Voransicht. Redoxchemie im Kontext der Dauerwelle. Hintergrundinformationen. Dr. Leena Bröll, Gundelfingen, Dr. Nicole Kunze, Kirchzarten

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1 Redoxchemie im Kontext der Dauerwelle Dr. Leena Bröll, Gundelfingen, Dr. Nicole Kunze, Kirchzarten Niveau: Dauer: Sek. II 3 Doppelstunden Bezug zu den KMK-Bildungsstandards Fachwissen: Elektrische Energie in chemischen Reaktionen/Redoxchemie/chemische Energetik: Festigung des Energieübertragungsbegriffs, Ermittlung der Oxidationszahlen über die Molekülstruktur, Festigung des Aufstellens von Redoxgleichungen, Bindungsarten (Vergleich von Wasserstoffbrücken, Disulfidbrücken und Ionenbindung) Erkenntnisgewinnung: Treffen von sicherheits- und umweltrelevanten Maßnahmen. Fachgerechter Umgang mit Chemikalien. Experimente planen, durchführen, beobachten und Schlussfolgerungen ziehen, aus Texten und Podcast wichtige Informationen ziehen, Informationen selbstständig erarbeiten Kommunikation: Fachlich korrektes und folgerichtiges Argumentieren, richtiger Gebrauch der Fachsprache, Austausch über Inhalte aus Texten/Podcast Bewertung: Erkennen der Bedeutung des Unterrichtsgegenstandes für den Alltag Der Beitrag enthält Materialien für: Offene Unterrichtsformen Schülerversuche Fachübergreifenden Unterricht Hintergrundinformationen Hausaufgaben Bereits im 17./18. Jahrhundert, also im Barock und Rokoko, galten gelockte Haare als Statussymbol. So wurden Haare für Perücken und sonstige Haarteile dauerhaft gekraust. Man wickelte die Haarsträhnen auf Kraushölzer und kochte diese mehrere Stunden in einer alkalischen Lösung. Nach dem Abkühlen wurde mit Essigwasser neutralisiert. Für die Umformung waren also Alkali und Wärme notwendig. Für die Anwendung beim Kopfhaar war dieses Verfahren natürlich untauglich. Karl Ludwig Nessler gilt als Vater der Dauerwelle. Seine erste Kundin war seine Frau Katharina. Nessler band von ihrem langen Haar drei Strähnen ab, feuchtete sie mit unterschiedlichen alkalischen Flüssigkeiten an und wickelte sie auf Metallstäbe. Diese erhitzte er mit einer glühenden Zange. Anfangs wurde Katharina für die Dauerwellversuche ihres Mannes arg gestraft: Die erste Haarsträhne löste sich vom Kopf. Unter der zweiten bildete sich eine dicke, schmerzhafte Brandblase, von einer Locke war keine Spur zu sehen. Erst die dritte Haarsträhne war und blieb gewellt. Die Dauerwelle war erfunden. Nach einigen Weiterentwicklungen erhielt Nessler 1908 auf seine Erfindung der Dauerwelle einen internationalen Patentschutz zugesprochen. Die Dauerwelle trat ihren Siegeszug an.

2 Hier finden sich zahlreiche Informationen über Karl Ludwig Nessler und die Dauerwelle. Bezugsquellen Dauerwellprodukte (Wellmittel und Fixiermittel im Doppelpack) können im Drogeriemarkt günstig erworben werden (ca. 3 ). Haarsträhnen können im Internet bestellt werden, z. B. unter (25 Strähnen ca. 20 ) oder im Friseurfachhandel erworben werden. Dabei ist darauf zu achten, dass es sich um Echthaarsträhnen handelt und nicht um Kunsthaar. Ammoniumthioglykolat ist als 60%ige Lösung bei SIGMA-ALDRICH zu bestellen ( Suchname: Ammonium thioglycolate solution, 1 Liter ca. 35 ). Materialübersicht pro Experimentiergruppe V = Vorbereitungszeit SV = Schülerversuch Ab = Arbeitsblatt D = Durchführungszeit Fo = Farbfolie FoVo = Folienvorlage Info = Informationsblatt M 1 Ab M 2 Ab, SV V: 1 min D: 5 min M 3 Ab, SV Neulich im Internet Station 1: Biologischer Aufbau des Haares 1 langes menschliches Haar M 4 Ab V: 5 min D: 10 min M 5 Ab, SV M 6 Ab V: 5 min D: 10 min M 7 Ab, Info Station 2: Das Locken von Haaren Wasserwelle und Dauerwelle Leitungswasser Föhn 2 gekaufte Haarsträhnen 2 Glasstäbe Wellmittel 3 Reagenzgläser Fixiermittel Nescofilm Kristallisierschale Hausaufgabe: Inhaltsstoffe eines Dauerwellproduktes Reduzierende Wirkung des Wellmittels/Oxidierende Wirkung des Fixiermittels Iod-Kaliumiodid-Lösung Stärkelösung Wellmittel Fixiermittel heißes Leitungswasser Oxidationszahlen in Molekülen Reagenzglas 2 Einmalpipetten Becherglas, 250 ml 2 Messzylinder, 10 ml Schutzbrillen Gruppenpuzzle zu chemischen Bindungen im Haar

3 M 8 Ab, SV V: 5 min D: 10 min M 9 Ab, Info M 10 Ab, SV V: 5 min D: 10 min Spalten einer Disulfidbindung ein einfacher Modellversuch zur Funktionsweise einer Dauerwelle Wasserstoffperoxid, w = 2 %,, Ammoniumthioglykolat, w = 10 %, Pufferlösung, ph = 7 (Kaliumdihydrogenphosphat/di-Natriumhydrogenphosphat) Cystein Wasser, dest. heißes Wasser für Wasserbad Die Dauerwelle im Wandel der Zeit Die Mildwelle Tippkarten Wasserstoffperoxid, w = 2 %,, Ammoniumthioglykolat, w = 10 %, Ammoniumthioglykolat, w = 60 %, Pufferlösung, ph = 7 (Kaliumdihydrogenphosphat/di-Natriumhydrogenphosphat) Reagenzglas Waage Reagenzglasständer Spatel 2 Einmalpipetten Messzylinder, 10 ml Schutzbrillen M 11 FoVo, Info Cystein heißes Wasser für Wasserbad Wir nehmen einen Podcast auf Die Erläuterungen und Lösungen finden Sie hier. 3 Einmalpipetten 2 Reagenzgläser Reagenzglasständer Waage Messzylinder, 10 ml Kristallisierschale Schutzbrillen

4 M 1 Neulich im Internet Fotos: Frau: CORBIS / Rainer Berg / Westend 61; Fön: Thinkstock/iStockphoto; Schirm: istockphoto/zoonar Hallo, wahrscheinlich wurde diese Frage schon 100-mal in diesem Forum gestellt, aber ich bin mir halt nicht sicher. Ich war heute Morgen beim Friseur und habe eine Dauerwelle machen lassen. Und da hieß es, dass ich meine Haare 2 3 Tage lang nicht waschen darf, weil sonst die Dauerwelle kaputtgeht. Stimmt das? Und was ist, wenn ich in den Regen komme? Bitte antwortet Tina

5 M 3 Station 2: Das Locken von Haaren Wasserwelle und Dauerwelle Viele Menschen drehen sich abends ins nasse Haar Lockenwickler und haben am nächsten Morgen schöne Wellen im Haar. Warum also zum Friseur gehen und für viel Geld eine Dauerwelle machen lassen? Finden Sie den Unterschied zwischen Wasser- und Dauerwelle heraus. Schülerversuch: Wasserwelle und Dauerwelle im Vergleich Vorbereitung: 5 min Durchführung: 10 min Chemikalien/Gefahrenhinweise Geräte Leitungswasser 2 gekaufte Haarsträhnen Wellmittel Fixiermittel Entsorgung: Abguss/Restmüll Versuchsaufbau Glasstab Föhn 2 Glasstäbe 3 Reagenzgläser Nescofilm Kristallisierschale Versuchsdurchführung und Aufgaben Nescofilm Wickeln Sie beide Haarsträhnen auf je einen Glasstab und fixieren Sie sie am oberen und unteren Ende mit Nescofilm. Füllen Sie ein Reagenzglas mit Wasser und stellen Sie eine Haarsträhne für zwei Minuten hinein. Tupfen Sie nach Ablauf der Zeit die Haarsträhne am Glasstab ab, föhnen Sie sie trocken und wickeln Sie sie anschließend vorsichtig vom Glasstab ab. Füllen Sie in das zweite Reagenzglas Wellmittel und in das dritte Reagenzglas Fixiermittel. Stellen Sie die zweite Haarsträhne für zwei Minuten in das Wellmittel hinein. Waschen Sie danach die Haarsträhne am Glasstab ab und stellen Sie sie in das Reagenzglas mit Fixiermittel. Nehmen Sie nach 60 Sekunden die Haarsträhne aus dem Fixiermittel, spülen Sie sie mit Leitungswasser ab und föhnen Sie sie mit dem Föhn trocken. Nun können Sie die Haarsträhne vom Glasstab wickeln. Aufgabe 1: Notieren Sie sich das Ergebnis der Wasserwelle und der Dauerwelle. Tauchen Sie jetzt beide Haarsträhnen kurz in die Kristallisierschale mit Wasser und trocknen Sie diese danach mit einem Papiertuch ab. Wiederholen Sie die Wasserbehandlung. Aufgabe 2: Notieren Sie sich auch nun das Aussehen beider Haarsträhnen. Thinkstock/iStockphoto

6 M 4 Hausaufgabe: Inhaltsstoffe eines Dauerwellproduktes Auf den Verpackungen eines Dauerwellprodukts findet man folgende Informationen: INGREDIENTS WELLMITTEL (u. a.): Aqua, Ammonium Thioglycolate, Ammonium bicarbonate, Ammonia; PEG-35 Castor Oil, Cocamidopropyl Betaine, Parfum, Styrene/PVP Copolymer, Laureth-4, PEG/PPG-14/4 Dimethicone, Bis(c13-15 Alkoxy) PG-Amodimethicone, Tetrasodium EDTA, Hydrolyzed Silk, Glycol, Sodium Benzoate, Phenoxyethanol, Methylparaben, Linalool, Citronellol INGREDIENTS FIXIERMITTEL (u. a.): Aqua, Hydrogen Peroxide, Propylene Glycol, PEG- 150/Decyl Alcohol/SMDI Copolymer, Sodium Laureth Sulfate, Cocamidopropyl Hydroxysultaine, Coceth-10, Parfum, Etidronic Acid, Polyquaternium-11, Acetaminophen, Benzoic Acid, Linalool, Citronellol, Geraniol Aufgabe: Informieren Sie sich im Internet, welcher Bestandteil zu welchem Zweck eingesetzt wird. WELLMITTEL Reduktionsmittel Alkalisierungsmittel und ph- Stabilisatoren Penetrationshilfsmittel Duftstoffe, Emulgatoren, Konservierungsmittel und Tenside (Schaumverstärker) Kämmbarkeitsverbessernde Stoffe Trübungsmittel und Farbstoffe FIXIERMITTEL Oxidationsmittel Quellmittel, Emulgator Stabilisatoren Pflegende und duftende Zusätze

7 Zu M 7: Chemische Bindungen im Haar

8 M 11 Wir nehmen einen Podcast auf Geschafft! In der zurückliegenden Unterrichtseinheit haben Sie viel über Haare und die Funktionsweise einer Dauerwelle kennengelernt. Erstellen Sie in Kleingruppen (3 4 Lernende pro Gruppe) einen Podcast, der maximal drei Minuten lang ist und in dem Sie die wesentlichen Inhalte noch einmal auf unterhaltsame und lehrreiche Weise zusammentragen. Hier ein paar hilfreiche Tipps: Vorbereitung Schreiben Sie den Text auf ein Blatt Papier und üben Sie ihn ein paar Mal zu lesen. Dadurch ist der Textinhalt vertraut, und Fehler beim Ablesen werden vermieden. Aufnahme Zur Aufnahme eignet sich z. B. ein Diktiergerät. Raumsituation Wenn man innerhalb eines Raumes aufnimmt, muss man darauf achten, dass nicht zu viel Hall entsteht. Kahle Wände und vor allem glatte Fensterfronten sind die Hauptursache für Hall, der sich nachher störend auf die Aufnahme legt und es den Zuhörern unnötig schwer macht, dem Gesprochenen zu folgen. Von Vorteil sind deshalb: schräge Wände, Bücherregale, Pflanzen, Polstermöbel und Teppiche, Wandteppiche oder Vorhänge. Sprecherposition Eine bequeme Sitzposition ist wichtig, am Besten aufrecht, sodass der Brustkorb und Bauchbereich seine volle Atmungsunterstützung entwickeln kann. Gut ist auch eine Sprechposition im Stehen. Mikrofon Wenn mehrere Personen sprechen, sollten Sie darauf achten, dass bei der Weitergabe des Mikrofons nicht zu viel Rauschen entsteht. Das Mikrofon nahe an den Mund halten und normal sprechen. Foto: Colourbox/Andrei Shumskiy Am Anfang ist es immer komisch, sich selbst aufzunehmen, und vor allem, seine eigene Stimme aufgenommen zu hören. Versuchen Sie es ein paar Mal, Sie werden sehen, wie schnell gute Ergebnisse dabei herauskommen. Viel Freude bei der Präsentation!

9 Erläuterungen und Lösungen Erläuterung (M 2) Das Haar ist von einer Schuppenschicht umgeben, die aus flachen, verhornten, abgestorbenen Zellen besteht. Diese sind in Wuchsrichtung angeordnet. Lösungen (M 2) Zu 1.: Zu 2.: Fährt man von der Wurzel aus in Richtung Haarspitze, fühlt sich das Haar glatt an. Fährt man von der Haarspitze zur Wurzel zurück, fühlt man einen Widerstand. Erläuterung (M 3) Bei diesem Versuch stellen die Schülerinnen und Schüler eine Wasserwelle und eine Dauerwelle phänomenologisch nach. Die Wasserwelle kennt jeder, der schon einmal Lockenwickler ins nasse Haar gedreht hat und anschließend gelockte Haare hatte, wobei die Locken nicht von Dauer waren. Eine Wasserwelle entsteht aber auch unbeabsichtigt, wenn man mit feuchten Haaren ins Bett geht und am nächsten Morgen Haarwirbel etc. hat, die nur schwer zu bändigen sind, bis man die Haare erneut gewaschen hat. Lösungen (M 3) Zu 1.: Bei der Dauerwelle sind nach dem Abwickeln der Haarsträhne deutliche Locken entstanden. Bei der Wasserwelle sind nach dem Abwickeln der Strähne auch Locken entstanden, jedoch sind die Locken nicht so deutlich wie die der Dauerwelle. Zu 2.: Feuchtet man die Locken der Wasserwelle an, lassen die Locken deutlich nach und verschwinden nach erneutem Befeuchten. Die Locken der Dauerwelle hingegen sind nach dem Waschen genauso wellig wie zuvor. Diese bleiben auch nach einem erneuten Wasserbad in der gleichen Intensität erhalten.