Im Brennpunkt Kerzenexperimente

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1 1 von 26 Im Brennpunkt Kerzenexperimente Peter Baumgartner, Freiburg Jahrhundertelang waren Kerzen Lichtspender für Arm und Reich. In unseren modernen Zeiten spielen Kerzen als Lichtquellen keine Rolle mehr. Trotzdem sind sie alltäglich und strahlen mit ihrem warmen, lackernden Licht Besinnlichkeit und Ruhe aus. In dieser Unterrichtseinheit erforschen Ihre Schüler die Vorgänge bei der brennenden Kerze. Anhand einfacher, aber spannender Versuche wird den Schülern gezeigt, warum eine Kerze brennt und welche chemischen Vorgänge sich bei diesem alltäglichen Ereignis abspielen. Klasse: 8/9 Dauer: 5 Stunden (Minimalplan: 2 3 Stunden) Kompetenzen: Die Schüler können einfache Versuche planen, durchführen und die Ergebnisse auswerten. können eine chemische Reaktion als komplexen Sachverhalt in einzelne Teile gliedern. können detaillierte Funktionsmechanismen einer chemischen Reaktion am Beispiel der Verbrennung von Wachs erläutern. Mit interaktiven Tafelbildern! Das Wichtigste auf einen Blick Warum und wie brennt eine Kerze? Diesen und weiteren Fragen gehen Ihre Schüler in dieser Unterrichtseinheit auf den Grund. Versuche: Die brennende Kerze und ihre Masse (SV) Die Kerzenlamme (SV) Was brennt bei einer Kerze? (LV und SV) Verbrennungsprodukte einer Kerze (SV) Die Tochterlamme (SV) Fingerabdrücke mit Kerzenruß (SV) Übungsmaterial: Rund um die Kerze Drei Gase und ihre Nachweisreaktionen Chemiefabrik und Kraftwerk in einem Jetzt weiß ich s! Verbrennungs vorgänge in der Kerze Foto: Thinkstock/iStockphoto

2 5 von 26 Die Einheit im Überblick V = Vorbereitung SV = Schülerversuch AB = Arbeitsblatt D = Durchführung LV = Lehrerversuch LEK = Lernerfolgskontrolle VP = Versuchsprotokoll LP = Lehrerpräsentation FV = Folienvorlage = Zusatzmaterial auf CD Stunde 1: M 1 (SV) M 2 (AB/SV) V: 3 min M 3 (AB) Die brennende Kerze Die brennende Kerze und ihre Masse 1 Reagenzglas evtl. M1_Balkenwaage.jpg ( ) 2 Teelichter 1 Knetgummi evtl. M1_Kerzenwippe.jpg ( ) Wir beobachten eine brennende Kerze (pro Gruppe) (pro Gruppe) M2_Flammentemperaturen.htm Rund um die Kerze M3_Loesung_Rund_um_die_Kerze.pdf Stunden 2 3: Edukte und Produkte LV D: 10 min Was brennt: Docht oder Wachs? 1 Schutzbrille 1 Holzlineal M 4 (SV) D: 10 min M 5 (VP) (LP) (FV) M 6 (AB) M 7 (SV) Wachsdampf, brennbar oder nicht? 1 erbsengroßes Stück Wachs 1 Tiegelzange 1 Stück Dochtschnur 1 Gasbrenner 1 kleines Reagenzglas Versuchsprotokoll: Wachsdampf brennbar oder nicht? M6_Moegliche_Verbrennungsprodukte.pdf M6_Moegliche_Verbrennungsprodukte_Folie.pdf Drei Gase und ihre Nachweisreaktionen Welches Gas entsteht? Verbrennungsprodukte einer Kerze 1 Reagenzglas Stativmaterial 1 Teelicht 1 Gasbrenner 1 Holzklammer 1 Trichter

3 6 von Kerzenexperimente (Kl. 8/9) Chemische Reaktionen V LV (LP) V: 2 min D: 5 min M 8 (SV) D: 10 min M7_Kalkwasserprobe.pdf Kalkwasserprobe 1 Glas mit Kalkwasser 1 Strohhalm Wasser ein weiteres Produkt der Wachsverbrennung? 1 Watesmopapier 1 Becherglas Stunden 4 5: Die Kerze: Chemiefabrik und Kraftwerk (LP) M 9 (AB) M 10 (AB) M 11 (SV) D: 20 min M10_Chemiefabrik_Kerze.pdf Die brennende Kerze Chemiefabrik und Kraftwerk in einem Die brennende Kerze Chemiefabrik und Kraftwerk in einem (Kärtchen) Die brennende Kerze was hast du gelernt? Satzbaukasten_interaktiv Mutter- und Tochterlamme 1 Glasrohr (L:10 cm, Ø 5 mm) Stativmaterial 1 Stück Alufolie (ca. 8 x 8 cm) (Foto) M 12 (SV) M 13 (AB) M11_Bild_Tochterlamme.pdf Fingerabdrücke mit Kerzenruß 1 Holzklammer 1 Lupe Jetzt weiß ich s! Verbrennungsvorgänge in der Kerze 1 Objektträger Minimalplan Stehen Ihnen keine fünf Stunden zur Verfügung? Dann verkürzen Sie die Einheit auf drei Unterrichtsstunden, indem Sie die Versuche M 1 und M 2 streichen (vielleicht können diese spannenden Versuche zu einem anderen Zeitpunkt nachgeholt werden), und Sie sich auf den Nachweis der Reaktionsprodukte in den Schülerversuchen M 4, M 7 und M 8 beschränken (verzichten Sie auf M 3 und den Lehrerversuch). Durch Weglassen der Experimente M 11 (Mutter- und Tochterlamme) und M 12 (Fingerabdrücke mit Kerzenruß) reduzieren Sie nochmals auf insgesamt zwei Unterrichtsstunden.

4 9 von 26 Rund um die Kerze Heutzutage denkt niemand mehr über eine Kerze nach man indet sie mehrfach in jedem Haushalt. Früher hatten Kerzen eine weitaus wichtigere Bedeutung als heute. Erfahrt mehr darüber. Foto: M 3 Aufgabe Schon seit über Jahren verstehen es die Menschen, aus Wachs Kerzen herzustellen. Bis vor ungefähr 150 Jahren, als Gasbeleuchtung und elektrisches Licht aufkamen, waren Kerzen oft die einzige Möglichkeit, Licht ins Dunkle zu bringen. Die reichen Bürger, Adlige und Geistliche verwendeten wohlriechende Kerzen aus Bienenwachs. Die armen Leute dagegen mussten mit billigen Kerzen aus Rinderfett vorliebnehmen. Diese Kerzen stanken und rußten stark. Im 19. Jahrhundert wurden die ersten Kerzen aus Stearin gefertigt. Stearin wird aus Palmöl gewonnen und ist damit ein Produkt aus nachwachsenden Rohstoffen. Rund 90 % aller Kerzen werden heutzutage aus Parafin hergestellt. Parafin ist ein Wachs, das aus Erdöl gewonnen wird. Der Docht wird aus Baumwollfäden gelochten und zur Verbesserung seiner Eigenschaften mit Chemikalien getränkt. Findet im Suchsel acht Begriffe aus dem Infotext, umkreist sie und schreibt sie in die Liste. K R M Q P A L M O E L B I E N E N W A C H S K N B V E G X B Q T N T D P A L R C H V K D P E A S U N D G M H O J R R C T M R O D T C Z F A F T E W P E L H W E F M T P A O Q L T L T F G V J R R L N L Y T I D C M B M I L Y J T N L C R K J X N E Begriffe

5 13 von 26 Wachsdampf brennbar oder nicht? M 4 Wie wir bereits herausgefunden haben, brennen weder festes noch lüssiges Wachs. Doch es gibt noch einen weitern Aggregatzustand von Wachs, den wir auf Brennbarkeit untersuchen können: Wachsdampf. Dies werden wir im Folgenden tun. Schülerversuch in Zweiergruppen Vorbereitung: 5 min Durchführung: 10 min Aufgabe Führt den folgenden Versuch durch. So führt ihr den Versuch durch 1. Holt euch die folgenden Materialien an den Platz. 1 Gasbrenner 1 erbsengroßes Stück Wachs 1 kleines Reagenzglas 1 Holzklammer 2. Setzt eure Schutzbrillen auf und gebt das Wachsstück in das Reagenzglas. 3. Stellt den Gasbrenner auf die feuerfeste Unterlage und entzündet ihn. Stellt die rauschende Flamme ein. 4. Haltet das Reagenzglas mithilfe der Holzklammer in die Gasbrennerlamme, bis das Wachs verdampft. Schutzbrille tragen! Die Öffnung des Reagenzglases niemals auf Personen richten! 5. Haltet einen brennenden Glimmspan an die Öffnung des Reagenzglases. Beobachten und Dokumentieren 1. Ergänzt im Versuchsprotokoll die Versuchsdurchführung und notiert eure Beobachtungen. 2. Formuliert einen Merksatz im Ergebnisteil des Versuchsprotokolls. Wusstest du schon,...dass polnische Forscher eine Kerze entwickelt haben, die sich selber wieder ausbläst? Im Kerzeninnern beinden sich Hohlräume, in die Luft mit Druck eingeschlossen wurde. Schmilzt die Hülle einer solchen Blase, entweicht die eingeschlossene Luft und löscht die Kerze. Bis zu 20 solcher Hohlräume können in eine Kerze eingefügt werden.

6 23 von 26 Fingerabdrücke mit Kerzenruß M 12 Ruß verbrennt in der oberen Flammenzone der Kerze mit leuchtender Flamme. Bringt man in diese Zone einen Gegenstand, schlägt sich der Ruß darauf nieder. Ruß ist ein viel benutzter Rohstoff. Unter anderem wird er zum Herstellen von schwarzer Farbe verwendet. Schülerversuch in Zweiergruppen Vorbereitung: 5 min Durchführung: 15 min Aufgabe Führt den folgenden Versuch durch. So führt ihr den Versuch durch 1. Holt die folgenden Materialien an den Platz 1 Holzklammer 1 Lupe 1 Objektträger 1 Packung Streichhölzer 2. Setzt euch die Schutzbrillen auf. Stellt die Kerze auf die feuerfeste Unterlage und entzündet die Kerze. 3. Haltet den Objektträger mit der Holzklammer in den oberen Teil der Kerzenlamme. Sobald das Glas auf der einen Seite mit Ruß bedeckt ist, nehmt ihr es aus der Flamme. 4. Lasst den Objektträger mindestens eine Minute abkühlen und verwendet ihn dann als Stempelkissen für eure Fingerabdrücke. Haltet das Glas nicht zu lange in die Flamme. Es könnte zerspringen! Beobachtungen Findest du auf deinen Abdrücken Inseln, Gabelungen und Enden? Nimm die Lupe zu Hilfe. Daumen Zeigeinger Mittelinger Ringinger kleiner Finger rechte Hand linke Hand

7 24 von Kerzenexperimente (Kl. 8/9) Chemische Reaktionen V M 13 Jetzt weiß ich s! Verbrennungsvorgänge in der Kerze Hier kannst du dich auf den Prüfstand begeben und ermitteln, was du in dieser Unterrichtseinheit alles gelernt hast. Aufgabe 1 Trage die richtigen Begriffe in die Lücken ein. Meistens werden Kerzen aus gewonnen wird. nachwachsendem Rohstoff hergestellt: dem hergestellt, einem Wachs, das aus dagegen wird aus einem. Der Docht wird aus Aufgabe 2 gelochten und mit getränkt. Innerhalb und außerhalb der Kerzenlamme herrschen verschiedene Temperaturen. Trage die Temperaturen in das Bild rechts ein. Aufgabe 3 Schreibe die Gase hinter ihre Nachweisreaktionen. a. Flamme wird entfacht: b. Flamme erlischt: c. Gas entzündet sich schlagartig: Aufgabe 4 Stelle die Wortgleichung der Verbrennung von Kerzenwachs auf. + + Aufgabe 5 Kreuze die richtigen Lösungen an. Über dem Docht ist das Wachs Rußteilchen sind Ein Nachweis von Kohlenstoffdioxid ist: fest aufgebrochene Sauerstoffmoleküle Kalkwasser verfärbt sich gelb lüssig verbrannte Dochtteilchen Kalkwasser trübt sich gasförmig Teilstücke von Parafinmolekülen Kalkwasser schäumt auf