Hat sich euer Team gegenüber der ersten Runde verändert sind neue Mitglieder dazu gekommen oder hat jemand das Team verlassen?

Transkript

1 DECHEMAX-Schülerwettbewerb 2012/2013 Teamname: Teamleiter: Klassenstufe (Durchschnitt): Hat sich euer Team gegenüber der ersten Runde verändert sind neue Mitglieder dazu gekommen oder hat jemand das Team verlassen? Nein, keine Veränderung Ja, unser Team besteht jetzt aus folgenden Mitgliedern: Teamleiter: 2. Mitglied: 3. Mitglied: 4. Mitglied: 5. Mitglied: So können wir eure Protokolle am besten bewerten: Schickt uns die Protokolle bitte per Post, es gilt das Datum des Poststempels. Einsendeschluss ist der 30. März Bitte verwendet keine Schnellhefter, Klarsichtfolien oder ähnliches, sondern tackert die Blätter einfach zusammen. Notiert auf jeden Fall den Namen eures Teams, eures Teamleiters und aller Teammitglieder und die Klassenstufe auf diesem Deckblatt und heftet es vor euer Protokoll. Am besten beschreibt oder bedruckt ihr die Blätter beidseitig, das spart euch Papier und Porto. Weitere Informationen zu den Protokollen findet ihr auch in unseren FAQs unter Ob euer Protokoll bei uns eingegangen ist, erfahrt ihr in eurem Teambereich oder unter Bitte dokumentiert eure Versuche mit Fotos. Wir können eure Protokolle nicht zurückschicken und können euch auch im Einzelnen keine Auskunft zur Korrektur geben. Alle Rechte an den eingesandten Lösungen gehen an die DECHEMA über, das schließt auch die Texte, Abbildungen und Muster ein, die von der DECHEMA uneingeschränkt verwendet und zitiert werden können. Die DECHEMA kann über die eingesandten Lösungen frei verfügen und insbesondere über deren Aufbewahrung oder Vernichtung nach der Auswertung frei entscheiden. Manche Fragen sind für die unteren Klassenstufen noch recht schwierig. Das wissen wir. Macht soviel ihr könnt wir bewerten jede Klassenstufe getrennt.

2 Falls ihr zu Hause in der Küche experimentiert, informiert eure Eltern über die Versuche und fragt um Erlaubnis. Vielleicht haben sie ja auch Lust, euch über die Schultern zu schauen. Bitte beachtet beim Experimentieren einige Grundregeln: Während ihr eure Experimente durchführt, sollt ihr (in der Küche oder im Schullabor) nichts essen oder trinken. Wenn ihr also in der Küche experimentiert, dann auch nicht gerade dann, wenn Essen gekocht wird. Auch wenn ihr teilweise mit Lebensmitteln arbeitet, probiert auf keinen Fall die Lösungen, die ihr herstellt. Einige Stoffe, die ihr verwendet (Spiritus, Soda, Essigessenz, Zitronensaft) sind nicht für den Verzehr geeignet, sondern Gefahrstoffe. Bitte beachtet bei den Haushaltschemikalien die Hinweise auf den Verpackungen. Arbeitet mit Benzin oder Spiritus nur in gut gelüfteten Räumen 2 Was Ihr braucht (für alle Versuche): Karotten Rotkohl oder Blaukraut (ist dasselbe, hat nur verschiedene Namen) Curcuma oder Gelbwurz (gibt es im Gewürzregal) Spiritus (wenn möglich farblos) oder Ethanol Reinigungsbenzin (zum Auffüllen von Feuerzeugen) ein möglichst farbloses Speiseöl, kann ein ganz billiges sein Messer, Reibe, Löffel, kleine Töpfe, Gläser (vielleicht könnt ihr euch ein paar Schnappdeckelgläser besorgen mit denen könnt ihr dann auch die Probe schütteln) einen Filter und Filterpapier (möglichst weißes) Natron (gibt es bei den Backwaren, heißt manchmal auch Backnatron; eigentlich Natriumhydrogencarbonat, also NaHCO 3 ) Soda (im Supermarkt bei den Reinigungsmitteln; eigentlich Natriumcarbonat, also Na 2 CO 3 ) sprudeliges Mineralwasser Zitronensaft Essig oder Essigessenz weiße Kreide (Wandtafelkreide) Sand (zum Beispiel Vogelsand; der Sand sollte sehr fein sein) Spinat (oder Petersilie; können auch zuvor tiefgefroren gewesen sein) Mörser mit Pistill oder ersatzweise eine kleine Porzellanschüssel und ein Teelöffel eine kleine Schüssel mit einem flachen Boden oder ein Marmeladenglas (bitte Glas oder Porzellan/Steingut verwenden! Kein Kunststoff, da dieser sich evtl. in den Chemikalien löst.) eine Muschel (vom letzten Strandurlaub) oder aus dem Baumarkt / Dekoladen Füllertinte (wenige Tropfen, eine Patrone reicht) Iodtinktur, auch Iodsalbe funktioniert Speisestärke (Mondamin)

3 DECHEMAX-Schülerwettbewerb 2012/2013 Buntes Treiben 3 Wo wir auch hinsehen: die Welt um uns ist kunterbunt. Die Natur hat in der Tier- und Pflanzenwelt ein riesiges Farbenspektrum entworfen und wir Menschen haben die Farbchemie entwickelt und tun somit noch einiges hinzu. Es ist noch gar nicht so lange her, dass man Farben zum Malen nicht einfach so in einem Laden kaufen konnte. Aber schon die Menschen in der Steinzeit wussten sich zu helfen, wenn sie Farben brauchten, um damit Höhlenmalereien anzufertigen. Sie suchten die Grundlage für diese Farben in der Natur. Auch heute verwendet man noch natürliche Farbstoffe, beispielsweise zum Anfärben von Lebensmitteln. In diesem Versuch sollt auch ihr probieren, Farben aus verschiedenen Naturstoffen zu extrahieren, d. h. herauszulösen. Bei einer Extraktion verwendet man ein Lösungsmittel (z. B. Wasser oder Öl), das sich je nach Farbstoff unterscheiden kann, und lässt dieses auf den Naturstoff einwirken. Im Idealfall ist am Ende der Naturstoff farblos und alle Farbe in dem Lösungsmittel. Mit welchem Lösungsmittel das am besten funktioniert und ob man die Lösungen am besten erwärmt oder nicht, sollt ihr für verschiedene Naturfarbstoffe herausfinden. Einige Farbstoffe haben eine ganz besondere Eigenschaft: sie verändern ihre Farbe, wenn sich der ph-wert ändert. Der ph-wert ist ein Maß dafür, ob die Lösung sauer (wie Zitronensaft) oder basisch (wie eine Seifenlauge) ist und kann Werte von 1 bis 14 annehmen. Reines Wasser verhält sich neutral (ph=7), ist also weder sauer noch basisch. Je nachdem, welche Substanz man zu Wasser gibt, wird es sauer oder basisch. Schon mit Kohlensäure kann man Wasser ansäuern, Sprudelwasser ist also saurer als Leitungswasser. Noch etwas saurer ist Essig und am sauersten von den Lösungen, die im Haushalt verfügbar sind, wird Wasser mit Zitronensaft. Auf der basischen Skala könnt ihr im Haushalt Natron ausprobieren, das braucht man zum Backen, und Soda, ein Reinigungsmittel, das die Lösungen noch sehr viel basischer macht. ph-wert sauer basisch Zitronen- Kohlen- Soda saft säure Essig- Natron säure Farbstoffe, die den ph-wert anzeigen können, nennt man ph-indikator (Indikator ist lateinisch und bedeutet so viel wie Anzeiger ). Man kann natürlich auch ph-indikatoren kaufen, manche von euch kennen vielleicht Indikatorpapier, aber ihr sollt versuchen, ob sich nicht einer oder alle Farbstoffe, die ihr extrahiert, als Indikator verwenden lassen.

4 Versuch A Farbstoffe extrahieren 1) Versucht den oder die Farbstoff(e) aus den Karotten zu extrahieren. Ihr müsst dazu die Karotten zerkleinern (meist gilt: je kleiner desto besser, am besten mit der Küchenreibe) und mit jeweils einem der zur Verfügung stehenden Extraktionsmittel (Wasser, Speiseöl, Benzin und Spiritus) versetzen. Vielleicht hilft es auch, wenn ihr die Lösungen mit Wasser oder Öl erwärmt, aber natürlich kann die Hitze auch die Farbstoffe zerstören, also Vorsicht! (Bitte erhitzt weder den Spiritus noch das Benzin!!) Vielleicht müsst ihr alles auch länger einwirken lassen, dabei ständig umrühren oder einmal um den Topf tanzen wer weiß das schon? Am Ende filtriert ihr die Karottenreste ab und erhaltet eine hoffentlich farbige Lösung. Beschreibt die verschiedenen Versuche, die ihr gemacht habt, und beantwortet die folgenden Fragen: a) Welches Extraktionsmittel hat bei den Karotten am besten funktioniert? Und wie waren die Umstände (warm oder kalt, längeres Einwirken,...)? b) Recherchiert, welches der wichtigste Farbstoff in den Karotten ist. c) Könnt ihr euch erklären, warum die Extraktionsmethode, die ihr als die beste herausgefunden habt, gerade bei diesem Farbstoff so gut funktioniert? Warum ging es vielleicht nicht mit einem anderen Extraktionsmittel? 2+3) Führt denselben Versuch mit dem Rotkohl und der Gelbwurz statt der Karotten durch und beantwortet auch für diese beiden Stoffe die Fragen von Teil 1. 4) Vergleicht die Extraktionsmethoden, die ihr für die verschiedenen Stoffe gefunden habt. Sind sie alle gleich? Wenn nein, könnt ihr euch eine Erklärung denken? 5) Testet, ob sich eure isolierten Farbstoffe als ph-indikatoren eignen. Dazu müssen sie sich erstens verfärben, wenn ihr den ph-wert ändert, und zweitens muss die Verfärbung auch wieder rückgängig gemacht werden können, wenn ihr den ph-wert wieder auf den alten Wert bringt. Den ph-wert könnt ihr mit Zitronensaft, Essigessenz, Essig oder sprudeligem Mineralwasser absenken (d.h. eure Lösung wird saurer) und mit Natron und Soda anheben (d.h. eure Lösung wird basischer). Was beobachtet ihr? 6) Wenn ihr wollt, könnt ihr das alles auch noch mit anderen farbigen Substanzen aus der Küche oder dem Garten probieren, z.b. Paprika (-pulver), Spinat, Rote Bete, Hagebuttentee, die (jetzt gerade blühenden) Kätzchen des Haselnuss-Strauches, Efeublätter, u.s.w. 4

5 Versuch B Warum werden um Herbst die Blätter bunt? Diese Frage habt ihr euch vielleicht auch schon einmal gestellt. Dabei ist eigentlich die Fragenstellung gar nicht ganz richtig. Denn alle Farben, die wir im Herbst sehen, sind schon zuvor im Blatt, sie werden nur von Grün überdeckt. Im Herbst, wenn der grüne Farbstoff unter dem Einfluss des Pflanzenhormons Dormin abgebaut ist, kommen, je nach Blatt, die gelben oder roten Farben zum Vorschein, die man zuvor wegen des intensiven Blattgrüns nicht erkennen konnte. Ihr glaubt das nicht? Mit diesem Versuch könnt ihr es ausprobieren. Leider gibt es in dieser Jahreszeit nicht allzu viele grüne Blätter, deshalb werden wir ersatzweise auf Spinat/Petersilie zurückgreifen müssen das Prinzip bleibt dasselbe, nur, dass wir selten einen Spinat- oder Petersilienherbst beobachten. 5 Vorgehensweise Gebt etwa einen Esslöffel kleingehackten Spinat (Petersilie) zusammen mit mindestens ebenso viel Sand und wenigen Millilitern Brennspiritus (Ethanol) in den Mörser oder die kleine Schüssel und verreibt mit dem Pistill oder dem Löffel alles so lange, bis ein intensiv dunkelgrün gefärbter Extrakt entstanden ist. Gießt den Extrakt möglichst sauber ab. Diesen Extrakt müsst ihr nun auf die Kreide 1 cm über dem einen Ende als einen schmalen Streifen auftragen (s. Zeichnung). Am besten taucht ihr die Spitze des Teelöffels in den Extrakt und haltet ihn dann an die Kreide, so dass der Extrakt aufzieht. Das wiederholt ihr mehrere Male, wobei der Fleck auf der Kreide zwischendurch immer wieder trocknen sollte, sonst läuft er zu weit aus. Füllt die Schüssel mit dem flachen Boden (das Marmeladenglas) etwa 5 mm hoch mit Reinigungsbenzin (Petrolether) und stellt die Kreide so hinein, dass die aufgetragene Probe am unteren Ende ist. Die Flüssigkeit sollte nicht so hoch im Glas stehen, dass sie die Probe berührt. Lasst nun das Reinigungsbenzin (Petrolether) insgesamt 7 cm an der Kreide hochsteigen (am besten markiert ihr vorher die Höhe mit einem Bleistift) und nehmt sie dann aus der Flüssigkeit. Da ihr während der Zeit, in der das Benzin an der Kreide aufsteigt, den Versuchsaufbau nicht bewegen solltet, achtet darauf, dass alles an einem gut gelüfteten Platz steht, aber nicht zu starkem Zug ausgesetzt ist (vielleicht im Fahrradschuppen, ). Beschreibt was ihr beobachtet. Wie heißen die Farbstoffe bzw. Farbstoffgruppen, die man bei diesem Versuch beobachtet?

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7 Versuch C Wir machen Blau! 7 Reines Blau ist in der Natur oder zumindest als Pflanzenfarbe - außerordentlich selten. Da es trotzdem so eine schöne Farbe zum Experimentieren ist, greifen wir auf andere Farblieferanten zurück. 1 ) Die Killer-Muschel Nehmt ein Glas Wasser und gebt einige Tropfen Tinte (normale Füller-Tinte) dazu. Auf ein Schnapsglas mit Wasser etwa 2 bis 3 Tropfen Tinte. Gebt eine Muschel mit in das Glas und lasst das Ganze ein bis zwei Stunden stehen. Was beobachtet ihr? Gebt ein bis zwei Tropfen Essig(essenz) in das Glas. Was passiert nun? Könnt ihr den Versuch mehrere Male wiederholen? Könnt ihr daraus schließen, wie ein Tintenkiller funktioniert? 2) Starkes Blau mit Stärke Viele von euch werden diesen Versuch schon einmal in der Schule durchgeführt haben: Man versetzt eine Jodlösung mit Stärke und erhält eine tiefblaue Färbung. In Schulversuchen verwendet man diese Reaktion meist zum Nachweis von Stärke (zum Beispiel in der Kartoffel). Will man verstehen, was hinter dieser Färbung steckt, kann man ein wenig mit der Farbe spielen. Nehmt ein Wasserglas und stellt euch zunächst eine schöne Jod-Lösung her, indem ihr 2 bis 3 ml Iod-Lösung aus der Apotheke mit etwa 100 ml (destilliertem) Wasser verdünnt. Diese Lösung könnt ihr als Ausgangsstoff für mehrere Versuche verwenden. Nehmt nun ein Trinkglas und gebt so viel Stärke hinein, dass der Boden gerade bedeckt ist. Dann nehmt ihr eure Iodlösung, verdünnt sie 1:50 mit Wasser und tropft davon so lange etwas in das Glas bis eine deutliche Blaufärbung entsteht. Verteilt die blaue Lösung nun auf 3 (Schnappdeckel)-Gläser und nummeriert sie. Glas 1 verwendet ihr als Vergleichsglas Glas 2 sollt ihr nun vorsichtig erwärmen, am besten in einem Wasserbad, falls das Glas nicht hitzefest ist. Zu Glas 3 gebt ihr einige Tropfen Zitronensaft zu. Was beobachtet ihr? Findet die Gründe für das, was in Glas 2 und 3 geschieht. Habt ihr eine Idee, wie das Geschehene wieder umkehrbar zu machen ist? Wir freuen uns neben euren Protokollen auf Fotos von ganz vielen bunten Lösungen aus eurer Küche oder eurem Labor!