S Arbeitsunterlagen - Experimente Biologie

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SEKUNDARSTUFE > S WÄSSRIGE LÖSUNGEN
Verhalten von Stoffen in Wasser                                                                         zurück
 
Lösungen Arbeitsunterlage 1-------------------------------------------------

Diffusion

Versuch1
Warum zittern bestimmte Stoffe im Wasser?
1)    Der freiwerdende Saft von Löwenzahnstengeln oder von Wolfsmilch-Pflanzen wird in Wasser aufgeschlämmt und unter dem Mikroskop beobachtet. Man kann auch Tusche verwenden.
2)    Verfolge die Bewegung der kleinen Teilchen: Ist die Bewegung von der Teilchengröße abhängig? Was passiert, wenn man den Objektträger leicht erwärmt?
3)    Verdünne Kondensmilch in Wasser und beobachte ebenfalls unter dem Mikroskop.  Vergleiche die Beobachtungen in Versuch1) und in Versuch3): Was ist daraus zu folgern?
4)    Bringe etwas Holzkohlenstaub (Zeichenbedarf) auf Wasser. Was ist im Mikroskop zu beobachten? Erwärme die Aufschlämmungen auf dem Objektträger vorsichtig von der Seite her und beobachte erneut: Was geschieht?
 
Versuch2
  1. Löse etwas Kaliumpermanganat 

  2. In Wasser bis eine tiefrote Färbung entsteht.
  1. Fülle ein Reagenzglas mit klarem Wasser, halte den
  2. Daumen auf die Öffnung
  3. Stelle das gefüllte Reagenzglas in die
  4. Kaliumpermanganatlösung, so dass
  5. möglichst wenig Wasser herausläuft;
  6. Befestige das Reagenzglas
  7. mit einer Halterung (Abb);
  8. Beobachte, was geschieht.
Notiere die Farbverteilung alle 2 Stunden. 
 
Versuch3:
1) Bringe etwa 1 ml Olivenöl auf etwa 4 ml Wasser
 in einem Reagenzglas.
2) Schüttle gut um und beobachte, was geschieht!
3) Untersuche die Randzone von Öl und Wasser unter
Dem Mikroskop. Was ist zu beobachten?

Info: Die „freiwillige“ Verteilung von zwei Stoffen ineinander nennt man Diffusion.
 
Nenne Beispiele, bei denen die Diffusion eine Rolle spielt – aus Natur, Technik und Chemie!
Nenne Beispiele, bei denen eine Diffusion keine Rolle spielt! 

 
Lösungen Arbeitsunterlage 2----------------------------------------------------

Diffusion in Gelatine   (verlangsamte Verteilung)                                            

These: Die Diffusionsgeschwindigkeit ist vom sich lösenden Stoff abhängig und auch von der Viskosität des Lösungsmittels. 
 
Material: einige Reagenzgläser, zwei Bechergläser,
Chemikalien: Gelatinepackung (Kaufhaus), Kupfersulfat, Ammoniak-Lösung,
 
Versuchsaufbau: 
1.    Man stellt ca. 100ml einer 5%ige heißen Gelatinelösung her (5g Gelatine in 95ml Wasser aufkochen und etwas abkühlen lassen.
2.    Man füllt ein frisches Reagenzglas 25ml der noch heißen Gelatinelösung und gibt Kupfersulfatlösung zu. Durch Umschütteln sollte eine tief blaue Lösung sich ergeben, die langsam fest wird (3).
3.    Nach Festwerden dieser blau gefärbten Gelatinelösung werden wieder 25ml Gelatinelösung hinzugegeben. Man lässt im kaltem Wasser fest werden (2).
4.    In einem zweiten Reagenzglas werden 25ml Gelatinelösung noch flüssig mit wenigen ml Ammoniaklösung versetzt, umgeschüttelt.
5.    Diese Gelatinelösung mit Ammoniak wird nun auf die schon fest gewordenen Gelatine (2) gegeben. Man lässt alle drei Schichten fest werden.
 
Beobachtung: 
Sowohl die farbloses Ammoniak aus Schicht (1) wie auch das Kupfersulfat aus Schicht (3) diffundieren in die Zwischenschicht(2). Nach einigen Stunden bildet sich ein Tiefblauer Ring(2a), der langsam in Richtung(1) wandert.
 
Erklärung: Trifft Kupfersulfat auf Ammoniak, bilden sich Tetraamin-Kupfer-Ionen, die tief Blau gefärbt sind. Da Ammoniak schneller diffundiert als das wesentlich schwerere Kupfersulfat, bildet sich der Ring zuerst in der Nähe der Schicht(3) (2a). Die blaue Farbe wandert dann langsam in Richtung der Schicht (1)
Mit Hilfe einer solchen Farbreaktion kann man nachweisen, dass der Ort des entstehenden Farbrings von der Diffusionsgeschwindigkeit der Stoffe abhängt. Die Diffusionsgeschwindigkeit auch von der Größe der gelösten Stoffe abhängt, letztlich vom Molekulargewicht. 
Die Gelatinelösung dient dazu, den Vorgang so langsam zu gestalten, dass man die Reaktion auch verfolgen kann. 
 
Bestätige den geschilderten Ablauf! Erkläre die Beobachtungen!
  


Lösungen Arbeitsunterlage 3-------------------------------------------------
Nicht-Lösungen: Emulsionen                              

Info: Emulsionen sind Mischungen von Stoffen, die sich nicht ineinander lösen und die auch nicht miteinander reagieren.
 
1: Margarine:
Margarine ist eine Öl-in-Wasser-Emulsion. Lecitin aus dem Eigelb stabilisiert die Emulsion, die sonst nicht haltbar wäre.
Geräte:
Becherglas, Rührstab Glas, Thermometer, Kochplatte, Wasserbad mit Eiswasser.
Substanzen:
15g Kokosfett, Olivenöl, Milch, frisches Eigelb, Kochsalz
nach: J. Reiss, Alltagschemie im Unterricht, Aulis Verlag Deubner & Co KG, Köln, 1963.
Herstellung:
1)    bei 450 werden 15g Kokosfett geschmolzen,
2)    Zugabe von 1 Esslöffel Olivenöl
3)    Zugabe von 1 TL Milch
4)    Zugabe von 1 TL frischem Eigelb und etwas Salz
5)    Alles vermischen
6)    Im Eiswasserbad solange rühren, bis die Masse fest geworden ist.
 
2: Salbe:
Substanzen:
10g Wollfett, 40g süßes Mandelöl,  7g Bienenwachs,  40g Rosenwasser (Drogerie) oder ein anderer Duftstoff,
Messerspitze Borax, möglich: etwas Lecitin aus Eigelb zufügen.
nach: Natw-im Unterricht: 7/1981
 
Was ist zu tun?
1)    Fülle Mandelöl, Bienenwachs, Wollfett in eine hohe Plastikschüssel;
2)    Stelle die Schüssel in ein Wasserbad und schmelze die Fette unter Rühren;
3)    Erwärme das Rosenwasser mit dem Borax in einem anderen Topf
4)    Rühre langsam mit dem Mixer auf unterster Stufe das Rosenwasser in die Fettmischung;
5)    Nimm de Topf aus dem Wasserbad und rühre weiter, bis die Salbe fest wird.
6)    Fülle eine kleine saubere Dose mit der Salbe.
Vorsicht: die Salbe ist nur 2 Wochen haltbar!
3) Milch:
Weise nach, dass Schlagsahne eine  Emulsion ist!
Was ist zu tun?
  1. Schlage Schlagsahne bei 25o mit 32% Fettanteil solange mit einem Mixer bis sich Fettbrocken bilden.
  2. Presse die Fettbrocken mit einem Plastiklöffel zu einer Masse zusammen und nehme sie aus der Flüssigkeit.
 
Es entsteht: ………………………. 
und  …………………………  
Was bleibt übrig? 
……………………… ………..und
……………………………………...
 
Entscheide: Ist Schlagsahne eine Emulsion von Fett in Wasser?
Ist Butter eine Emulsion von Wasser in Fett?
 
Frage: Ist Nebel eine Emulsion? Stellt das Spülwasser eine Emulsion dar?



Säuren -  Laugen Arbeitsunterlage 3--------------------------------------------------------------------------------

Säuren und Laugen                                                             
Fachliche und didaktische Anmerkungen: Sinn des Versuchs ist nicht, dass sich Schüler eingehend mit Säuren oder Laugen befassen. Vielmehr soll der Versuch dazu dienen, exemplarisch naturwissenschaftliche Vorgehensweisen kennen zu lernen: Man nutzt Hilfsmittel, um durch Messung etwas mehr über die Eigenschaften hier von Lösungen zu erfahren. Das Hilfsmittel hier ist ein Farbstoff, der seine Farbe je nach der Konzentration von Protonen in der Lösung ändert (Indikatorstoff). Solche Indikatoren kann man sich selbst herstellen, wie der Rotkohlsaft. Es gibt aber auch geeichte Papiere, die mit Farbstoffen getränkt sind, die auf Grund differenzierten Farbänderungen den genauen Gehalt an Protonen bzw Hydroxydionen anzeigen (pH-Papiere) und auch Glaselektroden, die elektronisch de pH- Wert anzeigen (pH-Meter) Der pH- Wert hat sich als sehr wichtiges Merkmal für Lebewesen herausgestellt:
 
Für die meisten Lebewesen ist ein pH-Wert
von unter 5 oder von über 8 tödlich. 


1) Als Testlösung wird gefärbter Saft aus Rotkohl verwendet.
Herstellung von Rotkohlsaft:
Ein Rotkohlblatt wird in kleine Stücke gerissen und mit etwas Wasser 2-3 Minuten aufgekocht. Der Saft kann sofort nach dem Abkühlen verwendet werden und ist im Kühlschrank einige Tage haltbar. Er zeigt bei reinem Wasser (Neutral) die Farbe Blau.
Nachdem die Farbveränderungen bei Essig und Seifenlauge bekannt sind, können weitere Lösungen untersucht werden, immer unter dem Gesichtspunkt: noch Leben möglich oder nicht mehr. Erwartete Ergebnisse Zuckerwasser, Salzwasser:  neutral; blau; Mineralwasser (frisch geöffnet), Zitronensprudel, Essig verdünnt: sauer; rot – violet - rot; Seifenlösung, Natronlösung, Waschmittellösung: alkalisch – grün. 

2) Nutzung von pH Papier: Hier lassen sich deutlich genauere Abstufungen erkennen – das Prinzip ist aber das gleiche. 
Tipps: Stark alkalische Lösungen färben den Rotkohlsaft unter Zerstörung des Farbstoffs gelb. Die schwachen Laugen, welche aus Sicherheitsgründen benutzt werden sollten, zeigen daher oft die Mischfarbe Grün aus Gelb (stark alkalisch) und Blau (neutral). Der Versuch sollte vorher kurz ausprobiert werden, damit man nicht von unerwarteten Farben überrascht wird. 
Rohrreiniger als alkalische Lösung     muss 1 zu 20 verdünnt werden!! Ätzend!
Alkalische Seifenlösung stellt man am einfachsten aus geraspelter Kernseife (Haushaltszubehör) her, in Wasser aufgelöst. - Viele moderne Seifen oder Waschlotionen reagieren eher sauer („mit dem pH Wert der gesunden Haut“). Auch dies kann geprüft werden.

Entsorgung:  Alle Reste können problemlos stark verdünnt in den Ausguss gegeben werden.
vgl: Schneider, V. u. Th. Zahn: Beiträge zur Didaktik, Shaker Verlag 2008 , http://de.wikipedia.org/wiki/PH-Wert  , 
http://www.gesundheit.de/ernaehrung/saeure-und-basen-gleichgewicht , 
http://www.umweltdatenbank.de/lexikon/ph-wert.htm 
 
Lösungen pH Werte Arbeitsunterlage 4----------------------------------------------------
Lösungen von Stoffen reagieren unterschiedlich!                                                

Material: Bechergläser, Pipetten aus Plastik, Rotkohlsaft, pH-Papier
Flüssigkeiten: z. B. Haushalts-Natronlösung, Salzwasser, Zitronensaft, Seifenlösung, Zuckerwasser, stark verdünnter Essig, frisches Mineralwasser mit Kohlensäure, verdünnte Waschmittellösung, stark verdünnte Lösung von Rohrreiniger, verschiedene Flüssigkeiten zum Testen (z.B. Öl oder Haushaltsalkohol)

Versuch1 :
Herstellung von Rotkohlsaft: Ein Rotkohlblatt wird in kleine Stücke gerissen und mit etwas Wasser 2-3 Minuten aufgekocht. Der Saft kann sofort nach dem Abkühlen verwendet werden und ist im Kühlschrank einige Tage haltbar. Er zeigt bei reinem Wasser (Neutral) die Farbe Blau.
 
Versuch 2: Erprobung mit Rotkohlsaft  
Beginne mit 3 Gläsern
Glas 1: Gib 2 Fingerbreit Zitronensaft
Glas 2: Fülle mit ebenso viel Wasser
Glas 3: Gib eben so viel Seifenlauge zu.
 
Aufgabe: 
Schreibe auf, welches Glas welche Flüssigkeit enthält. Gib jetzt in jedes Glas jeweils 2 Pipetten voll Rotkohlsaft. Notiere Deine Beobachtungen in der Tabelle.
Nun kannst Du die anderen Flüssigkeiten untersuchen.
Wichtig: Benutze jedes Mal ein sauberes Glas und notiere alles in der Tabelle.

Versuch 3: Anwendung pH- Papier: Man reißt ein kleines Stück pH Papier ab, legt es auf eine neutrale Unterlage (Alufolie) und tupft mit einem Glasstab wenig der zu untersuchenden Flüssigkeit auf. 
(-Das pH- Papier ist mit verschiedenen Farbstoffen getränkt, die in Kombination eine Farbveränderung anzeigen, die einem bestimmten pH Wert entspricht).
Fülle die Tabelle aus! 
 






Aufgabe: Notiere in ROT, welche Lösungen stark ätzend und giftig sind.  Notiere in BLAU, welche Laugen stark giftig sind. Nutze dazu die pH-Wert-Tabelle!

 giftig sind: Säuren unter pH Wert 4           giftig sind: Laugen über pH-Wert 8   
 

 
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