Was ist was? Identifizierung von Säuren und Basen mit gestuften Hilfen

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1 1 von 22 Was ist was? Identifizierung von mit gestuften Hilfen Ein Beitrag von Karin Schmidt, Netphen Mit Illustrationen von Julia Lenzmann, Stuttgart Was ist was? In unbeschrifteten Bechergläsern befinden sich Säuren, Basen, Wasser und auch der Indikator Phenolphthalein. Aber die klaren Lösungen sehen alle gleich aus! Wie finden wir jetzt also heraus, welche Lösung in welchem Becherglas ist? Ihre Schüler entwickeln im Team eine Lösungsstrategie und wenden diese an, um genau dieses Problem zu lösen. Aber: Ganz so einfach ist das nicht. Es stehen schließlich keine weiteren Hilfsmittel als die Lösungen selbst zur Verfügung! Bei Bedarf können die Lernenden gestufte Hilfekarten nutzen. So muss niemand verzweifeln, wenn sich Ideen für einen Untersuchungsplan nicht sofort einstellen. Mit einem Lerntempoduett zur Wiederholung! Das Wichtigste auf einen Blick Wie soll man die Lösungen unterscheiden? Ihre Schüler entwickeln einen Plan, dies nur mithilfe der Lösungen selbst herauszufinden! Foto: Thinkstock/Fuse Klasse: 9/10 Dauer: 6 Stunden (Minimalplan: 3) Kompetenzen: Die Schüler entwickeln selbstständig Lösungsstrategien und wenden diese an. führenuntersuchungendurch,formulieren Beobachtungen und werten Untersuchungen aus. wägen beim Umgang mit Säuren und Basen Risiken und Nutzen ab und halten entsprechende Sicherheitsmaßnahmen ein. setzen ph-indikatoren ein, um Säuren und Basen nachzuweisen. Versuche: SvenjaundTimerinnernsich:Sofunktionieren Indikatoren (SV) SvenjaundTimerinnernsich:Sofunktioniert Phenolphtalein (SV) Wasistwas? JetztmusseinPlanher! (SV) Rotkohlsaft einindikatorausderküche (SV) Übungsmaterial: Indikatoren WiederholungimLerntempoduett Jetztweißich s! Indikatoren

2 5 von 22 Die Einheit im Überblick V = Vorbereitung FO = Folie AB = Arbeitsblatt D = Durchführung SV = Schülerversuch LEK = Lernerfolgskontrolle FV = Folienvorlage VP = Versuchsprotokoll TK = Tippkarte Stunden 1 2: Lösungen genauer untersuchen M 1 (FO) Was ist was? Alle Lösungen sehen doch gleich aus! 6 Bechergläser mit verdünnter Salzsäure (20 %) Phenolphthalein-Lösung (<1 %) verdünnter Salzsäure (10 %) Natriumcarbonat-Lösung destilliertem Wasser verdünnter Natronlauge (10 %) M 2 (SV) V: 10 min D: 30 min M 3 (SV) V: 10 min D: 30 min Svenja und Tim erinnern sich: So funktionieren Indikatoren 1 Schutzbrille pro Schüler 1 Paar Handschuhe pro Schüler 12 Reagenzgläser* 4 Pipetten oder Spritzfläschchen für die Indikatoren* destilliertes Wasser verdünnte Natronlauge (10 %) verdünnte Salzsäure (10 %) Universalindikator-Papier Universalindikator-Lösung Phenolphthalein-Lösung (<1 %) Lackmus-Lösung Methylorange-Lösung Svenja und Tim erinnern sich: So funktioniert Phenolphthalein 1 Schutzbrille pro Schüler 1 Paar Handschuhe pro Schüler 5 Reagenzgläser* 1 Pipette* Universalindikator-Papier mit Vergleichsskala Phenolphthalein-Lösung (<1 %) verdünnte Salzsäure (20 %) verdünnte Salzsäure (10 %) destilliertes Wasser Natriumcarbonat-Lösung verdünnte Natronlauge (10 %) Stunde 3: M 4 (AB/SV) V: 20 min D: 40 min Einen Untersuchungsplan erstellen Was ist was? Jetzt muss ein Plan her! 6 kleine nummerierte Bechergläser* mit 1 destilliertem Wasser 2 verdünnter Salzsäure (20 %) 3 verdünnter Salzsäure (10 %) 1 Schutzbrille pro Schüler 1 Paar Handschuhe 15 Reagenzgläser* 6 Pipetten* M 5 (TK) M 6 (AB) 4 Natriumcarbonat-Lösung 5 verdünnter Natronlauge (10 %) 6 Phenolphthalein-Lösung (<1 %) Was ist was? Tippkarten Was ist was? Etiketten zur Beschriftung der Bechergläser

3 6 von 22 VI Stunden 4 5: Ein Indikator aus der Küche: Rotkohlsaft! M 7 (SV) V: 10 min D: 45 min M 8 (VP) Stunde 6: M 9 (FV) M 10 (AB) M 11 (LEK) Minimalplan Rotkohlsaft ein Indikator aus der Küche 1 Schutzbrille 1 Paar Handschuhe 1 Schneidebrett* 1 Gemüsemesser* Rotkohlblätter 1 Becherglas (250 ml)* 1 Dreifuß mit Drahtnetz* 1 Teclubrenner* 1 Packung Streichhölzer 1 Trichter* Filterpapier 1 Erlenmeyerkolben (250 ml)* 8 Reagenzgläser* 1 Pipette* Wasser Mineralwasser Zitronensaft Zucker-Lösung Essig Versuchsprotokoll: Ein Indikator aus der Küche Wir sichern unser Wissen Das Lerntempoduett so geht s! Indikatoren Wiederholung im Lerntempoduett Jetzt weiß ich s! Indikatoren Die Gefärdungsbeurteilungen finden Sie auf CD 10. Waschmittel-Lösung Kernseife-Lösung Backpulver-Lösung Universalindikator-Papier Bei Zeitmangel lässt sich die Einheit auf zwei bis drei Stunden verkürzen. Wenn den Schülern die Wirkungsweise der Indikatoren bereits bekannt ist, können die Schülerversuche M 2 und M 3 entfallen. Auch die Herstellung des Rotkohlindikators (M 7) sowie die Wiederholung durch das Lerntempoduett (M 9 und M 10) können entfallen. Das Arbeitsblatt M 11 kann als Hausaufgabe aufgegeben oder als Kurztest zur Wissensüberprüfung eingesetzt werden.

4 7 von 22 Was ist was? Alle Lösungen sehen doch gleich aus! M 1

5 10 von 22 VI M 4 Was ist was? Jetzt muss ein Plan her! Also, lass uns mal nachdenken, sagt Tim zu Svenja. Alle Flüssigkeiten sehen zwar gleich aus, aber ihre Eigenschaften sind sehr verschieden! Das können wir uns doch zunutze machen! Aufgaben 1. Welche Idee könnte Tim haben? Überlege zuerst alleine und notiere deine Ideen stichwortartig in der Sprechblase. 2. Tragt euch eure Ideen in eurem Team gegenseitig vor und einigt euch auf einen Plan, wie ihr herausfinden möchtet, welche Lösung sich in welchem Becherglas befindet. 3. Wenn ihr nicht mehr weiterkommt, könnt ihr euch die Tippkartenansehen abernureine nach der anderen! 4. Stellt eure Planung eurem Lehrer vor. 5. Setzt euren Untersuchungsplan in die Tat um und helft Tim und Svenja, die Bechergläser korrekt zu beschriften. Nicht vergessen: Alle Sicherheitsvorschriften beachten! So sieht unser Plan zur Identifikation der sechs Lösungen aus:

6 11 von 22 Was ist was? Tippkarten M 5 Tipp 1 Was ist die Aufgabe? Findet heraus, welche dieser Lösungen sich in welchem Becherglas befindet: 20%ige Salzsäure, 10%ige Salzsäure, destilliertes Wasser, Natriumcarbonat- Lösung, 10%ige Natronlauge, Phenolphthalein. Entwickelt einen Plan, wie ihr vorgeht. Tipp 2 Welchen ph-wert-bereichen lassen sich die Lösungen zuordnen? verdünnte Salzsäure (20 %) verdünnte Salzsäure (10 %) destilliertes Wasser Natriumcarbonat-Lösung (schwache Base) verdünnte Natronlauge (10 %) (starke Base) Phenolphthalein (Indikator) Tipp 3 Wie kann ein Untersuchungsplan aussehen? stark saurer ph-bereich saurer ph-bereich neutraler ph-bereich basischer ph-bereich hoher basischer ph-bereich 1. Haltet alle Beobachtungen in einer Übersicht fest. weist durch rosa Farbumschlag einen basischen ph-wert im Bereich von etwa 8,2 bis 13 nach 2. Achtet auf den Geruch, eventuelle Gasentwicklung sowie einen möglichen Farbumschlag beim Zusammengeben der Lösungen. ACHTUNG Verwendet stets kleine Mengen, damit im Fall von Fehlversuchen noch genügend Lösung vorhanden ist. Tipp 4 Wie können die Aufzeichnungen sinnvoll gestalten werden? Die Aufzeichnungen können z. B. in Form einer Matrix vorgenommen werden, sodass die Beobachtungen beim Zusammengeben der nummerierten Lösungen sofort in dem passenden Kästchen notiert werden können. Lösung

7 16 von 22 VI M 7 Rotkohlsaft ein Indikator aus der Küche Statt aufwendiger, teurer und teilweise gefährlicher Chemikalien lässt sich ein bekannter Indikator auch ganz einfach selbst herstellen und das mit ganz gewöhnlichen Zutaten aus der Küche. Schülerversuch Aufgabe Führt den folgenden Versuch durch. So führt ihr den Versuch durch Teil 1: Rotkohlsaft herstellen Vorbereitung: 10 min Durchführung (ohne Wartezeit): 45 min 1. Stellt die folgenden Materialien bereit, setzt Schutzbrillen auf und zieht Handschuhe an. Foto: Colourbox 1 Schutzbrille 1 Paar Handschuhe Rotkohlblätter 1 Gemüsemesser 1 Schneidebrett 1 Becherglas (250 ml) Wasser 1 Teclubrenner 1 Dreifuß mit Drahtnetz 1 Packung Streichhölzer 1 Trichter 1 Filterpapier 1 Erlenmeyerkolben (250 ml) 2. Wascht die Rotkohlblätter kurz unter fließend kaltem Wasser und schneidet sie auf dem Schneidebrett in dünne Streifen. 3. Gebt die Rotkohlstreifen in das Becherglas und füllt es mit Wasser. Das Wasser sollte den Rotkohl leicht bedecken. 4. Stellt das Becherglas auf den Dreifuß mit Drahtnetz und bringt das Wasser mithilfe des Brenners zum Kochen. Lasst das Wasser gute zehn Minuten köcheln. Spritzgefahr bei zu starkem Kochen! 5. Schaltet den Brenner ab und lasst die Lösung abkühlen. 6. Die lauwarme Lösung gießt ihr durch das Filterpapier im Trichter in den Erlenmeyerkolben. Teil 2: Wirkungsweise des Rotkohlindikators testen 1. Stellt die folgenden Materialien bereit, setzt Schutzbrillen auf und zieht Handschuhe an. 1 Schutzbrille 1 Paar Handschuhe 1 Reagenzglasständer 8 Reagenzgläser 1 Pipette Rotkohlsaft Universalindikator- Papier Wasser Mineralwasser Zitronensaft Zucker-Lösung Essig Waschmittel- Lösung Kernseifen-Lösung Backpulver-Lösung 2. Füllt die Lösungen etwa zwei daumenbreit in die Reagenzgläser. 3. Messt mithilfe des Indikatorpapiers die ph-werte der Lösungen, die ihr in der Tabelle auf dem Versuchsprotokoll notiert. 4. Gebt jeweils die gleiche Anzahl an Pipetten-Füllungen des Rotkohlindikators in die Reagenzgläser und notiert die Farbänderungen in der Tabelle auf dem Versuchsprotokoll.