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 230 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 u.a. mit der Entwicklung einer Farbskala beschäftigt hat, ist einer dieser PLUS-Kurse im Fach Sachunterricht. Die 12 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). Arbeitsablauf 1. Arbeitseinheit Zunächst wird geklärt, was ein Indikator ist und was saure (Säuren) und seifige Flüssigkeiten (Laugen) sind. Als Beispiele werden Zitronensaft (sauer) und in Wasser gelöstes Spülmaschinenmittel (seifig) genommen. Die Kinder beobachten den Farbumschlag an Indikatorstäbchen. Indikator, trocken Wasser, neutral Apfeles sig, sauer 2. Arbeitseinheit Rotkohlsaft wird als Indikatorflüssigkeit genannt und die Versuche wie in Stunde 1 werden mit Rotkohlsaft wiederholt. Zusätzlich werden als seifige Flüssigkeit wässrige Natron- Lösung und als saure Flüssigkeit Weinessig getestet. Eine erste qualitative Farbskala entsteht. Zitronensaft Weinessig Wasser Rotkohlsaft Spülmaschinenmittel 1
3. Arbeitseinheit Zusammen stellt die Gruppe Überlegungen an, mit welchen natürlichen Stoffen eine Indikation für Säuren und Laugen möglich sein könnte. Vorschläge der Kinder können u.a. sein Säfte von Früchten (z.b. von Granatapfel, Himbeere, Heidelbeere, Schlehe) Säfte von Gemüsen (z.b. von roten Möhren, roten Beeten, roten Paprika Tees (z.b. Assam-, Chai- oder Rooibos-Tee) Saft von Blütenblättern (z.b. Rosen, Tulpen) Im Internet findet man als mögliche Indikatorflüssigkeit auch den Saft von den Blättern des Weihnachtssterns. 4. Arbeitseinheit Herstellung von Saft roter Möhren und von den Blättern des Weihnachtssterns rote Möhren Weihnachtsstern Verfahren zur Herstellung von Saft: Wasser im Wasserkocher zum Sieden bringen Blätter oder Früchte zerkleinern Masse mit heißem Wasser übergießen (Vorsicht!) mehrfach umrühren, danach abkühlen lassen durch ein feines Sieb und einen Trichter in eine saubere, verschließbare und beschriftete Plastikflasche abgießen kühl und nicht zu lange lagern Die SchülerInnen bekommen diese Anleitung auch schriftlich und erhalten den Auftrag, zusammen mit ihren Eltern einen Saft ihrer Wahl herzustellen und zur nächsten Arbeitssitzung mit in die Schule zu bringen. 5.Arbeitseinheit In dieser Arbeitseinheit werden alle Säfte der SchülerInnen jeweils mit einer 10%igen Essigsäure bzw. einer gesättigten Sodalösung getestet. Die Säfte, die keinen oder nur einen unbefriedigenden Farbumschwung zeigen, werden verworfen. U a. folgende Säfte zeigen einen erkennbaren Farbumschlag. Mit diesen wird in den nachfolgenden Arbeitseinheiten weitergearbeitet. 2
Dokumentation Projekt Entwicklung einer Farbskala Rosenblättersaft Radicciosaft Saft roter Möhren Weihnachtssternblättersaft Heidelbeersaft 6. Arbeitseinheit Die Kinder stellen fest, dass die Säfte, die mit Wasser aufbereitet werden, nicht lange aufbewahrt werden können. Nach einigen Tagen bilden sich Pilze und die Farbstoffe verlieren Ihre Fähigkeit zum Farbumschlag. Die Aufbewahrung im Kühlschank bringt eine Verbesserung, aber keine Lösung des Problems. Deshalb setzen wir Lösungen von Farbstoffen in Alkohol an und experimentieren mit diesen weiter. Diesmal kommen wieder Rosenblätter, Weihnachtssternblätter, Heidelbeersaft und zusätzlich Magnolienblättersaft zum Einsatz. Verdünnungsreihe Essig Verdünnungsreihe Natron Herstellung des Farbstoffs 3
Zufügen des Farbstoffs 7. Arbeitseinheit Zur Herstellung einer Farbskala werden jeweils die gesättigte Natronlösung und die Essigessenz in Stufen verdünnt, so dass folgende Abstufungen entstehen: Lauge: 100% gesättigte Natronlösung 50% ige gesättigte Natronlösung 25% ige gesättigte Natronlösung 17,5% ige gesättigte Natronlösung 8,75% ige gesättigte Natronlösung Säure: 25% Essigsäure 10% Essigsäure 5% Essigsäure 2,5% Essigsäure 1,75% Essigsäure Hier unsere Ergebnisse im Bild: Farbstoff 1: Rosen in Alkohol Farbstoff 2: Magnolia in Alkohol Farbstoffmischung 1: Rosen + Magnolia in Alkohol Farbstoffmischung 6: Heidelbeersaft + Weihnachtssternsaft in Wasser 4
8. und 9. Arbeitseinheit: Hier experimentieren wir mit konzentrierten Planzenextrakten und nehmen auch weitere Blütenblätter (Magnolie, Pfingstrose, Hasenglöckchen (Hinweis aus dem Internet!)) und Holundersaft hinzu. Rosenblätter Rosenblätter gequetscht Durch Auspressen der Blütenblätter direkt auf Filterpapierstreifen bekommt man eine Art Indikatorstäbchen. Pfingstrosen-Indikatorpapier Weihnachtsstern-Indikatorpapier 10. und 11. Arbeitseinheit: Wir versuchen nun Farbskalen zu erreichen, in dem wir die Farbstoffe zunächst in starke und schwache Lauge (Waschmittel und Natronlösung) in Wasser und in starke und schwache Säure (Zitronensäure und Essigsäure) geben. Jeweils dazu träufeln die Kinder einzelne Tropfen Säure bzw. Lauge, um den genauen Farbumschlagspunkt zu erwischen. Daraus ergeben sich wunderschöne Farbabstufungen. Holunder zeigt im basischen Bereich eine starke blaue Färbung. Er erweist sich jedoch als ein sehr starker Farbstoff, der z.b. Magnolie überlagert und der sich deshalb für eine Mischung weniger gut eignet 5
2x 2x 3x 2x 2x Essigsäure Zitronensäure Wasser Natronlösung Waschmittel- (25%) lösung Vorgehensweise Die 13 Reagenzgläser bzw. Schnappdeckelgläser werden wie oben gezeigt mit jeweils 5ml Flüssigkeit gefüllt. Vom gewählten Indikator werden jeweils 5 Tropfen hinzu gegeben. In das eine Reagenzglas mit Wasser geben wir tropfenweise Waschmittellösung bis eine Farbumschlag zu sehen ist. In das andere Reagenzglas mit Wasser geben wir tropfenweise Essigsäure ebenfalls bis ein Farbumschlag zu sehen war. In das zweite Reagenzglas mit Zitronensäure träufeln wir Natronlösung. In das zweite Reagenzglas mit Essigsäure träufeln wir Waschmittellösung. In das zweite Reagenzglas mit Natronlösung träufeln wir Zitronensäure. In das zweite Reagenzglas mit Waschmittellösung träufeln wir Essigsäure, jeweils bis Farbumschläge sichtbar werden. Wenn wir weitere Farbänderungen vermuten, setzen wir die Versuchsreihen fort. 12. Arbeitseinheit Nach der Testung der Farbveränderungen bei einzelnen Farbstoffen, mischen wir einzelne Farbstoffe wie oben beschrieben. 6
Dokumentation Projekt Entwicklung einer Farbskala 7
Anhang 1: Versuchsprotokoll Versuche im Plus-Kurs Name: Datum: Was will ich untersuchen?: Dinge, die ich dazu brauche: Zeichnung: Was muss ich nacheinander tun? Was beobachte ich? Warum ist das so? 8