzniveauIzugeschriebenwer-

den.

16

DurchdenEinsatzdiesesVersucheswirddasBasiskonzeptStoff-Teilchenthematisiert.

DadiesesauchindenanderenAufgabeneingesetztwird,sollesnurandieserStelleeine

Erwähnungfinden.

DieAufgabe1ermöglichteineFörderungderKompetenzbereicheFachwissen,Erkennt-

nisgewinnungundBewertung.DerKompetenzbereichErkenntnisgewinnungwirddahin-

gehendgefördert,dassdieSchülerinnenundSchülerSicherheitshinweisebeachten,so-

wiesorgfältigihreigenesExperimentbeobachtenundbeschreiben.Weiterhinerkennen

sieeinfacheFragestellungen,diesiemitHilfederChemiebearbeitenkönnen.Indiesem

FallkönnensiedenBetrugaufklären,indemsiedaschemischeVerfahrenderPapierchro-

matografieanwenden.DurchdieEntstehungverschiedenerFarbzonenaufdemRundfil-

terkönnendieSchülerinnenundSchülererkennen,dasssichdieimFilzstiftenthaltenen

Farbstoffeunterschiedlichaufteilen.UnterRückbezugaufdieverschiedenenLöslichkei-

tenderFarbstoffekannderBereichdesFachwissensgefördertwerden,indemdieSchü-

lerinnenundSchülerStoffeanhandihrertypischenEigenschaftenbeschreibensollen.

Aufgabe2:

Der inAufgabenteil a) verwendeteOperator „protokollieren“ ist demAnforderungsni-

veau I zuzuordnen.Dieser Teil gehört prinzipiell zur Planung des Experimentes dazu,

wirdhieraberunterBerücksichtigungderJahrgangsstufenocheinmalexplizitaufgeführt.

DerOperator„zusammenfassen“,welcherinTeilb)verwendetwurde,gehörtzumAnfor-

derungsniveauII,daeinVerständnisdesExperimentesnotwendigist,umdieErgebnisse

aufdiewesentlichenAspektereduzierenzukönnen.

InAufgabenteila)wirdderKompetenzbereichKommunikationgefördert,dadieSchüle-

rinnenundSchülerihrExperimentprotokollierensollen.Weiterhinwirdauchindieser

AufgabederBereichderErkenntnisgewinnunggefördert,dafürdieProtokollierungeine

sorgfältigeBeobachtungundBeschreibungVoraussetzungist.

InAufgabenteilb)wirddieKommunikationskompetenzgefördert,danebenderZusam-

menfassungdesExperimentes auchdie PräsentationderErgebnisseBerücksichtigung

findet.

Aufgabe3:

DieverwendetenOperatoren„bewerten“und„beurteilen“sinddemKompetenzbereich

IIIzuzuordnen,dadieSchülerinnenundSchülerdieExperimentederanderenGruppen

hinsichtlichihrEignungzurBestätigungderHypothesebewertensollen.Dazuistesnötig,

dasssieihrWissenanwendenundineinenanderenZusammenhangstellen.

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DievorrangiggeförderteKompetenzistdiederKommunikation,dadieSchülerinnenund

SchülerchemischeSachverhaltefachgerechtformulierenkönnenmüssen,umdieExperi-

mentebeurteilenzukönnen.

InAufgabe3a)sollendieSchülerinnenundSchülerdiePräsentationenderanderenGrup-

penentsprechendvorhereingeführterKriterienzurBewertungvonPräsentationenbe-

urteilen.DieangesprochenenKriteriensindindividuellfestzulegen(beispielhafteKrite-

rien:Inhalt&StrukturdesVortrags,SpracheundVisualisierung).

5.2 Erwartungshorizont(Inhaltlich)

DieinAufgabe1erwarteteMusterlösungentsprichtdemaufS.11ff.beschriebenenVer-

such,weshalbdaraufandieserStellenichterneuteingegangenwerdensoll.DadieSchü-

lerinnenundSchülerselbstständigeinExperimentplanen,sindauchalleanderenExpe-

rimentezugelassen,diezurBestätigungderHypotheseführen.AuchfüralleanderenAuf-

gabenkannandieserStellenurschlechteineMusterlösungvorgegebenwerden,dadie

ProduktederSchülerinnenundSchülernichtvorherzusehensind.

Theresa Beck Sommersemester 2017 Klassenstufen 5 & 6 · Klassen 5 & 6 im Basiskonzept...

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