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Da mein Unterrichtsfach Chemie ist und Themen aus dem Bereich Physik, Erdkunde bereits
im Vorjahr behandelt wurden, habe ich versucht, Interessantes aus dem Chemiebereich
zu finden. Dieses erscheint mir auch deshalb wichtig,
weil die Entscheidung für das naturwissenschaftliche Profil bereits in der
Die vorliegenden Themen habe ich im Schuljahr 96/97 mit drei Gruppen von Sechstklässlern bearbeitet. Der Unterricht fand nachmittags als Blockstunde statt. Die Anzahl der Kinder lag zwischen 11 und 17. Gearbeitet wurde im Chemiepraktikumsraum, meist in Dreiergruppen. Die Arbeitsanweisungen wurden an die Tafel geschrieben, gemeinsam besprochen und dann ins Heft übertragen. Das Arbeitsmaterial wurde von den Schülerinnen und Schülern selbst aus den Schränken geholt und anschließend auch möglichst selbst gespült und weggeräumt. Beobachtungen wurden häufig durch Skizzen festgehalten, die auch an die Tafel gezeichnet wurden. Eine Zusammenfassung des Themas wurde meist erst nach Durchführung, Beobachtung und Auswertung der Versuche ins Heft geschrieben, wobei die Formulierungen mit der Klasse erarbeitet wurden.
Die vorgeschlagene Reihenfolge der einzelnen Themen kann und sollte an vielen Stellen durch Themen aus den anderen Naturwissenschaften ergänzt werden.
Dies ist die erste Unterrichtsstunde im Chemiepraktikumsraum.
In einer kurzen Gesprächsrunde sammeln wir die bereits behandelten Themen
und versuchen, den Begriff Naturphänomene nochmals zu erklären.
Man verrührt 20 g Weizen- oder Maisstärke mit 20 ml kaltem Wasser.
Die entstehende teigige Masse rührt man in 200 ml kochendes Wasser ein.
Um den Kleister haltbar zu machen, gibt man 0,6 g Salicylsäure zu.
Gemeinsam wird besprochen und an der Tafel notiert, welche Küchengerätschaften
benötigt werden. Anschließend sehen wir uns in den Schränken
des Praktikumsraumes nach geeigneten Geräten um. Diese werden ebenfalls an der Tafel aufgelistet.
Überschrift, Rezept und Geräteliste werden ins Heft übertragen.
Nach der Einteilung in Arbeitsgruppen und einer kurzen Besprechung des Arbeitsablaufes
holt jede Gruppe das benötigte Material und führt den Versuch durch. Danach werden die gemachten
Beobachtungen gemeinsam besprochen. Der Kleister wird in verschließbare Gläser gefüllt.
Zum Schluß wird gespült und aufgeräumt.
Natürlich muß der Kleister noch in dieser Stunde getestet werden!
Jeder legt zunächst sein mitgebrachtes Bildmaterial nach eigener Einschätzung auf den entsprechenden Thementisch: Feuer, Erde, Wasser, Luft. Anschließend werden die Bilder gemeinsam betrachtet und die Zuordnung diskutiert und evtl. geändert. Dabei sollen auch die Überschneidungen und Beschränkungen, die diese Einteilung mit sich bringt, deutlich werden.
Es werden Gruppen gebildet. Jede Gruppe entscheidet sich für ein Thema (je nach vorhandenem Material kann ein Thema auch mehrfach gewählt werden). Plakatkarton, Scheren, Wachs- oder dicke Filzstifte, der Kleister und das entsprechende Bildmaterial werden an die Gruppen verteilt.
Die fertigen Plakate werden im Klassenzimmer aufgehängt.
Die Erde ist vor ungefähr
Vor etwa
Vor etwa
Vor ca.
Die Abstammungslinie menschlicher Lebewesen können wir in groben
Zügen
Die westeuropäischen Neandertaler starben vor
Verschiedene Fragen werden gestellt und diskutiert:
Woher weiß man etwas über diese Zeit? (Ausgrabungen, Höhlenmalereien, Ötzi)
Wie änderte die Nutzung des Feuers die Lebensweise unserer frühen
Vorfahren? (Licht, Wärme, Ernährung)
Woher bekamen die Menschen Feuer und wie bewahrten sie es?
Wie machten die Menschen Feuer?
Wozu wurde und wird Feuer genutzt? (Herstellung von Tonfiguren, -ziegeln, -gefäßen,
Metallgewinnung, Glasherstellung,..., Dampfmaschine, Raketenantrieb)
(evtl. als Hausaufgabe: Feuer in Redewendungen)
Zur nächsten Stunde sollen alle etwa eine halbe Tüte brennbares Material aus der Natur zum Feuer machen mitbringen. An einem Grillplatz wollen wir ein Feuer selbst entzünden (Brennglas, Streichhölzer, Feuerzeug) und die Vorgänge bei der Verbrennung genau beobachten. Am Feuer sitzend kann man Märchen, Mythen oder etwas über das Brauchtum rund ums Feuer erzählen.
Jedes Kind bekommt eine Kerze und Streichhölzer. Die Kerze soll angezündet und einige Zeit beobachtet werden. Dann soll die brennende Kerze gezeichnet werden.
Wir sehen festes und flüssiges Kerzenwachs und zwei verschiedene Farbzonen der Flamme.
Lassen wir die Kerze lange brennen, so verschwindet sie.
Wozu dient der Docht? Wie brennt ein Docht ohne Wachs? Wie Wachs ohne Docht?
Öl-, Spiritus- und Gaslampen.
Der Docht saugt flüssiges Kerzenwachs nach oben. Dieses verdampft dort und
verbrennt anschließend.
In der Flamme gibt es unterschiedliche Temperaturzonen.
Eine Kerze braucht zum Brennen Luft.
Die Kerze braucht nur einen Teil der Luft, den Sauerstoff. Den Rest nennen wir Stickstoff.
Kerzenwachs und Sauerstoff verschwinden. Was wird daraus?
Es entsteht Wasser und Kohlenstoffdioxid.
Entstehung von Ruß.
Fast das ganze Jahr in Betrieb befindliche Kohlplatten liegen bei Heidenheim/Brenz, direkt an der schmalen Verbindungsstraße der beiden Ortsteile Rotensohl und Nietheim, im Wald. Eine Tafel mit Erklärungen und eine Grillstelle sind auch vorhanden.
Bereits vor Tausenden von Jahren haben die Menschen die Verwendbarkeit dieses Materials entdeckt. Zahlreiche Funde aus Ton hergestellter Gegenstände können uns etwas über das Leben unserer Vorfahren erzählen.
In Zusammenarbeit mit Kolleginnen oder Kollegen, die an der Schule Bildende Kunst unterrichten, kann ein einfacher Gegenstand aus Ton modelliert und gebrannt werden.
Vielleicht finden sich in der Umgebung auch Tonvorkommen, so daß man sich gemeinsam mit den Kindern das Ausgangsmaterial dort holen kann.
Vorkommen von Wasser auf der Erde.
Wasserkreislauf.
Wasser ist notwendig für Menschen, Tiere und Pflanzen.
Wasser formt die Erdoberfläche.
Bedeutung von Wasser für Klima und Wetter.
Auffallende Eigenschaften des Wassers: Tropfenbildung, Eiskristalle.
Am schönsten fände ich allerdings einen Ausflug an einen Bach, wo nach Herzenslust Staudämme und Wasserräder gebaut werden dürfen, an einen Ort, wo Natur tatsächlich als bewahrenswert erfahren wird.
Gib Sand, Salz, Zucker, Mondamin, Tinte und Öl in je ein mit Wasser gefülltes Becherglas. Beobachte!
Rühre nach einiger Zeit kräftig um. Was siehst du nun? Zeichne!
Wir lassen die gefüllten Bechergläser an einem ruhigen Platz bis zum nächstenmal stehen und betrachten sie dann wieder.
Gib Sand und Wasser in ein Becherglas, Salz und Wasser in ein anderes.
Kannst du den Inhalt der Gläser wieder trennen?
Vorschläge sammeln und ausprobieren!
Zunächst betrachten wir den Inhalt der Bechergläser aus der vorherigen Stunde und beschreiben die beobachteten Veränderungen.
Gib in ein Becherglas 200 ml kaltes Wasser. Wieviel Kochsalz kannst du darin auflösen? (Gemessen in Löffeln)
Erhitze die Lösung und probiere, ob sich nun mehr Salz löst.
Führe denselben Versuch mit Zucker durch.
In 200 ml Wasser kann man nur eine bestimmte Menge Salz und eine bestimmte Menge Zucker auflösen. Gibt man mehr Salz bzw. mehr Zucker hinzu, lösen sich diese Stoffe auch bei kräftigem Umrühren nicht mehr, sondern lagern sich am Gefäßboden ab. Man sagt, die Lösung ist gesättigt.
Manchmal kann man in heißem Wasser mehr Substanz auflösen als in kaltem Wasser.
Stelle heiße gesättigte Lösungen von Zucker, Kaliumalaun und Kupfersulfat her. Stelle die abgedeckten Bechergläser bis zur nächsten Stunde an einen ruhigen Platz.
Wir sehen zunächst nach, was aus unseren gesättigten Lösungen der letzten Stunde geworden ist.
Am Boden der Gefäße liegen Kristalle. Wir betrachten sie genau (Lupe) und vergleichen sie miteinander. Die Alaunkristalle haben alle dieselbe Form, die Kupfersulfatkristalle haben eine ganz andere Form, die Zuckerkristalle sehen alle ähnlich aus, aber wiederum ganz anders als die anderen.
Wir stellen nochmals heiße gesättigte Lösungen her und hängen kleine, an einen Faden gebundene Kristalle hinein. Wieder an einem ruhigen Ort abgedeckt stehen lassen.
Wir betrachten Mineralien aus der Mineraliensammlung und evtl. Bilder besonders schöner Steine.
Netze verschiedener geometrischer Körper (Kristallmodelle) werden zum Ausschneiden und Zusammenkleben ausgeteilt.
Steche in die Mitte eines Rundfilters ein Loch. Vergrößere es auf etwa 3mm Durchmesser. Zeichne um das Loch herum mit einem Filzstift eine Kreislinie mit etwa 1cm Durchmesser.
Stecke in das Loch ein Filterpapierröllchen als Docht. Lege den Rundfilter auf eine mit Wasser gefüllte Glasschale und beobachte.
Durch den Docht wird das Wasser in die Mitte des Rundfilters transportiert. Von dort läuft es mit einer kreisförmigen Grenzlinie nach außen. Wenn das Wasser die Filzstiftfarbe erreicht, läuft es einfach weiter und die Filzstiftlinie bleibt völlig unverändert oder es erscheinen verschiedenfarbige gezackte Kreisringe.
Die meisten Filzstiftfarben sind ein Gemisch aus verschiedenen Farbstoffen.
Mit Hilfe der Papierchromatographie kann man das Gemisch trennen und die einzelnen
Farbstoffe sichtbar machen.
Haben wir einen wasserunlöslichen Filzstift benutzt, so können wir
das Gemisch mit Wasser nicht trennen.
Haben wir einen wasserlöslichen Filzstift benutzt, so werden die verschiedenen
Farbstoffe durch das Wasser gelöst und unterschiedlich weit vom Wasser
mitgenommen. An den verschiedenfarbigen Zonen können wir erkennen,
aus welchen Farben die Filzstiftfarbe gemischt war.
In vielen Pflanzen sind Farbstoffe enthalten, die seit Jahrhunderten zum Färben von Wolle oder Seide benutzt werden. Viele solcher Pflanzen können wir bei einem Spaziergang durch Wiesen und Wälder selbst sammeln: Brennessel, Schafgarbe, Schachtelhalm, Sauerampfer, Goldrute, Eichen-, Birken- und Kastanienblätter. Andere kann man getrocknet in Apotheken kaufen: Krappwurzel, Rotholz, Blauholz, Henna.
Schöne Ergebnisse erhält man beim Färben von Seidentüchern
mit Zwiebelschalen.
Da sehr viele braune Zwiebelschalen benötigt werden,
sollte man den Kindern frühzeitig Bescheid sagen.
In den braunen Zwiebelschalen befinden sich Farbstoffe. Kocht man die Schalen in Wasser, so lösen sich die Farbstoffe im Wasser. Man erhält einen orangefarbenen Sud. Damit die Farbstoffe gut auf den Seidentüchern haften und die Farben leuchtender werden, muß man die Tücher vor dem Färben beizen. Dazu werden sie zuerst in lauwarmem Wasser gespült und dann einige Zeit in eine heiße Alaunlösung gelegt. Danach kommen die Tücher etwa eine halbe Stunde in den heißen Farbsud. Anschließend werden sie gründlich gespült, zwischen Handtüchern ausgedrückt und gebügelt.
100 g Kaliumalaun werden in 10 l ca. 80 °C heißem Wasser gelöst. Ca. 10 m dünner feuchter Seidenstoff (oder entspr. viele Tücher) wird in die Beize eingelegt und unter vorsichtigem Bewegen etwa 15 Minuten ziehen gelassen. Danach wird der Stoff herausgenommen, ausgedrückt und in den Farbsud eingelegt.
100-200 g Zwiebelschalen werden in 10 l Wasser ca. 1 Stunde ausgekocht. Der Sud wird abgesiebt und auf ca. 80 °C abkühlen gelassen. Danach wird der gebeizte Stoff einlegt und unter vorsichtigem Bewegen eine halbe Stunde ziehen gelassen. Dann wird der Stoff herausgenommen und mehrmals in lauwarmem Wasser gespült. Der Farbsud kann evtl. ein zweitesmal benutzt werden.
Elektrischer Einkochtopf oder mehrere Kochtöpfe und Heizplatten,
mindestens zwei 10-l-Plastikeimer, Salatsieb, mehrere Plastikschüsseln,
Kochlöffel, Gummihandschuhe, große Baumwolltücher, Bügeleisen.
Wir haben Wasser bereits als Lösemittel für verschiedene Stoffe,
wie Salze, Zucker und Farbstoffe kennengelernt. Eine andere Gruppe von Lösungen
fällt durch ihren Geschmack auf: Säuren.
Wir sammeln Beispiele aus dem
Bereich Lebensmittel.
Eine weitere Gruppe von Lösungen, die als Laugen bezeichnet werden, sind
uns ebenfalls aus dem Haushalt bekannt.
Auch hierzu sammeln wir Beispiele.
Da man die meisten Stoffe zur Untersuchung nicht einfach in den Mund nehmen darf, brauchen wir ein geeignetes Mittel, um Säuren und Laugen erkennen zu können.
Man kann Säuren und Laugen mit Hilfe eines Indikators erkennen.
Ein Indikator ist eine Lösung von einem oder mehreren Farbstoffen. Diese Farbstoffe
ändern ihre Farbe je nachdem, ob man eine Säure oder Lauge dazugibt.
Versuche mit Universalindikator und Stoffen aus dem Haushalt.
Wie stark sauer oder alkalisch eine Lösung ist, wird durch den pH-Wert
angegeben.
-neutral: pH 7
-zunehmend sauer: pH 6 bis pH 1
-zunehmend alkalisch: pH 8 bis pH 14
Die in den Blättern von Rotkohl enthaltenen Farbstoffe lassen sich mit heißem Wasser herauslösen. Den erhaltenen Farbsud kann man als Indikator verwenden.
Man füllt ein Becherglas bis zur Hälfte mit in feine Streifen geschnittenen Rotkohlblättern und gibt soviel Wasser dazu, daß das Kraut gerade bedeckt ist. Dann erhitzt man das Ganze bis zum Sieden und läßt es bei milder Hitze 10 Minuten köcheln. Danach gießt man den Sud vorsichtig in ein frisches Becherglas und läßt ihn abkühlen.
Nach dem Abkühlen wird der Saft auf Reagenzgläser verteilt und verschiedene Lösungen von Stoffen aus dem Haushalt dazugegeben. Zum Vergleich der Farbumschläge gibt man auch verd. Salzsäure, verd. Natronlauge und dest. Wasser zu der Indikatorlösung.
Rotkohl, großes Küchenbrett und -messer, Bechergläser, elektrische Heizplatten, Schutzbrillen, Reagenzgläser, Reagenzglasständer, dest.Wasser, verd. Salzsäure, verd. Natronlauge, Essigessenz, Zitronensaft, Entkalker, Mineralwasser, Soda, Seife, Schmierseife, Abflußfrei, Toilettenreiniger.
