Hin­wei­se

Lern­Job: Stof­fe kön­nen bren­nen

Hin­wei­se für die Lehr­kraft

Zen­tra­ler Bil­dungs­plan­be­zug (ibK)

Zeit­be­darf

Hin­wei­se zu den Ex­pe­ri­men­ten

Die Num­me­rie­rung der Ex­pe­ri­men­te (V1 – V9) be­zieht sich auf die Num­me­rie­rung im  8-sei­ti­gen Lern­Job.

All­ge­mei­ne Si­cher­heits­hin­wei­se:

Bei allen Ex­pe­ri­men­ten sind grund­sätz­lich Schutz­bril­len zu tra­gen!

Es emp­fiehlt sich zum Ent­zün­den lange Streich­höl­zer (10 cm) zu ver­wen­den und den Schü­ler/innen für die ab­ge­brann­ten Streich­höl­zer ein klei­nes Be­cher­glas mit Was­ser be­reit­zu­stel­len. Ge­wöhn­li­che Feu­er­zeu­ge sind nicht emp­feh­lens­wert.

Die hier und di­rekt auf dem Ma­te­ri­al an­ge­ge­be­nen Hin­wei­se sind un­be­dingt zu be­ach­ten. Je nach Größe und ex­pe­ri­men­tel­lem Ge­schick der Lern­grup­pe muss die Lehr­kraft ge­eig­ne­te zu­sätz­li­che Si­cher­heits-maß­nah­men pla­nen und um­set­zen.

V1: Un­ter­su­chung der Brenn­bar­keit von Gasen 

Ste­hen keine Zwei­we­ge­häh­ne zur Ver­fü­gung, kann auch mit ein­fa­chen Schlauch­klem­men ge­ar­bei­tet wer­den. Es ist aber deut­lich schwie­ri­ger, damit einen kon­stan­ten, sanf­ten Gas­strom zu er­zeu­gen.

Pro­blem­los kön­nen die fol­gen­den Gase ein­ge­setzt wer­den: Luft, aus­ge­at­me­te Luft,  Koh­len­stoff­di­oxid, Stick­stoff, He­li­um. Sie alle wir­ken er­sti­ckend. Die drei letzt­ge­nann­ten wer­den in der Regel aus Druck-gas­fla­schen ent­nom­men. Es emp­fiehlt sich ge­ge­be­nen­falls, die be­nö­tig­ten Bal­lons in An­we­sen­heit einer kun­di­gen Fach­lehr­kraft kurz vor dem Un­ter­richt zu be­fül­len und mit einer Klem­me zu ver­schlie­ßen.

Auch Sau­er­stoff kann ein­ge­setzt wer­den. Dann soll­te al­ler­dings mit einem lan­gen Holz­span statt mit einem Streich­holz ge­ar­bei­tet wer­den. Au­ßer­dem soll­te in die­sem Fall die Lehr­kraft das Ex­pe­ri­ment be­glei­ten. Sau­er­stoff brennt selbst nicht, un­ter­hält aber die Ver­bren­nung und ver­stärkt daher Brän­de.

Auf kei­nen Fall soll­te mit brenn­ba­ren Gasen wie Me­than oder Sau­er­stoff ge­ar­bei­tet wer­den. Das Ri­si­ko einer un­kon­trol­lier­ten Ver­bren­nung und/oder Ex­plo­si­on ist zu groß!

☛ GBU: Wer­den nur er­sti­ckend wir­ken­de Gase un­ter­sucht, ist eine do­ku­men­tier­te GBU nicht er­for­der­lich, da aus Sicht der ZPG dann nur eine ge­rin­ge Ge­fähr­dung vor­liegt (vgl. RiSU I-3.4.1). Wird mit Sau­er­stoff ex­pe­ri­men­tiert, ist der Ver­such vom Ge­fähr­dungs­po­ten­zi­al ver­gleich­bar mit einer Glimm­span­pro­be, wie sie z.B. be­schrie­ben ist in

➤  „Fokus Che­mie, Band 1“, Cor­nel­sen-Ver­lag, Ber­lin, 2006, S. 95, V2
Eine ge­eig­ne­te GBU ist dem­entspre­chend von Sei­ten des Cor­nel­sen-Ver­lags do­ku­men­tiert wor­den. Sie dient als Vor­la­ge für die von der ZPG be­reit­ge­stell­ten GBU im Ma­te­ri­al.

V2 Un­ter­su­chung der Brenn­bar­keit von Al­ko­hol-Was­ser-Ge­mi­schen

Je nach Was­ser­an­teil nimmt die Flamm­tem­pe­ra­tur der Was­ser-Al­ko­hol-Mi­schung zu. Eine „Flamm­punkt-kurve“ fin­det sich z.B. unter

http://​www.​btf-​dynea.​at/​links_​skrip­ten/​Skr​iptu​m%20Z%C3%BCn​dtem​pera​tur_​Flamm­punkt.​pdf

Emp­feh­lens­wert sind Mi­schun­gen mit einem Was­ser­an­teil zwi­schen 70 % und 80 %.

☛ GBU: Eine ge­eig­ne­te GBU ist von der ZPG do­ku­men­tiert wor­den. Sie fin­det sich im Ma­te­ri­al.

Sinn­voll ist, eine Por­zel­lan­scha­le mit mög­lichst ebe­nem Boden zu ver­wen­den. Der Ein­satz einer Heiz­plat­te oder eines Heiz­pil­zes ver­rin­gert die Brand­ge­fahr.

V3: Un­ter­su­chung eines Streich­hol­zes

Ein schö­nes Bild des „Trop­fens“, der am Streich­holz ent­lang läuft und wei­te­re Ideen zur Un­ter­su­chung von Streich­höl­zern fin­den sich z.B. in

➤  „Ele­men­te Che­mie 1“, Ernst-Klett-Ver­lag, Stutt­gart, 2007, S. 94

☛ GBU: Da aus Sicht der ZPG bei die­sem Ex­pe­ri­ment nur eine ge­rin­ge Ge­fähr­dung vor­liegt, ist keine Do­ku­men­ta­ti­on der GBU er­for­der­lich (vgl. RiSU I-3.4.1).

V4: Un­ter­su­chung einer Kerze

Für die Un­ter­su­chung der „Toch­ter­flam­me“ (Teil d) ist ein Tee­licht nicht ge­eig­net, bes­ser funk­tio­nie­ren Ker­zen mit mög­lichst gro­ßen Flam­men. Häu­fig wird für die­ses Ex­pe­ri­ment die Ver­wen­dung eines Glas­rohrs vor­ge­schla­gen. We­sent­lich bes­ser ge­eig­net ist die hier ein­ge­setz­te „Röhre“ aus Alu­mi­ni­um­fo­lie: Ein Stück Alu­mi­ni­um­fo­lie (ca. 8 x 8 cm) wird über  einen Blei­stift oder ein Glas­rohr zu einer Röhre ge­wi­ckelt. Der Durch­mes­ser  soll­te nicht grö­ßer als 0,5 - 0,6 cm sein. Eine auf­ge­bo­ge­ne Bü­ro­klam­mer oder ein Stück Blu­men­draht wird zu einer pas­sen­den Hal­te­rung ge­formt.
Die Idee dafür und viele an­de­re schö­ne Ex­pe­ri­men­te rund um die Kerze fin­den sich unter

http://​www.​di­dak­tik.​che­mie.​uni-​ros­tock.​de (Suche nach Feuer.​pdf)

Das Skript ist auch eine tolle Fund­gru­be für den Che­mie­un­ter­richt!

☛ GBU: Da aus Sicht der ZPG bei die­sem Ex­pe­ri­ment nur eine ge­rin­ge Ge­fähr­dung vor­liegt, ist keine Do­ku­men­ta­ti­on der GBU er­for­der­lich (vgl. RiSU I-3.4.1).

V5: Un­ter­su­chung der Zünd­tem­pe­ra­tur von Streich­höl­zern

Eine aus­führ­li­che Ab­hand­lung über die Zünd­tem­pe­ra­tur von Streich­holz­köp­fen fin­det sich unter

http://​www.​che​mieu​nter​rich​t.​de/​dc2/​tip/​11_​08.​htm

Hier wird die Zünd­tem­pe­ra­tur mit 60°C an­ge­ge­ben. In den ein­schlä­gi­gen BNT-Schul­bü­chern fin­det sich die An­ga­be 80°C.

☛ GBU: Da aus Sicht der ZPG bei die­sem Ex­pe­ri­ment nur eine ge­rin­ge Ge­fähr­dung vor­liegt, ist keine Do­ku­men­ta­ti­on der GBU er­for­der­lich (vgl. RiSU I-3.4.1).

V6: Py­ro­ly­se von Holz

Der Ver­such ist an­ge­lehnt an:

➤  „Ele­men­te Che­mie 1“, Ernst-Klett-Ver­lag, Stutt­gart, 2007, S. 94, V8

Text des QR-Codes:

Beim Er­hit­zen von Holz bil­det sich ein brenn­ba­res Gas. Die­ses Gas wird an der Öff­nung der Glasspit­ze ent­zün­det. Es bil­det sich eine Flam­me.

☛ GBU: Eine do­ku­men­tier­te GBU ist dem­entspre­chend von Sei­ten des Klett-Ver­lags er­stellt wor­den. Sie dient als Vor­la­ge für die von der ZPG be­reit­ge­stell­ten GBU im Ma­te­ri­al.

V7: Flamm­tem­pe­ra­tur von Wachs

Der Ver­such ist an­ge­lehnt an:

➤  „Ele­men­te Che­mie 1“, Ernst-Klett-Ver­lag, Stutt­gart, 2007, S. 92, V3b

Text des QR-Codes:

Da bei 150°C die Flamm­tem­pe­ra­tur von Wachs über­schrit­ten ist, kann sich der Wachs­dampf ent­zün­den. Es bil­det sich eine Flam­me.
☛ GBU:  Eine do­ku­men­tier­te GBU ist dem­entspre­chend von Sei­ten des Klett-Ver­lags er­stellt wor­den. Sie dient als Vor­la­ge für die von der ZPG be­reit­ge­stell­ten GBU im Ma­te­ri­al.

V8: Ent­zün­den von Flüs­sig­gas

In den letz­ten Jah­ren wur­den eine Reihe at­trak­ti­ver Ex­pe­ri­men­te mit Flüs­sig­gas (Butan) ent­wi­ckelt. Ei­ni­ge schö­ne Ideen für den Che­mie-Un­ter­richt fin­det man z.B. unter

http://​www.​bh­brand.​de/​down­loads/​rund-​ums-​flu​essi​ggas---​nur-​ex­pe­ri­men­te-​home­pag.​pdf

Der Ef­fekt, der bei die­ser Ver­suchs­füh­rung im Vor­der­grund steht,  be­steht darin, dass das stark ge­kühl­te Flüs­sig­gas nicht mehr an der Öff­nung des Re­agenz­gla­ses ent­zün­det wer­den kann.

V9: Ent­zün­den von Ben­zin und Die­sel

Bei die­sem Ex­pe­ri­ment soll ge­zeigt wer­den, dass die bei­den be­kann­ten Kfz-Kraft­stof­fe deut­lich un­ter­schied­li­che Flamm­tem­pe­ra­tu­ren auf­wei­sen. Wäh­rend Ben­zin be­reits bei Raum­tem­pe­ra­tur mit einem Streich­holz ent­zün­det wer­den kann, ist dies bei Die­sel erst bei Tem­pe­ra­tu­ren  über 50°C mög­lich. Wird je­doch das Streich­holz lange genug an die Flüs­sig­keit ge­hal­ten, steigt lokal die Tem­pe­ra­tur an der Flüs­sig­keits­ober­flä­che, wo­durch der Flamm­punkt er­reicht und damit die Flüs­sig­keit lokal ent­flammt wird. Von hier brei­tet sich die Flam­me dann kreis­för­mig auf der Ober­flä­che aus.

Als „Ben­zin“ kann hier z.B. ge­wöhn­li­ches Rei­ni­gungs­ben­zin oder Pe­tro­le­um­ben­zin ver­wen­det wer­den, statt „Die­sel“ kann Pe­tro­le­um ver­wen­det wer­den. Eine Ver­wen­dung der ech­ten Kraft­stof­fe von der Tank­stel­le ist nicht zu­läs­sig!

Der Ver­such ist an­ge­lehnt an:

➤  „Che­mie heute SI“, Wes­ter­mann Schro­edel Dies­ter­weg Schö­ningh Wink­lers GmbH, Braun­schweig, 2013, S. 327, V1

Text des QR-Codes:

a) Da bei Raum­tem­pe­ra­tur die Flamm­tem­pe­ra­tur von Ben­zin er­reicht ist, von Die­sel je­doch nicht, bil­det sich bei A eine Flam­me, bei B nicht.
b) An der Stel­le, an der das Streich­holz an die Flüs­sig­keit ge­hal­ten wird, kann an die Flamm­tem­pe­ra­tur von Die­sel er­reicht wer­den. Es bil­det sich eine Flam­me.

☛ GBU: Eine ge­eig­ne­te GBU ist dem­entspre­chend von Sei­ten des Schro­edel-Ver­lags do­ku­men­tiert wor­den. Sie dient als Vor­la­ge für die von der ZPG be­reit­ge­stell­ten GBU im Ma­te­ri­al.

Hin­wei­se: Her­un­ter­la­den [docx][426 KB]

Hin­wei­se: Her­un­ter­la­den [pdf][428 KB]

Wei­ter zu Lern­job (8 Sei­ten)