Welche Pflanzenfarbe macht die schönste Farbpalette?

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1 Welche Pflanzenfarbe macht die schönste Farbpalette? Eine Arbeit des Wahlpflichtkurses Auf Spurensuche, Gruppe 6d 15. Juli 2011

2 Inhaltsverzeichnis Thema Seite Inhaltsverzeichnis 2 1. Kurzfassung 3 2. Einleitung 3 3. Wir untersuchen Säuren und Laugen mit bekannten Indikatoren 4 4. Wir stellen Verdünnungsreihen von Salzsäure und Natronlauge her Wir machen uns weiter auf die Suche nach einem Indikator mit der schönsten Farbpalette Experimente mit Kurkuma Experimente mit dem Farbstoff E 131 Patentblau Experimente mit dem Farbstoff E124 Cochenillerot Experimente mit dem Farbstoff E 123 Amaranth Experimente mit dem Farbstoff E 110 Gelborange S Experimente mit dem Farbstoff E 127 Erythrosin Experimente mit dem Farbstoff E 104 Chinolingelb Experimente mit dem Farbstoff E 102 Tatrazin Experimente mit dem Farbstoff E 122 Azorubin Diskussion der Ergebnisse Schlussbemerkungen Quellenhinweise und Literatur 14 2

3 1. Kurzfassung Wir, die Schülerinnen und Schüler des Wahlpflichtkurses 6, Gruppe 6d, Auf Spurensuche wollten eigentlich mit Hilfe naturwissenschaftlicher Verfahren einen Kriminalfall lösen. Dazu untersuchten wir auch Säuren und Lauge mit einem Indikator. Unsere NW-Lehrerin hat uns dann etwas von diesem Wettbewerb H 2 O mach s bunt erzählt und dann wollten wir an diesem Thema weiterarbeiten und uns auf die Suche nach einem Indikator, der eine besonders schöne Farbpalette hat, machen. Wir stellten Verdünnungsreihen von Salzsäure und Natronlauge her. Dann arbeiteten wir mit Universalindikator, Rotkohl, Holunderbeersaft, Geranien, Basilikum, Kurkuma und verschiedenen E-Farbstoffen und informierten uns über diese Indikatoren. Leider waren wir enttäuscht, da wir keine so schöne Farbpalette mehr bekommen konnten wie wir sie bei der Verwendung von Universalindikator und von Rotkohl gesehen hatten. Allerdings konnten wir beobachten, dass manche Indikatoren doch unterschiedlich starke Lauge bzw. Säuren anzeigten. Schade, dass das Schuljahr schon vorbei ist, denn wir hätten gerne noch weiter geforscht, auch wenn wir den Kriminalfall nicht lösen konnten. 2. Einleitung An der Helene-Lange-Schule Oldenburg wurde ab Klasse 6 Französisch als 2. Fremdsprache angeboten. Die Schülerinnen und Schüler, die diese Fremdsprache nicht genommen hatten, machten für 13 Wochen Erfahren mit den unterschiedlichen Fachbereichen. Der FB Naturwissenschaften bot einen 2 stündigen Kurs Auf Spurensuche an, um die grundlegenden Methoden des naturwissenschaftlichen Arbeitens anhand der Aufklärung eines Kriminalfalls zu erlernen. Im letzten Quartal war die Gruppe 6d, 19 Schülerinnen und Schüler einer Integrationsklasse, an der Reihe. Wir hatten nur 13 Wochen Zeit für unsere Experimente. Auch bei dem Kriminalfall war vorgesehen, dass die Schülerinnen und Schüler Säuren und Laugen mit Rotkohl als Indikator anzeigen sollten. Nachdem wir von dem Wettbewerb gehört hatten, arbeiteten wir natürlich weiter auf der Suche nach anderen Indikatoren, auf der Suche nach einer schönen Farbpalette. (siehe auch Aufgabenstellung des Wettbewerbs, Quelle: bunt.de/seiten/die- Aufgabe.aspx) Die Vorgehensweise, die Beobachtungen und die Versuchsergebnisse werden im Folgenden dokumentiert. 3

4 3. Wir untersuchen Säuren und Laugen mit bekannten Indikatoren. Als erstes wollten wir herausfinden, ob es sich bei der Flüssigkeit um eine Säure oder Lauge gehandelt hat, die der Dieb zurückgelassen hatte. Dazu stellten wir uns einen Rotkohlindikator her und gaben den Indikator zu Zitronensaft, Essig und Seifenlauge. Wir bekamen eine schöne rote und violette Farbe bei Essig und Zitronensaft und eine blau-grüne Farbe bei der Seifenlauge. Unsere Lehrerin zeigte uns wie schön die Farben sein könnten, wenn man unterschiedlich starke und schwache saure und alkalische Lösungen verwenden würde. (Literatur: b.) Wir gingen der Frage nach: Was sind Indikatoren eigentlich? Wir fanden eine Antwort in unserem Chemiebuch: In der Natur gibt es Pflanzenfarbstoffe, die durch Färbung saure, Alkalische und neutrale Lösungen anzeigen. Man nennt sie Indikatoren (lat.: indicare, anzeigen) (Literatur: c.) Prisma Physik/Chemie 5/6, Niedersachsen, Stuttgart 2005, Klett Verlag, Seite 244). Der Indikator hat also bei dem Zitronensaft und dem Essig etwas anderes angezeigt, als bei der Seifenlauge. In der nächsten Stunde brachten wir Geranien mit und Basilikum, um die gleiche Farbpalette wie beim Rotkohl zu bekommen. Wir verrieben Geranien und Basilikum und gaben die sauren und alkalischen Lösungen wie beim Rotkohl dazu. Rene und Pia (eigne Bilder von Fr. Beime) Thade Leider war das Ergebnis nicht so bunt wie beim Rotkohl. Eigentlich sah man gar keine Unterschiede, ob es sich um eine Säure oder Lauge handelt. Wir waren enttäuscht und wollten in der nächsten Woche weiterarbeiten. 4

5 Noch enttäuschter waren wir, nachdem wir feststellen mussten, dass unsere Farblösungen leider verschimmelt waren und wir nicht weiterarbeiten konnten. (eigene Bilder von Fr. Beime) Da wir allerdings sehr ungeduldig waren, zeigte Fr. Beime uns, wie wir die sauren und alkalischen Lösungen unterschiedlich stark machen konnten und stellten Verdünnungsreihen her. Einige Gruppen arbeiteten mit Salzsäure, andere mit Natronlauge, gleicher Konzentration, die wir in gleicher Weise verdünnten. Dieses Mal wollten wir nicht enttäuscht werden und arbeiteten mit Universalindikator. Damit arbeitet man ja immer im Schullabor, sagte unsere Lehrerin. (Lais) (eigene Bilder von Fr. Beime) (Cedrik) 5

6 Lais und Michelle arbeiteten mit den unterschiedlich starken Laugen, die Farben wurden grün bis blau. Cedrik und Jan Phillip arbeiteten mit Säuren und die Farben waren grün gelb orange rot. Andere Gruppen erhielten ähnlich Ergebnisse. (Hanife und Luisa, eigene Bilder von Fr. Beime) Wir waren begeistert von der Farbenvielfalt in den Reagenzgläsern. In der nächsten Stunde wollten wir die Verdünnungsreihe noch genauer herstellen. 4. Wir stellen Verdünnungsreihen von Salzsäure und Natronlauge her. (Literatur: d.) Arbeitsblätter zu Chemie heute, Sekundarstufe I, Praktikum, ph-wert-skala wässriger Lösungen, S. 40, Schroedel Verlag, Braunschweig, 2003) Thema: Wir stellen eine Verdünnungsreihe von Salzsäure und Natronlauge her. Versuchsmaterial: 14 Reagenzgläser, Tropfpipetten; Reagenzglasstopfen, verdünnte Salzsäure, verdünnte Natronlauge, verschiedene Indikatoren, Reagenzglasgestell, Messzylinder, Peleusbälle, Pipetten Versuchsdurchführung: Beschrifte die Reagenzgläser mit A-F und mit G-L. 1. Gib in Reagenzglas A10 ml verdünnte Salzsäure und in Reagenzglas L 10 ml verdünnte Natronlauge. 2. Fülle in die Reagenzgläser B bis K je 9 ml Wasser. 3. Nun wird 1 ml Lösung aus Reagenzglas A in Reagenzglas B gefüllt, dieses wird verschlossen und gut geschüttelt. Danach wird 1 ml aus Reagenzglas B in Reagenzglas C gefüllt, dieses wird verschlossen und gut geschüttelt Verfahre entsprechend bis einschließlich Reagenzglas F. 4. Nun wird 1 ml Lösung aus Reagenzglas L in Reagenzglas K gefüllt, dieses wird verschlossen und gut geschüttelt. Danach wird 1 ml aus Reagenzglas K in Reagenzglas J gefüllt, dieses wird verschlossen und gut geschüttelt Verfahre entsprechend bis einschließlich Reagenzglas G. 5. Gib nun in alle 12 Reagenzgläser je drei Tropfen deines Indikators. 6. Notiere die unterschiedlichen Farben. Versuchsbeobachtungen wurden auf Seite (vorher) und erfolgen auf den nächsten Seiten. Versuchsergebnisse erfolgen auf den nächsten Seiten. 6

7 Sicherheitsmaßnahmen: Die verdünnte Salzsäure und Natronlauge sind ätzend. Sollte etwas auf die Haut gelangen, verdünne mit viel Wasser. Trage eine Schutzbrille. Bespritze Mitschüler und Mitschüler nicht. Luisa und Theresa (eigene Bilder von Fr. Beime) Lais, Frido und Michelle Die Schülerinnen und Schüler haben die ph-werte als Zahlenwerte von 0-14 kennengelernt. ph 0 bis ph <7 Säure ph7 neutral ph>7 bis ph 14 Lauge. 5. Wir machen uns weiter auf die Suche nach dem Indikator mit der schönsten Farbpalette Experimente mit Kurkuma Drei Schülerinnen und Schüler hatten Kurkuma aus Läden mitgebracht. Manche Schülerinnen und Schüler kannte Kurkuma als Gewürz, weil die Eltern damit kochen. Die anderen recherchierten im Internet, was Kurkuma ist und woher es kommt. Unsere Ergebnisse: A. Kurkuma ist ein Gewürz und stammt aus Südostasien. Das gelbe Kurkumapulver wurde aus der Kurkumawurzel gemacht. Überall, wo indisch gekocht wird, verwendet man es. Bei uns in Deutschland ist Kurkuma ein Bestandteil des Gewürzes Curry und 7

8 Senf. Man verwendet die gelbe Farbe in Gerichten und den Geschmack. (Quelle: e.) B. Kurkuma ist eine Staude und sieht aus wie Ingwer. Sie ist verbreitet in Indien, China, den Philippinen, in Südamerika und Australien. In Indien kennt man das Pulver schon 3000 Jahre lang. Man kann damit Stoffe färben und die Haare färben. Man kann es auch als Gewürz verwenden. Es macht das Essen gelb. (Quelle: f.) Mit unserer Verdünnungsreihe (siehe oben) arbeiten wir nun in Gruppen. Manche Gruppen arbeiteten mit der Säure, die anderen mit der Lauge. Hanife und Luisa hatten ihre Verdünnungsreihe mit verdünnten Laugen und Kurkuma als Indikator gemacht und eine sichtbare Farbveränderung erhalten: links ph 13, rechts ph 8 l konnte: links ph 13, rechts ph 8 Eine andere Gruppe hatte wohl zu viel Kurkuma genommen, so dass die Farbabstufung mit den verdünnten Laugen nicht so gut gesehen werden Eine andere Gruppe hatte die verdünnten Säuren mit Kurkuma als Indikator untersucht, eine Farbveränderung war allerdings nicht zu sehen. Kurkuma blieb am Boden liegen. 8

9 5.2. Experimente mit dem Farbstoff E 131 Patentblau Den Farbstoff Patentblau findet man in Glasuren, Getränken und Süßwaren. (Quelle: g.) Die Farbe des Farbstoffes ist blau Experimente mit dem Farbstoff E124 Cochenillerot Den Farbstoff Cochenillerot findet man in Brausen, Fruchtgelees, Lachsersatz, Süßwaren. (Quelle: g.) Die Farbe des Farbstoffes ist rot. 9

10 5.4. Experimente mit dem Farbstoff E 123 Amaranth Den Farbstoff Amaranth findet man in Likören, Kunstspeiseeis, Pudding. (Quelle: g.) Die Farbe des Farbstoffes ist rot. Silas, Svenja Feli 5.5. Experimente mit dem Farbstoff E 110 Gelborange S Den Farbstoff Gelborange S findet man in Aprikosenmarmelade, Schokoladenmixgetränke, Joghurtcreme, Marzipan, Puddingpulver, Zitronenquark. (Quelle: g.) Die Farbe des Farbstoffes ist gelborange. 10

11 5.6. Experimente mit dem Farbstoff E 127 Erythrosin Den Farbstoff Erythrosin findet man in Konservenfrüchten und Kunstspeiseeis. (Quelle: g.) Die Farbe des Farbstoffes ist rosa Experimente mit dem Farbstoff E 104 Chinolingelb Den Farbstoff Chinolingelb findet man in Brausen, Puddingpulver, Ostereierfarbe. (Quelle: g.) Die Farbe des Farbstoffes ist gelb. 11

12 5.8. Experimente mit dem Farbstoff E 102 Tatrazin Den Farbstoff Tatrazin findet man in Brausepulver, Fruchtessenz, Kunsthonig, Kunstspeiseeis, Puddingpulver, Sirup, Süßwaren. (Quelle: g.) Die Farbe des Farbstoffes ist zitronengelb Experimente mit dem Farbstoff E 122 Azorubin Den Farbstoff Azorubin findet man in Pudding, Kunstspeiseeis, Marzipan, Süßwaren.. (Quelle: g.) Die Farbe des Farbstoffes ist rot. 12

13 6. Diskussion der Ergebnisse Wir haben herausgefunden, dass wir mit keinem anderen Indikator so schöne Farben gekommen haben wie mit Rotkohl und Universalindikator. Allerdings haben einige Indikatoren doch die Farbe bei unserer Verdünnungsreihe verändert. Unsere Versuchsergebnisse: Bei Kurkuma hatten wir bei unserer Verdünnungsreihe mit einer Lauge die Farben gelb bis rot bekommen. Bei Säuren gab es keine Veränderung, es blieb am Boden liegen und löste sich nicht. (siehe S. 8) Da niemand Blumen mitgebracht hatte, arbeiteten wir mit den fertigen Farbstoffe, die wir in vielen Süßigkeiten und im Eis finden. Bei E131 und einer schwachen Säure gelb, dann grün, dann grünblau, dann blau bei einer starken Säure. Bei einer Lauge konnten wir in der Verdünnungsreihe keine Veränderungen erkennen. (siehe S. 9) Bei E124 hatten wir bei den Laugen eine Veränderung von gelb (schwache Lauge) bis rot (starke Lauge) erkennen können. Bei den Säuren sah man nichts. (siehe S. 9) Bei E123 hatten wir bei einer schwachen Lauge eine wässriges rot und ein dunkleres rot. Bei den Säuren sah man nichts. (siehe S. 10) Bei E110 färbten sich alle Reagenzgläser hellgelb, wenn wir mit Laugen gearbeitet haben, bei den Säuren bekamen wir eine gelbe Lösung. (siehe S. 10) Bei E127 war es anders herum. Bei einer starken Säure bekamen wir eine hellrosa Färbung, bei einer schwachen Säure war die Farbe rot. Leider haben wir den Zettel mit den Ergebnissen bei den Laugen verloren und hatten keine Zeit mehr, die Experimente zu wiederholen. (siehe S. 12) Bei E104 bekamen wir bei Laugen die gleiche hellgrüne Farbe und bei Säuren die gleiche gelbe Farbe. (siehe S. 12) Bei E 102 gab es keine Farbveränderungen, weder bei einer Säure noch bei einer Lauge. (siehe S. 13) Bei E122 bekamen wir bei einer starken Lauge eine rote Farbe. Die Farbe veränderte sich in der Verdünnungsreihe bis sie bei einer schwachen Lauge gelb war. Bei den Säuren war nur eine kleine Farbveränderung zu erkennen von rot bei starken Säuren bis orange bei schwachen Säuren. (siehe S. 13) Als Indikatoren würden wir für Laugen: Kurkuma, E122 und E124 und für Säuren E131, E127 und E123 empfehlen. Die schönsten Farben gab es bei Säuren mit E131, so schön wie bei Rotkohl und Universalindikator waren sie aber nicht. 13

14 7. Schlussbemerkungen Die Teilnahme am Wettbewerb und der Wahlpflichtkursunterricht haben uns sehr viel Spaß gemacht, weil wir immer den gleichen Arbeitsauftrag hatten und verschiedene Indikatoren ausprobiert hatten. Allerdings wurde es zum Schluss auch langweilig. Wie hätten doch den Kriminalfall weiterlösen sollen. Wir haben gelernt, wie wir mit den naturwissenschaftlichen Geräten aus der Sammlung umgehen müssen und dass man die Sicherheitsregeln beachten muss. Vielleicht gewinnen wir den Wettbewerb. (Lais und Frido) Wir haben viel über Säuren und Laugen und Indikatoren gelernt. Ein Beispiel für eine Säure ist die Zitronensäure, ein Beispiel für eine Lauge ist die Seifenlauge. Ein Beispiel für einen Indikator ist Rotkohl. Wir haben viel gearbeitet und bunte Farben bekommen. (Pia und Rene, Integrationsschüler G) Das Thema hat uns viel Spaß gemacht, weil wir mit vielen Indikatoren gearbeitet haben, eine Verdünnungsreihe hergestellt haben und mit dem ph-wert Flüssigkeiten auf Säure oder Lauge untersuchen konnten. Wenn wir bei den Geranien mit Alkohol gearbeitet hätten, wäre uns die Geranie wahrscheinlich nicht verschimmelt. Das war schade. Vielleicht hätten wir unsere Experimente auch sofort mit der verriebenen Pflanze machen müssen. Mit den fertigen Farbstoffen hat es uns auch gefallen zu arbeiten und die Farben bei E131 waren ja auch schön. (Carlo und Christian) Am Anfang war es ganz interessant. Wir haben viel experimentiert, das hat Spaß gemacht. Allerdings haben wir immer wieder verschiedene Verdünnungsreihen hergestellt, das war zum Schluss langweilig. Die Ergebnisse waren aber auch ganz spannend. Vielleicht sollte man außer Kurkuma noch andere Gewürze ausprobieren. (Michelle) 8. Quellenhinweise und Literatur a.) Schill, Hans-Peter, Fächerübergreifender Unterricht (FUN) Auf Spurensuche, Experimente und Entdeckungen im Mikrokosmos, Mühlheim an der Ruhr, 2003 b.) c.) Prisma Physik/Chemie 5/6, Niedersachsen, Stuttgart 2005, Klett Verlag, Seite 244, eingeführtes Schulbuch d.) Arbeitsblätter zu Chemie heute, Sekundarstufe I, Praktikum, ph-wert-skala wässriger Lösungen, S. 40, Schroedel Verlag, Braunschweig, 2003 e.) f.) g.) h.) 14