Hinweise zu den Materialien M 1 Heterogen oder homogen könnt ihr es unterscheiden? Das Arbeitsblatt dient zur aktiven Wiederholung von bereits Gelerntem und behandelt heterogene und homogene Stoffgemische. Es bietet eine gute Einstiegsmöglichkeit und kann als Hausaufgabe vor Beginn der ersten Unterrichtsstunde ausgegeben werden. M 2 Woher kommt unser Salz? Auf diesem Arbeitsblatt wird dargestellt, wie das Salz ins Meer gelangt und auf welche Weise es vom Menschen wieder zurück gewonnen werden kann. Es bereitet auf die praktischen Versuche vor und kann nach der Einzelbearbeitung im Klassengespräch ausgewertet werden. Dabei sollten die gute Wasserlöslichkeit von Salz und das Verdunsten in Salzgärten als wesentliche Bedingungen erarbeitet werden. M 3 Sand in der Suppe? Reinigt eine Steinsalzprobe Die Bearbeitung dieses und aller weiteren Versuche erfolgt in Gruppen, die in ihrer Zusammensetzung während der gesamten Unterrichtseinheit bestehen bleiben sollen. Für die Schülerversuche SV 1 und SV 2 werden diese Gruppen zwei Obergruppen zugeordnet. Der erste Schritt dieses zweistufigen Experiments besteht darin, durch Filtrieren (Obergruppe 1) bzw. Dekantieren (Obergruppe 2) das Salz von Verunreinigungen (beigemengter Sand) zu befreien. Anschließend dampft jede Gruppe ihre erhaltene Lösung ein und ermittelt die enthaltene Salzmenge (SV 3). Diese Ergebnisse werden an der Tafel gesammelt und im Klassenverband in Bezug auf das jeweilige Verfahren ausgewertet. M 4 Infoblatt noch mehr Trennverfahren Ergänzend zu den praktisch erprobten Trennverfahren werden auf diesem Arbeitsblatt weitere Trennmethoden vorgestellt. Dabei wird das jeweils zugrunde liegende Prinzip erläutert und ein Alltagsbeispiel genannt. Die Inhalte des Infoblattes werden in Einzelarbeit oder im Klassenverband erarbeitet. Es kann in Verbindung mit M 5 bearbeitet werden. M 5 Wie wird s getrennt? Dieses Arbeitsblatt stellt verschiedene Stoffgemische vor und beschreibt, wie sie getrennt werden können. Mithilfe der Kurzinformation sollen die Schülerinnen und Schüler Rückschlüsse auf die bei der Stofftrennung genutzten Stoffeigenschaften ziehen. Das Arbeitsblatt bearbeiten die Schülerinnen und Schüler in ihren Gruppen. Alternativ kann die Übung als Hausaufgabe aufgegeben werden. M 6 Einen Versuch zur Wasseranalyse planen Die Schülerinnen und Schüler erhalten den Auftrag, in ihrer Gruppe einen Versuch zu entwickeln, mit dem sich herausfinden lässt, ob eine mit Sand versetzte Wasserprobe zusätzlich Salz enthält. Sie wenden dabei ihr Wissen aus dem experimentellen Teil an und wählen aus einer vorgegebenen Auswahl an Laborgeräten die passenden aus. Für diese Gruppenarbeit ist keine praktische Durchführung vorgesehen. M 7 Was lange währt, wird schön: Züchtet einen Salzkristall! Mit dem Züchten eines Salzkristalls kann gut veranschaulicht werden, welche Unterschiede sich durch die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsentfernung ergeben. Durch die Pflege des Kristalls wird Verantwortung auf die Mitglieder der Gruppe übertragen.
Materialübersicht 1 V = Vorbereitungszeit SV = Schülerversuch Ab = Arbeitsblatt/Informationsblatt D = Durchführungszeit M 1 Ab Heterogen oder homogen könnt ihr es unterscheiden? M 2 Ab Woher kommt unser Salz? M 3 SV 1 D: 15 min SV 2 D: 15 min SV 3 D: 10 min Sand in der Suppe? Reinigt eine Steinsalzprobe Filtration einer Steinsalzlösung 250 g Steinsalz (+ Sand) Wasser 5 Mörser mit Pistill 5 Glasstäbe 10 Bechergläser (150 ml) 5 Uhrgläser 5 Trichter mit Filter 5 Stative mit Klammer Dekantieren einer Steinsalzlösung 250 g Steinsalz (+ Sand) 5 Mörser mit Pistill Wasser 5 Glasstäbe 10 Bechergläser (150 ml) 5 Uhrgläser Eindampfen einer Steinsalzlösung Steinsalzlösung (aus SV 1 10 Gasbrenner bzw. SV 2) 10 Dreifüße mit Drahtnetz Siedesteinchen 10 Porzellanschalen 10 Anzünder M 4 Ab Infoblatt noch mehr Trennverfahren M 5 Ab Wie wird s getrennt? M 6 Ab Einen Versuch zur Wasseranalyse planen M 7 SV Was lange währt, wird schön: Züchtet einen Salzkristall! D: 10 min + Wartezeit 350 g Steinsalz (aus M 3) 1 l Wasser 10 Bechergläser (150 ml) 10 Bechergläser (100 ml) 10 Uhrgläser 10 Glasstäbe 10 Holzspieße mit Wollfaden 10 Nägel M 8 Ab Wie eine Sau den Lüneburgern großen Reichtum brachte M 9 Ab Teste dein Wissen ein Rätsel zu den Trennverfahren Die Erläuterungen und Lösungen finden Sie hier. 1 Die Werte sind auf zehn Dreiergruppen ausgelegt und müssten bei anderen Gruppengrößen angepasst werden.
M 4 Infoblatt noch mehr Trennverfahren Ihr habt schon das Filtrieren, Sedimentieren und Dekantieren sowie das Eindampfen als Trennverfahren selbstständig durchgeführt. Einige weitere Methoden zur Stofftrennung lernt ihr hier kennen. Extraktion (lat. extrahere: herausziehen) Destillation (lat. destillare: herabtropfen) Foto: Thinkstock/iStock Bei der Extraktion kann man z. B. eine wasserlösliche Komponente aus einem wasserunlöslichem Gemisch herausziehen. Der Stoff, der sich im Wasser befindet, wird als Extrakt bezeichnet. Die Extraktion findet täglich in vielen Haushalten Anwendung. Beim Kaffeeoder Teekochen werden die Geschmacksstoffe aus dem Feststoff herausgelöst. Oft wird der Extrakt durch eine Filtration vom Feststoff befreit. Beim Destillieren trennt man zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedetemperaturen voneinander. Das flüssige Gemisch wird erhitzt, bis der Stoff mit dem niedrigeren Siedepunkt siedet und verdampft. Er kondensiert anschließend in einem Kühler und wird so als Destillat zurückgewonnen. Die Destillation wird unter anderen zum Herstellen von destilliertem Wasser oder Weinbrand eingesetzt. Chromatografie (gr. chroma: Farbe, graphein: schreiben) Mithilfe der Chromatografie lassen sich z. B. Farbstoffgemische in ihre Einzelfarben zerlegen. Die Farbe wird dazu auf ein saugfähiges Papier aufgetragen und in ein Gefäß mit Flüssigkeit gestellt. Die Flüssigkeit wandert am Papier entlang und zieht die Farben dabei mit. Diese werden vom Papier unterschiedlich zurückgehalten und dadurch aufgetrennt. Man erhält ein Farbbild, das Chromatogramm. Adsorption (lat. adsorbere: anlagern) Bei der Adsorption können Farbstoffe, Geruchsstoffe oder Gifte an der Oberfläche eines Festkörpers angelagert und gemeinsam mit diesem aus dem Gemisch entfernt werden. Aus diesem Grund wird bei manchen Vergiftungen Aktivkohle verabreicht, die eine besonders große Oberfläche hat und von einigen Stoffen sehr große Mengen adsorbieren kann. Foto: Thinkstock/iStock Foto: Thinkstock/PhotoObjects.net / Getty Images
M 5 Wie wird s getrennt? Stoffgemische egal ob heterogen oder homogen können im Gegensatz zu Reinstoffen getrennt werden. Dafür werden die verschiedenen Eigenschaften der einzelnen Bestandteile genutzt. Diese Bestandteile können sich zum Beispiel durch ihre Löslichkeit in Wasser, ihre Dichte oder ihre Siedepunkte unterscheiden. So lassen sich beispielsweise Gegenstände aus Eisen mit einem Magneten aus einem Gemisch entfernen oder Stoffe bei ausreichender Größe mit der Hand sortieren. Aufgabe Hier sind verschiedene Stoffgemische entweder direkt oder symbolisch abgebildet. Daneben findest du eine kurze Beschreibung, wie sich das Gemisch trennen lässt. Kreuze an, welche Stoffeigenschaften bei der Trennung genutzt werden. Achtung: Es können auch mehrere Antworten richtig sein! Beispiel Beschreibung Stoffeigenschaft Linsen und Bohnen kann man gut unterscheiden und sie sind groß genug, um sie mit der Hand zu trennen. Die Geschmacksstoffe werden mit heißem Wasser aus dem Kaffeepulver gezogen. Der Rückstand wird über einen Filter abgetrennt. Siedetemperatur Haftvermögen Löslichkeit Magnetismus Blätter tragen viele Farbstoffe in sich, die unterschiedlich stark an rauen Flächen haften. Mit einem geeigneten Lösungsmittel kann man sie trennen. Rohöl ist ein flüssiges Gemisch, dessen einzelne Bestandteile sich durch eine Destillation voneinander trennen lassen. Für türkischen Kaffee zieht man die Geschmacksstoffe mit heißem Wasser aus dem Kaffeepulver und wartet, bis sich das Pulver absetzt. Dichte Siedetemperatur Haftvermögen Magnetismus Siedetemperatur Dichte Löslichkeit Fotos: Thinkstock/iStock und Thinkstock/Stockbyte/Getty Images
M 6 Einen Versuch zur Wasseranalyse planen Arbeitsauftrag: Ihr erhaltet ein Becherglas, das mit Wasser und Sand gefüllt ist. Könnt ihr herausfinden, ob in dem Wasser auch Salz enthalten ist? Achtung: Probieren ist streng verboten! Aufgabe 1: Plant einen Versuch. Wählt dafür aus folgenden Materialien (kreuzt an): Siedesteine Erlenmeyerkolben Porzellanschale Gasbrenner Stativ + Klammer Drahtnetz Anzünder Schutzbrille Dreifuß Becherglas Bürette Trichter + Filterpapier Aufgabe 2: Beschreibt stichwortartig eure Vorgehensweise und nennt die Stoffeigenschaften, die ihr nutzen möchtet. Foto: Thinkstock/iStock
M 9 Teste dein Wissen ein Rätsel zu den Trennverfahren 1 2 3 5 4 8 6 10 9 Waagerecht 3 Mit diesem Trennverfahren trennt man Stoffe mit verschiedenen Siedepunkten. 4 Auf diese Weise kann man Stoffgemische mit der Hand trennen. 6 Das Verfahren, bei dem man einen Stoff aus einem Stoffgemisch herauslöst. 8 Die deutsche Übersetzung lautet Farbenschreiben. 10 Erst nach dem Sedimentieren kann man... Senkrecht 1 Der Vorgang, bei dem ein Stoff an einen anderen, z. B. Aktivkohle, angelagert wird. 2 Beim Filtrieren erhält man den festen Filterrückstand und das flüssige... 5 Um einen gelösten Feststoff zu erhalten, kann man das Lösungsmittel durch entfernen. 7 Gerät, mit dem sich Teilchen unterschiedlicher Größe trennen lassen. 9 Mit diesem Hilfsmittel lassen sich bestimmte Metallteile aus Gemischen entfernen. 7
Erläuterungen und Lösungen Erläuterung (M 1) Bei der Bearbeitung des Arbeitsblattes sollen die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen zu heterogenen und homogenen Stoffgemischen anwenden. Bei der Auswertung sollte angesprochen werden, dass Stoffgemische aus mindestens zwei Reinstoffen bestehen. Hier kann der Bezug zum Salz erfolgen, indem verschiedene Reinstoffe genannt werden. Lösung (M 1) zu 1.: Das Lösungswort lautet Reinstoff. zu 2.: linkes Kästchen: heterogenes Stoffgemisch; rechtes Kästchen: homogenes Stoffgemisch Erläuterung (M 2) Dieses Infoblatt beschreibt, wie das Salz ins Wasser gelangt, in welcher Konzentration es vorliegt und auf welche Art und Weise es zurückgewonnen werden kann. Über das Herausarbeiten der verschiedenen Stationen können die Schülerinnen und Schüler an die nachfolgende Reinigung des Steinsalzes herangeführt werden, indem die gute Wasserlöslichkeit und das Prinzip der Salzgärten herausgearbeitet werden. Lösung (M 2) zu 1.: Ins Meer gelangt Salz mit dem Regenwasser, das in den Boden sickert und über Flüsse etc. ins Meer strömt. zu 2.: Im Mittel enthält ein Liter Meerwasser ca. 35 g Salz. zu 3.: In reinen Salzlagerstätten genügt der trockene Abbau durch Sprengen oder Bohren. Sollten Verunreinigungen abgetrennt werden müssen, ist der nasse Abbau besser geeignet, bei dem das Wasser als Sole an die Oberfläche geleitet wird. Erläuterung (M 3) Frisch abgebautes Steinsalz kann mit Gesteinsarten vermengt sein und muss von diesen Verunreinigungen befreit werden. Da dieses Steinsalz nicht in den Handel kommt, müssen Sie selbst nachhelfen, indem Sie das Salz mit Sand zu vermengen. Falls Sie auch das Sortieren einbauen möchten, können Sie Steine dazugeben. Die Trennung des Salzes von seinen unlöslichen Verunreinigungen erfolgt auf zwei Arten: Filtrieren (SV 1) und Dekantieren (SV 2). Es ist vorgesehen, die Kleingruppen zu diesem Zweck in zwei übergeordnete Gruppen einzuteilen. Das Vorgehen erfolgt weitgehend analog, um auf diese Weise die relevanten Unterschiede herauszustellen. Beim Eindampfen (SV 3) arbeitet jede Gruppe mit der vorher bearbeiteten Probe. Dabei bleibt als Rückstand das im Wasser gelöste Salz zurück. Durch den Vergleich der Ergebnisse kann herausgearbeitet werden, dass das Filtrieren eine bessere Trennung ermöglicht, da hier keine Filtratverluste zu beklagen sind. Lösung (M 3) Zuordnung der Begriffe (SV 1): Verunreinigung, gut, nicht, Salz, Sand, Trichter, Filterpapier Zuordnung der Begriffe (SV 2): Verunreinigung, gut, nicht, Salz, Sand, Boden, Abgießen Methodenvergleich (SV 3): Die bessere Methode zur Salzgewinnung ist das Filtrieren, da hier eine genauere Trennung erfolgen kann.