Der Chemiker als Detektiv Reinstoff und Gemisch Stand

Der Chemiker als Detektiv Reinstoff und Gemisch Stand 25. 02. 2021

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Wozu braucht man Chemiker? Chemiker können neue Stoffe machen. Stell dir aber folgenden Fall vor: du findest eine Plastik. Tütchen mit weiß aussehenden, winzigen Kristallen auf dem Schulhof. Wer könnte herausfinden, ob es sich um einen gefährlichen Stoff (z. B. Rauschgift) oder um harmlosen Zucker handelt? Richtig, ein Chemiker, also ein Chemie-Lehrer, oder du selber, wenn du etwas erfahrener bist. 3

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Mit dieser Kiste kannst du… …die ersten Erfahrungen sammeln, wie man Eigenschaften von Stoffen beschreiben kann. Gleichzeitig lernst du auch eine Sicherheitsregel kennen, die dich vor gefährlichen Stoffen schützen kann. 5

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Du musst nur… • Kerzen oder Teelichter sicher anzünden und ausmachen können. • ein Mikroskop (Auflicht-Technik) bedienen können. • wissenschaftlich Notizen machen können („protokollieren“). 7

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Aufgabe 1 von 2 Heute arbeitest du vielleicht erstmals Chemiker. Deshalb gehört es zu deinen Aufgaben, Eigenschaften von unbekannten Stoffen zu untersuchen. Diese findest du in den Gläsern 1, 2 und 3. Überlege, WAS man untersuchen könnte und notiere deine Ergebnisse im Labor-Tagebuch. Hinweis: Heute darfst du die Stoffe ausnahmsweise auch probieren. 9

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Hilfe Du denkst sicher an: • Farbe • Geruch • Konsistenz (also fest, flüssig, glatt, klebrig, kristallin, …) • Wenn Kristalle, dann vielleicht typische Form? • Körnung (grob, fein) • Geschmack (nur heute in der Chemie testen!) • …hast du an mehr gedacht? Sehr gut. 12

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Hilfe Gib zur Analyse der Kristall-Formen jeweils eine Spatelspitze der Stoffe in je ein Uhrglas und untersuche sie mit der Lupe. Ist die Vergrößerung der Lupe nicht ausreichend, um die Kristall-Formen genau erkennen zu können, steht dir ein Mikroskop zur Verfügung. Denke daran, deine Beobachtungen im Labor-Tagebuch zu notieren. 14

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Lösung Du hast z. B. Farbe, Aussehen, Geschmack im Labor-Tagebuch notiere. Kristall-Formen: • Die Kristalle in Dose 1 sind kastenförmig. • Die Kristalle in Dose 2 sehen von oben quadratisch aus. • Die Kristalle in Dose 3 sehen teils quadratisch teils kastenförmig aus. 16

Aufgabe 2 von 2 Der erste Versuch, Stoffe zu beschreiben, ist der, zu beobachten, indem man seine Sinne einsetzt: erst die Fern. Sinne Sehen, Riechen, dann unter Umständen und sehr, sehr vorsichtig die Nah-Sinne Fühlen und Schmecken. Häufig kann man zusätzlich wichtige Rückschlüsse ziehen, wenn man unbekannte Stoff erhitzt. Dazu stehen dir Teelicht und Alu-Folie zur Verfügung. Alu-Folie kannst du der Länge nach zu einer Rinne falten. Erhitze wenig von den drei Stoffen einzeln über der Teelicht. Flamme. Notiere deine Beobachtungen im Labor-Tagebuch. 17

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Hilfe Du kannst die Alu-Folie hinten mit den Fingern anfassen – sie wird nicht heiß. Schau genau hin: ergibt sich eine Veränderung? 20

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Lösung • Probe 1 schmilzt und wird braun. • Die Kristalle von Probe 2 „springen“ und bleiben „weiß“ bzw. farblos. • Probe 3 kann nicht exakt beschrieben werden: an manchen Stellen wird sie braun, an anderen „springen“ die Kristalle. 22

Das sollte bleiben: 1. Die Proben 1 und 2 zeigen klare, eindeutige Eigenschaften. Solche Stoffe nennt man Reinstoffe – die Eigenschaften sind für den Stoff typisch. 2. Probe 3 zeigt unklare Eigenschaften. Die Vermutung liegt nahe, dass es sich um ein Gemisch handelt. Gemische haben keine typischen Eigenschaften, da diese vom Mischungsverhältnis der beteiligten Stoffe abhängen. 3. Bevor man einen Stoff charakterisieren kann, muss er gereinigt werden, bis er ein Reinstoff ist. Verfahren dafür lernst du in anderen Kisten kennen. 23

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Das waren die Proben 1, 2, 3 Durch Schmecken hast du es schon vermutet: • Probe 1 war (Haushalts-)Zucker. Er schmilzt und karamellisiert in der Hitze. • Probe 2 war Kochsalz. In den Kristallen sind winzige Wasser-Bläschen eingeschlossen, die beim Erhitzen verdampfen und den Kristall zerreißen. • Probe 3 war ein Gemisch aus Zucker und Salz. 25

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Einen Chemiker braucht man also… …damit er unbekannt Stoffe analysiert. Im Tütchen waren Zucker-Reste, sie haben sich beim Test wie Probe 1 verhalten. Die Bonbons daraus waren schon aufgegessen ; ) Ein Chemiker weiß, • wann er sich auf Eigenschaften verlassen kann (bei Reinstoffen), • wann er erst Stoffe trennen muss, bevor er sie charakterisieren kann (bei Gemischen) und • er weiß, wie er sich vor gefährlichen Stoffen schützen kann. Das bedeutet: nur heute durfte geschmeckt werden, in Zukunft nur nach ausdrücklicher Erlaubnis des Lehrers. 27

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Teste dich selber 1. Entscheide, ob es sich bei folgender Probe um einen Reinstoff oder ein Gemisch handelt. 2. Notiere, welche weiteren Tests du unternehmen könntest, um ganz sicher zu sein. 29

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Lösung 1. Im Bild ist ein Gemisch zu sehen – man erkennt zwei verschiedenen Kristall-Formen: eher „rechteckige“ (kastenförmig) und solche, die eher rund sind. 2. Man könnte noch z. B • erhitzen, • riechen und • nach Erlaubnis durch den Lehrer schmecken (in diesem Fall würde er es nicht erlauben). 32

Selbsteinschätzung Ordne dich gedanklich einem Smiley zu. Wie sicher kannst du beschreiben, woran man einen Reinstoff von einem Gemisch unterscheiden kann? • Hast du ein grünes Smiley gewählt, freu dich, alles perfekt. • Hast du ein gelbes Smiley gewählt, geh nochmals die Aufgabe, die Zusammenfassung und die Lösung durch. • Hast du ein rotes Smiley gewählt, frag den Betreuer bzw. Lehrer nach einem Rat. 33

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Entsorgung • Die Stoffe von den Uhrgläsern in den Restmüll entsorgen. • Die Alu-Folie im Wertstoff-Behälter sammeln. • Spatel und Uhrgläser unter fließendem Wasser reinigen und mit Papier-Tüchern trocknen, anschließend wieder in die Kiste zurücklegen. • Sollten bei deinem Versuch die Proben leer geworden sein, bitte deinen Lehrer diese wieder aufzufüllen. 35

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Diese Anleitung wurde gefertigt von Janina Söllner. Im Rahmen der Arbeit zur Zulassung zum Ersten Staatsexamen, gefertigt in der Abteilung für Didaktik der Chemie an der Universität Bayreuth. Quellen: http: //daten. didaktikchemie. uni-bayreuth. de/s_didaktik/stoffe/00_kristallin. htm, Stand 04. 10. 2010. Bildquellen: Alle Bilder und Graphiken wurden in der Abteilung Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth erstellt. 37