Chemie


Achtklässler besuchen Chemie-Labor an der Universität des Saarlandes

Gleich zwei Schulklassen traten am vergangenen Donnerstag die Busreise zur Universität nach Saarbrücken an, wo ein Besuch des Nano-Bio-Labs und eine Campus-Führung auf dem Programm standen. Im Labor bearbeiteten die Schüler in Zweierteams bewusst offen gehaltene Problemstellungen unter der Aufsicht von mehreren Chemie-Lehramtsstudenten. So konnten die jungen Nachwuchs-Chemiker und Chemikerinnen ihre eigenen Ideen und Lösungsansätze entwickeln und gleichzeitig erste wertvolle Laborerfahrungen sammeln. Am Ende entdeckten sie, dass sich chemische Reaktionspartner immer in einem festen Massenverhältnis zu einem Produkt verbinden. Um die Gruppen möglichst klein zu halten, wurden die Schüler in zwei Gruppen aufgeteilt. Die nicht experimentierende Hälfte freute sich über eine Campusführung, bei der auch in die eine oder andere Vorlesung hineingeschaut wurde. Am Ende gab es bei tiefwinterlichen Temperaturen für alle einen wärmenden Kakao im klassischen Studentenambiente, bevor alle die Heimreise nach Lebach antraten.


Exkursion an die Universität des Saarlandes

Am Donnerstag, den 10. September hat der Chemie Grundkurs unter Leitung von Frau Ziegler das NanoBioLab an der Universität des Saarlandes in Saarbrücken besucht. Obwohl es für alle SchülerInnen bereits der zweite Besuch der Forschungseinrichtung war, wurde durch die sich am Unterrichtsstoff orientierende Aufgabenstellung eine anspruchsvolle Abwechslung zum überwiegend theoretischen Unterricht geboten. Den SchülerInnen wurde vor Ort eigenständiges Experimentieren mit den bereitgestellten Geräten und Chemikalien, unter Aufsicht des Fachpersonals, jedoch ohne vorgefertigte Versuchsanleitung ermöglicht.

Die gegebene Aufgabenstellung beschäftigte sich überwiegend mit der Analyse von Säuren. Den SchülerInnen wurden zwei unbekannte Säuren zur Verfügung gestellt, die sie experimentell bestimmen sollten. So konnten mit Hilfe der Titration, der Salzbildung mit Magnesium und unter Berücksichtigung der exotherm verlaufenden Neutralisation  Salzsäure und Schwefelsäure eindeutig identifiziert werden. In einer weiteren Aufgabenstellung wurden oben stehende Verfahren mit der schwächeren Essigsäure angewandt und die Ergebnisse verglichen.

Der Kurs bedankt sich bei seiner Lehrerin Frau Ziegler, die durch ihr Engagement diese Lehrfahrt erst möglich gemacht hat und bei dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI), durch dessen Förderung die Fahrt finanziert wurde. (Bericht: Eric Alexander Spaniol)


Workshop der 11er Chemiekurse des JKG am Campus Pirmasens der Hochschule Kaiserslautern

Gegen 9.00 Uhr begrüßten uns der Prodekan und weitere Professoren der Hochschule im Audimax. Nach einer allgemeinen Vorstellung des Campus Pirmasens gaben uns die einzelnen Professoren einen kurzen Abriss über die Themenfelder, die wir uns an diesem Tag selbst erarbeiten durften. Die 56 Schülerinnen und Schüler wurden in drei Gruppen eingeteilt, mit Laborkitteln und Schutzbrillen ausgestattet und von den jeweiligen Betreuern zu den Workshops gebracht.

Mein Tag startete mit einem Workshop zum Thema Chemie- und Kunststofftechnik. Dort zeigte man uns zuerst ein Prüfverfahren, um die Härte bzw. die Elastizität eines Kunststoffs zu ermitteln. Eine Studentin stellte und das zerstörungsfreie Prüfverfahren „Ultraschall“ vor, mit dem sie Carbon-Bauteile eines Airbus kontrollierte. Danach lernten wir die wichtigsten Punkte zum Thema „Kunststoffschweißen“ kennen und durften das Verfahren dann selbst ausprobieren. Im dritten Teil dieses Workshops stellten wir einen Kunststoff selbst her und prüften diesen auch anschließend.

Der zweite Workshop zum Studiengang Angewandte Pharmazie begann mit einer kurzen Einführung in das Fachgebiet und einem interessanten Überblick über die möglichen Tätigkeitsfelder der ausgebildeten Studenten. Diesen Studiengang gibt es nur einmal in Deutschland. Danach stellten wir in Zweiergruppen ein Ultraschall-Kontaktgel her. Danach befüllten wir Hartkapseln mit einem „Wirkstoff“ aus Zucker und Heilerde, den wir zuvor zusammengemischt haben.

Unsere wohlverdiente Mittagspause verbrachten wir mit Schnitzel, Pommes und Salat in der Kantine auf dem Campus. Der dritte Workshop beschäftigte sich dann nachmittags mit der antioxidativen Wirkung von Wein im Fachbereich Chemietechnik / Angewandte Chemie. Wir untersuchten  aufbereitete Proben sowohl von Rotwein als auch Weißwein mit einem spektrometrischen Untersuchungsverfahren. Wir veglichen unsere Untersuchungsergebnisse und stellten fest, dass der verwendete Rotwein eine stärkere  antioxidative Wirkung hat als der Weißwein.

Anschließend diskutierten wir darüber, ob diese Ergebnisse auch reproduzierbar sind und schlussfolgerten, dass dies nicht der Fall ist. Alles in Allem war dies ein interessanter und lehrreicher Tag, von dem jeder von uns etwas mitnehmen wird. Ich fand es sehr interessant zu sehen wie Forschung in der Realität stattfindet: Forschung ist immer mit sehr viel Arbeit und Fleiß verbunden, die aber nicht immer zu dem gewünschten Ziel führt. Forschung ist auch immer wieder Frust verbunden, den man dann auch verkraften muss. (Ber.: Nico Etteldorf)


JKG-Teams erreichen die Hauptrunde von DECHEMAX

 

Der Dechemax-Wettbewerb gehört mit zu den renommiertesten und anspruchsvollsten Wettbewerben innerhalb der Chemie.  So müssen sich die Teams über einen Zeitraum von knapp 3 Monaten kniffligen Fragen und Problemstellung widmen um zur Hauptrunde zugelassen zu werden.

Durch ihr Talent, ihr eigenständiges Interesse und Engagement  haben es auch dieses Jahr die Teams des Johannes- Kepler- Gymnasiums in die Hauptrunde geschafft. Wir gratulieren stolz den Teams "Best of JKG" (Joshua Schirra, David Voos; beide Klassenstufe 9) sowie den "Ethanolikern" (Nadine Bothen, Lasse Nestriepke, Nicklas Becker, Max Richter und Alisa Hornberger; alle Klassenstufe 10) für diese starke Leistung! 


Untersuchung von Säuren im NanoBioLab an der Universität des Saarlandes

Am Donnerstagmorgen machte sich der naturwissenschaftliche Teil der Klasse 9ax nach der ersten Stunde auf den Weg in das NanoBioLab an die Uni des Saarlandes. Dort angekommen wurden wir herzlich begrüßt. Nach einer kurzen Einweisung konnte es auch schon losgehen. Das Fachpersonal hatte Aufgaben vorbereitet und stand uns mit Rat und Tat zur Seite.

Aufgabe 1 bestand darin, eine Säure A und B durch 3 unterschiedliche Reaktionen zu identifizieren. Bekannt war, dass es sich bei den beiden Säuren um Salzsäure (HCl) und Schwefelsäure (H2SO4) handelt. Des Weiteren hatten wir eine Natriumhydroxid-Lösung, eine Bromthymolblau-Lösung und Phenolphthalein als Indikatoren und Magnesiumpulver zur Verfügung. Die erste Möglichkeit für eine Reaktion ist die Neutralisation. Wir stellten zuerst die Reaktionsgleichungen auf. Bei dieser stellten wir fest, dass wir doppelt so viel Natronlauge brauchen, um dieselbe Menge an Salzsäure zu neutralisieren wie Schwefelsäure. Um diese Vermutung zu belegen, füllten wir in gleichen Mengen Salzsäure und Schwefelsäure in zwei Bechergläser. Dann haben wir eine Bromthymolblau-Lösung dazu gegeben, da wir sofort erkennen wollten, ab welcher Menge Natronlauge die vollständige Neutralisation eintritt. Dann haben wir Natronlauge in beide Säuren gegeben, bis sich die Lösung grün gefärbt hat. Unsere Vermutung hat sich bestätigt: Säure A ist Salzsäure und Säure B ist Schwefelsäure.

Die zweite Möglichkeit für eine Reaktion besteht darin, eine Säure mit Magnesium reagieren zu lassen. Wieder haben wir eine Reaktionsgleichung aufgestellt. Wir gaben einen Magnesiumüberschuss in einen Erlenmeyerkolben. Beim Aufstellen der Reaktionsgleichung haben wir festgestellt, dass man doppelt so viel Salzsäure wie Schwefelsäure bräuchte, um dieselbe Menge an Wasserstoff zu erlangen. Nun gaben wir im Mischungsverhältnis 1:1 Salzsäure zum Magnesium und verschlossen den Kolben mit einem Schlauch, der zu einem Kolbenprober führte. Durch die Reaktion von Magnesium und Chlor bildete sich Wasserstoff. Den Versuch wiederholten wir mit Schwefelsäure. Unsere Vermutung hatte sich bestätigt. Bei gleichen Mengen an Salz- und Schwefelsäure bildet sich bei der Reaktion mit Salzsäure nur die Hälfte an Wasserstoff. Um uns auch sicher zu sein, dass es sich hierbei um Wasserstoff handelt, haben wir den Knallgasversuch gemacht. Die letzte Möglichkeit für eine Reaktion ist die Messung des Temperaturunterschieds bei der Reaktion von einer Säure mit Magnesium. Bei einer solchen Reaktion wird Wärmeenergie frei, d.h. sie ist exotherm.

In der zweiten Aufgabe, sollten wir die oben aufgeführten Experimente zum Thema Analyse von Säuren mit einer schwachen Säure wie Essigsäure durchführen. Als erste Methode benutzten wir Phenolphtalein um zu schauen, wie viel Natronlauge man zu der Essigsäure hinzugeben muss bis eine Neutralisation des Gemischs stattfindet. In der ersten Aufgabe haben wir herausgefunden, dass man 23ml Natronlauge benötigt, um Salzsäure zu neutralisieren, um die Schwefelsäure zu neutralisieren waren sogar 46ml Natronlauge nötig. Mit diesen Erkenntnissen starteten wir dann den Neutralisationsversuch von Essigsäure. Als die Säure sich durch Phenolphtalein grün färbte, konnten wir ablesen, dass wir 9ml Natronlauge benötigten um Essigsäure zu neutralisieren. Hiermit hatten wir bewiesen, dass Essigsäure wirklich eine sehr schwache Säure ist. Als zweite Methode vermischten wir die Essigsäure mit Magnesium in einem Erlenmeyer-Kolben und saugten das entstehende Gas mit einem Kolbenprober auf. In der ersten Aufgabe entstanden bei der Salzsäure 35,5ml Wasserstoff und bei der Schwefelsäure 75ml Wasserstoff. Als wir dann die Essigsäure mit Magnesium vermischten entstanden 36,5 ml Wasserstoff. Als dritte Methode vermischten wir die Säuren mit der gleichen Menge Magnesium, um die Temperaturveränderung festzustellen. Bei der Salzsäure konnten wir eine Temperaturveränderung von 0,8°C feststellen, bei der Schwefelsäure 1,7°C und bei der Essigsäure 1,5°C.

Insgesamt war es ein sehr gelungener Tag, an dem wir viel lernten und Praxiserfahrung sammeln konnten. Außerdem konnten wir zum ersten Mal Praxisanwendungen für das Aufstellen von Reaktionsgleichungen kennenlernen, was im Unterricht meist sehr schwer fällt. Wir denken, dass der Besuch im Labor hat allen sehr viel Spaß gemacht und wir würden gerne wieder einen Tag dort verbringen. (Bericht: Jannik Reiter und Max Bauer)


Biologisch-chemische Bachexkursion zum Thema „Wasser“

Moderner naturwissenschaftlicher Unterricht sollte nicht nur im Klassenraum stattfinden, sondern die Schüler auch in den direkten Kontakt mit der Natur bringen. Das Sollbach-Tal bietet mit seiner intakten Pflanzen- und Tierwelt hierfür optimale Möglichkeiten. Gleichzeitig wurden die Schüler jedoch auch auf nachhaltige Aspekte in Bezug auf unseren Wasserkreislauf sensibilisiert.

Tagesbericht von Jannik Reiter und Max Bauer (8ax):

„Im Rahmen des Biologieunterrichts fuhren der naturwissenschaftliche Zweig der Klasse 8ax und die komplette Klasse 8bn am Dienstag, den 20.05.2014 zu einer Bachexkursion. Das Ziel war der Sollbach in Büschfeld. Begleitet wurden die beiden Klassen von Herrn Suska und Herrn Thomas. Gut gelaunt ging es nach der 1. Stunde los. Nach etwa 500 m sahen wir schon das NaBu-Mobil mit zwei netten Herren. Hier wurde uns genau erklärt, welche Programmpunkte an diesem Morgen anstehen werden.

Die Veranstaltung bestand aus zwei Teilen. Die 8ax trat zuerst zum praktischen Teil an. Zusammen mit Herrn Thomas und einem Angestellten vom Naturschutzbund ging es dann an einen Abschnitt des Sollbach. Uns wurde dann erläutert, wie wir dort lebende Tiere fangen und sicher lagern können.

Wir fanden viele kleinere Organismen, z. B. Eintagsfliegenlarven, Köcherfliegenlarven, Schlammröhrenwürmer und Egel. Den Fang des Tages machten Max und Jannik: Die Zwei haben sogar einen Fisch gefangen. Darüber hinaus wurde eine stattliche Libellenlarve gefischt.

Mit allen Tierchen an Bord gingen wir wieder zum NaBu-Mobil. Dort untersuchten wir an den schon aufgestellten Mikroskopen die Organismen. Anschließend besprachen wir einige Tiere zusammen über eine Kamera an einem großen Bildschirm. Der nette junge Mann des NaBu-Mobils erzählte uns im Allgemeinen über das Element Wasser und dessen Nutzen auf der Erde. Er klärte uns über unseren täglichen Wasserverbrauch auf. Als er sagte das wir Saarländer am Tag rund 120l Wasser verbrauchen würden waren ich und viele andere erstaunt. Er veranschaulichte uns diesen Verbrauch mit Wassereimern und erklärte uns, dass die Menschen früher nur ungefähr ein Zehntel davon verbrauchten, da das Wasser für Toilettenspülung etc. wegfiel. Er erklärte uns außerdem allgemeines über den Wasserhaushalt der Erde wie zum Beispiel, dass das mit Abstand meiste Wasser auf der Erde Salzwasser ist.

Im weiteren Verlauf des Vortrages klärte er uns über die Verschmutzung der Weltmeere und der Flüsse auf der Welt auf. Als er sagte dass es einen Kontinent im Pazifischen Ozean gäbe der nur aus Plastikmüll besteht, waren die Schüler erschrocken. Er erklärte uns außerdem, wie viel Wasser ein Kind und ein Erwachsener am Tag zu sich nehmen sollten. Er ergänzte, dass man das Trinken als Kind lernen muss, denn wenn man dies nicht tut, wird man es als Erwachsener nur schwer lernen. Der Mann vom NaBu-Mobil zeigte uns außerdem ein Experiment, bei dem dreckiges Schlammwasser nur durch Filtern durch Sand und Kies zu sauberem Wasser machte. Dies sagte er sei von großer Bedeutung, denn unser Trinkwasser im Saarland besteht hauptschlich aus frischem Quellwasser, das ungefähr ein dreiviertel Jahr durch den Boden sickert, bis wir es trinken .Wir könnten stolz auf unser saarländisches Trinkwasser sein, denn es sei eins der besten in Europa. Die Wasserqualität für künftige Generationen ist jedoch stark gefährdet, da viele Firmen und Haushalte Abfall und Schadstoffe in den Wasserkreislauf leiten, die auch durch Kläranlagen nur unzureichend herausgefiltert werden.

Die Klasse und ich möchten uns bei den beiden Lehrern bedanken, dass sie diese Exkursion möglich gemacht haben und uns somit einen schönen Tag beschert haben.“


Klasse 8a besucht NanoBioLab

Die Klasse 8a des JKG besuchte das Schülerlabor NanoBioLab an der Universität des Saarlandes.

Die Schülerinnen und Schüler bearbeiteten in Dreiergruppen Aufgaben zum Thema „Analyse von Alkoholen“. Dabei überlegten sie sich selbst Experimente zu den Fragestellungen. Diese probierten sie dann unter Anleitung von Studentinnen und Studenten des Fachbereichs Chemie aus. Außerdem bauten die Gruppen eigenständig Destillationsapparaturen auf und führten die Destillation von Rotwein durch.

Im Anschluss an das Praktikum versammelten sich die Teilnehmer zu einem Abschlussgespräch. Frau Dr. Angela Munnia  besprach alle Aufgaben mit der Schülergruppe und klärte alle offenen Fragen.

Den Schülerinnen und Schülern hat das selbstständige Experimentieren so viel Spaß gemacht, dass sie das Schülerlabor gerne bald wieder besuchen würden. Die Fahrtkosten wurden vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) übernommen.


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