Dokumentation Projekt Chromatografie PLUS-Kurs SU 4+, GGS Vaalserquartier, Aachen

Transkript

1 Die Arbeitsgruppe Die Gemeinschaftsgrundschule Vaalserquartier ist eine zweizügige Grundschule im westlichsten Stadtteil von Aachen, 400 m von der Grenze zu den Niederlanden gelegen. Sie hat 220 SchülerInnen und einen Schwerpunkt in der Förderung von begabten Kindern. Diese werden u.a. in äußerer Differenzierung in so genannten PLUS-Kursen unterrichtet. Die Schule nimmt Teil am Aachener Modell für Begabungsförderung. Die Arbeitsgruppe SU 4+, die sich mit der Chromatografie beschäftigt hat, ist einer dieser PLUS-Kurse im Fach Sachunterricht. Die 14 Kinder kommen zusätzlich zum Unterricht einmal wöchentlich nachmittags zur Schule. Sie wurden von ihren KlassenlehrerInnen zur Teilnahme nominiert, weil sie besonderes Interesse an den naturwissenschaftlichen Fächern zeigen und hier auch bereits besondere Kenntnisse besitzen. Geleitet wird dieser Kurs von Herrn. Die Versuche werden im Kunst- und Werkraum der Schule durchgeführt, ein eigener Fachraum steht nicht zur Verfügung. Die Kinder führten eine Mappe, in der zu jedem Versuch ein Protokoll angelegt wurde (siehe Anlage 1). Die Gruppe arbeitet in dieser Zusammensetzung seit Beginn des ersten Schulhalbjahres 2011/12, also seit Inhaltliche Beschreibung Farbstoffe bestehen aus verschiedenen Farbbestandteilen und erscheinen durch additive Farbmischung monochrom zu sein. Durch verschiedene Methoden der Chromatographie, verschiedene Träger und verschiedene Flussmittel können sie in ihre Bestandteile zerlegt werden. Dies betrifft sowohl wasserlösliche wie auch wasserunlösliche und sowohl pflanzliche (natürliche) als auch künstliche Farbstoffe. Die Kinder experimentieren mit verschiedenen Filzstiftfarben und geeigneten Pflanzenstoffen, verwenden verschiedene Filter oder Kreide als Trägersubstanzen und die Flussmittel Wasser und Alkohol sowie Mischungen aus beiden für die Trennung. Die Träger werden getrocknet und den Versuchsprotokollen beigefügt. Arbeitsablauf Zunächst untersuchen die Schülerinnen schwarze, wasserlösliche Filzstifte. Sie tragen dafür ungefähr 1 cm lange Markierungen auf ein rundes, in der Mitte gelochtes Filterpapier auf. Das Mittelloch sollte ungefähr den Durchmesser eines Bleistifts haben und kann auch mit diesem gestochen werden. Ein weiteres Filterpapier wird gerollt und durch dieses Loch gestochen. Der Aufbau sollte geeignet sein, Wasser aus einem Becherglas über den Kapillareffekt zunächst nach oben und dann nach außen zu ziehen. Handelsübliche, schwarze und andersfarbige Filzstifte sind nicht farbrein, Sie bestehen aus unterschiedlichen Farbpigmenten mit unterschiedlichen Korngrößen, sie werden vom Flussmittel mit unterschiedlicher Geschwindigkeit mitgezogen, kommen dadurch unterschiedlich weit und werden so getrennt. Farben, die nicht wasserlöslich sind, müssen mit Alkohol getrennt werden. In einem zweiten Versuch werden wasserfeste, dunkle Filzstiftfarben auf ein rechteckig geschnittenes Filterpapierstück als Linienabschnitte aufgetragen und an einen Holzstab gesteckt. Das Filterpapier hängt in einem Becherglas und taucht leicht in das Flussmittel ein. Farben, die in Filzstiften verwendet werden, sind künstlich hergestellt. Doch auch Planzenfarben lassen sich trennen. In einem dritten Versuch wird der Pflanzensaft aus den Blättern des Schöllkrautes gepresst und untersucht. Als Flussmittel eignet sich Ethanol besser als Wasser. Sehr schöne Ergebnisse erreicht man mit gefalteten Filterpapieren, die leicht aufgefächert auf Bechergläser gelegt werden. In deren Mitte träufeln die Kinder den 1

2 Pflanzensaft und danach das Flussmittel. Es zeigen sich typische Phase von grün über gelb bis rötlich. Im vierten Versuch wird anstelle des Filterpapiers als Trägersubstanz Tafelkreide verwendet. Sie wird zunächst rundherum in etwa ein Zentimeter Entfernung vom unteren Ende mit einem Strich aus frischem Pflanzensaft der Transcanthia markiert und dann auf einen flachen Unterteller mit Spiritus (Ethanol, Alkohol) gestellt. Das Flussmittel zieht den Pflanzenfarbstoff mit und spaltet ihn beim Aufsteigen in der Tafelkreide in seine Farbphasen auf. In einem theoretischen Ausblick wird auf den Begriff Chomatografie eingegangen und deren Bedeutung für die Trennung von Lösungsbestandteilen herausgearbeitet. 2

3 Versuch 1: Ist schwarze Farbe wirklich nur schwarz? 1 rundes Filterpapier, gelocht 1 kleines Filterpapier 8 Filzstifte, farbig, wasserlöslich 1 kleines Becherchen Wasser Arbeite mit trockenen Händen auf einem trockenen Tisch! In etwa 1 cm Entfernung vom Mittelpunkt werden mit 8 verschiedenen Filzstiften Striche auf das Filterpapier gemalt. Zur Kontrolle wird ein Punkt mit der gleichen Farbe am Rand gemacht. In das Loch in der Mitte des Filterpapiers wird ein zusammengerolltes Stück Filterpapier geschoben. Das Becherglas wird zu ¾ mit Wasser gefüllt. Die Filter werden jetzt auf die Bechergläser gelegt, das Filterröhrchen hängt im Wasser. Versuch 2: Was tun, wenn Farben nicht wasserlöslich sind? Filterpapier 3 Filzstifte, farbig, wasserfest 1 Becherglas 1 Holzstäbchen 1 Büroklammer Ethanol (Spiritus, Alkohol) In etwa 2 cm Entfernung vom unteren Ende des Filterpapiers werden mit 3 verschiedenen wasserfesten Filzstiften Striche quer zum Papier gezogen. In das Becherglas wird etwa 1 cm hoch der Alkohol eingefüllt. Der Filterpapierstreifen wird jetzt mit der Büroklammer am Holzstäbchen befestigt und in das Becherglas gehängt, so dass er gerade vom Alkohol benetzt wird. 3

4 Versuch 3: Sind Pflanzensäfte auch Farbmischungen? 1 rundes Filterpapier, geknickt (Faltenfilter) Pflanzensaft aus frischem Schöllkraut (vorbereitet) 1 Glas 2 Pipetten Spiritus Der Filter wird auf das Glas gelegt und in der Mitte mit der ersten Pipette mit 2 Tropfen Pflanzensaft beträufelt. Dann wird auf die Mitte mit der zweiten Pipette langsam Spiritus geträufelt. Gebe einen Tropfen Spiritus zu und warte ein wenig. Dabei soll die Mitte nicht trocken werden, aber auch nicht in Flüssigkeit stehen. Versuch 4: Kreide statt Filterpapier? 1 weiße Kreide Pflanzensaft der Transcanthia, frisch 1 Unterteller 1 Pipette Ethanol (Alkohol, Spiritus) In etwa 1 cm Entfernung vom flachen Ende der Kreide wird der Pflanzensaft auf allen Seiten strichförmig mit der Pipette aufgebracht. Bitte mehrmals rund herum mit Saft überstreichen, wenn sie eingezogen ist Der Unterteller wird in der Mitte mit Laufmittel gefüllt. Die Kreide wird jetzt auf den Unterteller gestellt. Fülle Alkohol nach, wenn die Mitte der Untertasse trocken wird. Die Kreide darf nicht umfallen! 4

5 Chromatografie Name: Versuch : Material: Zeichnung: Ablauf: Beobachtung: Erklärung: 5