Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenem
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenem System Umgang mit Gefahrstoffen HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Natürliches Wie geht man damit um? Gleichgewicht Alles ingibt der Natur befindet sich Welche Grundlagen im Gleichgewicht. es zur Beurteilung von Kenntnis ist belegt „sicher“ seit ca. 30000 Jahren. Um ein Gleichgewicht zu verändern, benötigt man Energie. und Ein geschlossenes „sachgerecht“ ? Bild: „Gasulla“-Schlucht; Sicherheit in der Chemischen System bleibt im Gleichgewicht. Industrie (VCI) 11/24/2020 HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 2
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System falsch verstanden? Natürliches Gleichgewicht Wie steht es um unser Wissen um die leer natürlichen Gleichgewichte ? 11/24/2020 Bild: Umweltschutz und Sicherheit (Bayer AG; Heft 1) HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 3
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Fehlentscheidungen in der Gesellschaft! (Rest-) Risiko Wozu führen Alles im Leben birgt ein Risiko. Fehlinformation und Risiko ist ein Produkt aus Gefährdungspotenzial und Eintrittswahrscheinlichkei t fehlende Information ? Risiko kann nur minimiert werden. Ein Restrisiko bleibt immer. Bild: „Hauptsicherheitsingenieur zu Pferde“ (Sicherheit in der Chemischen Industrie VCI) 11/24/2020 HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 4
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Erhaltungssätze am Beipiel „Kalkbrennen“ Wie wirkt sich Newtonsche Bewegungsaxiome (1667) übertragen auf die Chemie 1. Trägheitssatz: Alle Stoffe in der anorganischen Chemie befinden sich mit ihrer Umgebung im Gleichgewicht. 2. Aktionssatz: Die Zufuhr von Energie ändert die Innere Energie oder die Verteilung. 3. Reaktionssatz: Die in einem geschlossenen System gebildeten Stoffe neutralisieren. die Annahme der Existenz von natürlichen Gleichgewichten auf das Denken in der Chemie. Paracelsus aus(ca. 1520): Gibbs – Helmholtz (ca. 1880): 2. Hauptsatz der Thermodynamik DG = DH – T * DS 11/24/2020 "Alle Ding' sind Gift und nichts ohn' Gift; ein Ding' kein Gift ? allein die Dosis macht, dass ist. " HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 5
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Geschlossenes System in Halbmikrotechnik Sicher arbeiten: Sachgerecht arbeiten: • Stoffe kontrolliert zusammenbringen Wie unterrichtet man • Geschlossene Apparaturen verwenden • Puffervolumen zur Trennung reaktiver Stoffe vorsehen • Folgereaktionen zur Entsorgung einplanen Chemie „sicher und sachgerecht“ ? Halbmikrotechnik System nach Dr. Häusler • Erwerb von Erkenntnissen mit kleinen Stoffportionen (1 -2 -10 Millimol) • Verwendung von Laborglas-GL-Gewinde mit PTFE/Silikon-Quetschdichtungen • Kombination mit gasdichten medizinischen Geräten 11/24/2020 HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 6
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Halbmikrotechnik Bekannte Arbeitstechnik Kein Umlernen durch Verwendung klassischer Geräte Stoffminimierung Weniger Risiko Weniger Kosten Weniger Energie Weniger Entsorgung Welche Vorteile bietet die 1 -2 -10 m. Mol „Halbmikrotechnik“ Weniger Bruchgefahr gegenüber durch biegetolerante Dichtungen und Schraubgewinde Handversuch, Angepasste Verbindungstechnik Weniger Verletzungsgefahr durch PTFE/Silikondichtungen Makrotechnik und Angepasste Schneller Versuchsaufbau Befestigungstechnik durch Federklammern Mikrotechnik Kleine Apparaturen Modere Didaktik: sicher und sachgerecht arbeiten 11/24/2020 ? Verbund von Darstellung, Umsetzung und Entsorgung Zeitgemäße Lernziele Systembegriff HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 7
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Didaktik des Kalkbrennens in Schülerübung Denken in Gleichgewichten „Entdeckung“ des statische Gleichgewichts am. A Glührohr offenen System (Quarz) B Gasbrenner C Wasserfalle in der D Gaseinleitungsrohr E Reagenzglas mit Ableitung 1/2 Marmorpulver Anorganischen Chemie Bild: BTB Indikatorfarben 3 11/24/2020 Bild: Nachweis-Reaktionen wässerige Bromthymolblau. Lösung HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 8
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Didaktik des Atemversuch Denken in Gleichgewichten „Entdeckung“ des Fließgleichgewichts am „Ökosystem“ Bild: Apparaturskizze zum Atemversuchin der Bild: Foto zum Atemversuch 1 „Mensch“ Biochemie 2 „Kalkwasser“ A Wasserfalle immer leer B Sicherheitsflasche zunächst leer C Gaswaschflasche Reagenz 11/24/2020 3 „Raumluft“ HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 9
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Denken in Gleichgewichten Didaktik der Darstellung unbekannter/giftiger Gase „Einführung“ des geschlossenen Systems zur Untersuchung unbekannter Stoffe Bild: Apparatur zur Untersuchung eines Atemzuges Bild: Apparatur zur Darstellung eines unbekannten Gases 11/24/2020 Bild: Apparatur zur sicheren und sachgerechten Darstellung und Untersuchung eines unbekannten Gases HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 10
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Didaktik zur Untersuchung von Stickoxiden Denken in Gleichgewichten Bild: Apparatur zur Darstellung und Untersuchung eines giftigen Gases 11/24/2020 „Entdeckung“ des dynamischen Gleichgewichts in der anorganischen Bild: Apparatur zurund sicheren und sachgerechten Darstellung von Stickstoffdioxid NO und di. Stickstofftetraoxid N O , organischen Untersuchung nach Le. Chatellier und Entsorgung mit Harnstoff (NH ) CO Chemie 2 2 4 2 2 HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 11
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Entwicklung der Apparatur zur Siedetemperaturbestimmung Bild: didaktische Entwicklung einer Apparatur 11/24/2020 Bild: Siedetemperaturbestimmung unter Rückfluss HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 12
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Darstellung, Trennung und Identifikation von Estern Bild: Sieden unter Rückfluss Bild: (Vakuum-)Destillation 11/24/2020 HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H Bild: Siedetemperaturbestimmung 13
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Wasserstoff und seine Verwendung Bild: Darstellung von Wasserstoff H 2 aus Magnesium Mg mit verd. Säure 11/24/2020 Bild: Knallgas-Probe Bild: Gasentwicklung von Wasserstoff H 2, Umsetzung mit einem Feststoff Cu. O, Kondensieren H 2 O, Abbrennen an der Luft HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 14
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Natriumchlorid-Synthese aus den Elementen Bild: Gasentwicklung geschlossenes S. Bild: Gas reagiert mit fest – ohne Entsorgung Bild: Kochsalz-Synthese im geschlossenen System (mit „links“ Prof. Barke; Prof. Harsch; WWU Münster) 11/24/2020 Bild: Gas reagiert mit fest mit Entsorgung HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 15
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System HMTC – Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H Bild: Basis-Set Bild: Skizzen zu HMT-Bauteilen www. halbmikrotechnik. de 11/24/2020 HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 16
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System Didaktik zuin „Springbrunnenversuchen“ Denken Gleichgewichten „Einführung“ des geschlossenen Systems zur Untersuchung unbekannter Reaktionen „Springbrunnen“ Bild: „Ammoniak-Springbrunnen“ Apparatur zur Darstellung und Untersuchung von Ammoniak 11/24/2020 Bild: „Salzsäure-Springbrunnen“ Apparatur zur Darstellung und Untersuchung von Chlorwasserstoff HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 17
Sicheres und sachgerechtes Experimentieren durch Halbmikrotechnik im geschlossenen System HMTC – Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H Grundkurs: Lebensmittelchemie Zwiebelsuppe (Aromastoffe) Frisch geräucherte Forelle (Konservieren) Pizza nach eigener Wahl (Maillard. Reaktion) Süßspeise (Wasserstoffbrückenbindung) Dazu Hagebuttenwein (Hefegärung) Bild: Sachgerechtes Entsorgen von Zwiebelsuppe Offenes System; Fließgleichgewicht www. halbmikrotechnik. de 11/24/2020 HMTC Halbmikrotechnik Chemie Gmb. H 18
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