Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Untersuchung kristalliner Verbindungen

Lehrerinformation

Ziel: Untersuchung von verschiedenen (optisch ähnlich erscheinenden !!!) kristallinen Substanzen bezüglich deren Geschmack und Verhalten beim Erhitzen
Zeitbedarf:

ca. 45 min
Gruppengröße:

2 (max. 3) Schüler

Material (je Gruppe):

  • 1 Feuerzeug
  • 1 Teelicht
  • 5 handtellergroße Schälchen aus Aluminiumfolie (eventuell selbst von den Schülern vor Versuchsbeginn gefertigt)
  • 2 Gläser frisches Wasser (zum Mund spülen)
  • 1 Unterlage aus Aluminiumfolie (50x50 cm, mit Klebestreifen auf der Unterlage fixiert)
  • 3 Rinnen (ca. 7x3 cm) aus einlagiger (!) Aluminiumfolie (eventuell selbst von den Schülern vor Versuchsbeginn gefertigt)
  • 1 Löffelspatel

Chemikalien (je 200 g, in Bechergläsern mit VERSCHLÜSSELTER Kennzeichnung):

  • Probe 1: weißer Kristallzucker (fein)
  • Probe 2: Zitronensäure (p.A.)
  • Probe 3: Speisesalz
  • Probe 4: Zucker : Zitronensäure-Mischung (4 : 1)
  • Probe 5: Salz : Zitronensäure-Mischung (4 : 1)

Sicherheitshinweise:

  • Lange Haare der Schüler/innen müssen zurückgebunden werden!
  • Die brennende Kerze sollte auf der Unterlage in ausreichendem Abstand von den Schülern platziert sein!
  • Die erhitzten Enden der Alurinnen sind heiß!

Durchführung 1:

An jede Gruppe wird je ein Teelöffel der 5 Proben in die 5 Aluschälchen verteilt. Die Schüler sollen zunächst ihre optischen Eindrücke von den Proben im Protokoll vermerken und vor den Tests diskutieren.

Durchführung 2:

Geschmackstest:
Im ersten Teil des Versuchs sollen die Schüler Geschmacksproben mit den Substanzen durchführen und herauszufinden versuchen, worum es sich jeweils handeln könnte. Dies sei ausnahmsweise im Chemieunterricht erlaubt. Dazu entnehmen sie mit dem angefeuchteten Finger kleine Mengen aus den Aluschälchen. Ihre Vermutungen werden selbständig protokolliert. Um eine Überreizung der Geschmackssinne zu vermeiden und die Differenzierung zu erleichtern, kann zwischendurch mit dem zur Verfügung stehenden Wasser gespült werden. Beachte: die Zitronensäure entwickelt einen sehr starken und dominierenden Geschmack. 

Beobachtung 2:

Probe 1: Der Geschmack von Zucker ist wohlbekannt.
Probe 2: Der saure Geschmack ist bekannt, führt aber nicht zu einer spezifischen Vermutung.
Probe 3: Der Geschmack von Salz ist wohlbekannt.
Proben 4-5: Bei den Mischungen wird diejenige mit dem Zucker als wesentlich "angenehmer" als die Mischung mit dem Salz empfunden.

Durchführung 3:

Verhalten beim Erhitzen:

Nachdem die Schüler selbständig den Zucker und das Salz erkannt haben und den dritten Reinstoff mit Hilfe des Lehrers als Zitronensäure charakterisierten, werden hierfür von den Schülern je 1-2 Spatelspitzen Zucker bzw. Zitronensäure und einige Kristalle Speisesalz auf je ein Ende der gefalteten Alurinnen gegeben und über der Flamme des Teelichts erhitzt.
Beobachtungen bitte notieren. 

 

Beobachtung 3: 

Probe 1: Zucker schmilzt, verfärbt sich und karamellisiert (kann nach dem ABKÜHLEN gekostet werden).
Probe 2: Zitronensäure schmilzt und schäumt etwas.
Probe 3: Salzkristalle knistern und "springen" in der Alu-Rinne.

Interpretation:

Probe 1: Der Stoff zersetzt sich.
Probe 2: Der Stoff schmilzt unter lebhafter Abgabe des Kristallwasser. Letzteres verdampft.
Probe 3: Das in Spuren eingeschlossene Wasser verdampft und sprengt dabei die Kristalle.

Entsorgung:

Nach den Versuchen können die Substanzen über den Hausmüll entsorgt werden. Die Reste der Alu-Folien werden gesammelt und in den Wertstoffbehälter gegeben.

Mögliche Variationen:

  1. Die sehr geschmacksintensive Zitronensäure kann durch kristallines Vitamin C ersetzt werden.
  2. Fachübergreifend zur Biologie besteht die Möglichkeit, parallel mit diesem Versuch die Geschmackszonen der Zunge zu ermitteln. Im Partnerversuch geben die Schüler den Partnern mittels angefeuchteten Wattestäbchen die Substanzen auf die verschiedenen Zonen der Zunge.
  3. Der Geschmackstest kann auch mit wässrigen Lösungen der entsprechenden Substanzen bzw. Gemische durchgeführt werden. Hierfür empfehlen sich niedrige Konzentrationen. Die Lösungen werden in in Gläsern oder Plastikbechern angefertigt und mit Strohhalmen an die Schüler verteilt. Die Lösungen werden zunehmend verdünnt, bis kein Geschmack mehr festzustellen ist. Aus dem Anfangsgehalt und den Verdünnungsschritten lässt sich ungefähr die Geschmacksschwelle abschätzen (Mathematik?).