{"id":11144429,"date":"2024-03-19T16:11:30","date_gmt":"2024-03-19T15:11:30","guid":{"rendered":"https:\/\/singbergschule-woelfersheim.de\/?p=11144429"},"modified":"2024-03-19T16:12:09","modified_gmt":"2024-03-19T15:12:09","slug":"besuch-des-chemie-vorleistungskurses-der-e-phase-im-goethe-schuelerlabor-der-goethe-universitaet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/singbergschule-woelfersheim.de\/?p=11144429","title":{"rendered":"Besuch des Chemie-Vorleistungskurses der E-Phase im Goethe-Sch\u00fclerlabor der Goethe-Universit\u00e4t"},"content":{"rendered":"

Am 1. M\u00e4rz besuchte wir (der kleine, aber feine Chemie-Vorleistungskurs der E-Phase) zusammen mit unserem Chemielehrer Herr B\u00f6nicke das Goethe-Sch\u00fclerlabor der Goethe Universit\u00e4t Frankfurt zum Themenbereich der Mikrowellenchemie. Hier wollen wir nun von dem Ablauf, den Eindr\u00fccken, den interessanten Informationen und dem neu dazugewonnen Wissen berichten.<\/p>\n

Wir trafen uns um 8:45 Uhr vor dem Otto-Stern-Zentrum in Frankfurt auf dem Campus Riedberg und betraten gemeinsam das Institut der Chemiedidaktik, wo wir unsere Betreuer kennenlernten.<\/p>\n

Nach einer kurzen Sicherheitsbelehrung im Sch\u00fclerlabor bekamen wir alle ein Skript, in welchem alle unsere Experimente aufgef\u00fchrt und mit Aufgaben ausgestattet waren. Danach konnten wir uns in Zweier-Gruppen frei aussuchen, mit welchem der acht Experimente wir uns zuerst besch\u00e4ftigen wollen.<\/p>\n

F\u00fcr jedes der Experimente war ein Mikrowellenofen (umgangssprachlich Mikrowelle<\/em>) notwendig. Daf\u00fcr wurden uns drei 700W-Haushaltsmikrowellen zur Verf\u00fcgung gestellt. Wir lernten nun die Funktion bzw. Wirkungsweise der Mikrowellen, wie zum Beispiel die sogenannten hot spots<\/em> kennen. Danach durften wir auch mit Metallen in der Mikrowelle arbeiten, wobei viele Funken flogen.<\/p>\n

_________________________________________________________________________________<\/p>\n

Zusatzinformation \u2013 hot spots<\/em><\/strong><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

(Experiement: Imhomogenit\u00e4t des Mikrowellenfeldes)<\/em><\/p>\n

Durch Reflexion der Mikrowellenstrahlung an den Innenw\u00e4nden des Mikrowellenofens kommt es zur \u00dcberlagerung der Mikrowellenstrahlung im Mikrowellenfeld und damit zu unterschiedlich starken Strahlungsbereichen. Infolgedessen entstehen sogenannten hot spots<\/em> (die schwarzen Flecken auf dem Bild). Eine Erw\u00e4rmung in der Mikrowelle w\u00fcrde daher nur in diesen Bereichen stattfinden. Der Drehteller in der Mikrowelle sorgt jedoch f\u00fcr die gleichm\u00e4\u00dfige Erw\u00e4rmung.<\/p>\n

_________________________________________________________________________________<\/p>\n

Zus\u00e4tzlich dazu wurde uns das AST-Element (Aktivkohle Suszeptor Tiegel) vorgestellt, mit welchem es m\u00f6glich ist, in einem Haushaltsmikrowellenofen Temperaturen von bis zu 1300\u00b0C zu erreichen. Diese Temperatur ist f\u00fcr die Experimente n\u00f6tig, um u.a. chemische Bindungen zu spalten. Das ist mit der blo\u00dfen Mikrowelle sonst nicht m\u00f6glich, da die Energie eines Mikrowellenquants dazu nicht ausreicht.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Das AST-Element besteht aus einem Tontopf, der mit M\u00f6rtel ausgekleidet ist. Hinein wird dann Aktiv-kohle gegeben. Ein Porzellantiegel wird darin platziert und mit weiterer Aktivkohle ummantelt.<\/p>\n

Die Erw\u00e4rmung in der Mikrowelle beruht auf der M\u00f6glichkeit der Anregung von Elektronen und Dipol-Molek\u00fclen (wie bspw. Wasser-Molek\u00fcle). Diese Anregbarkeit wird Suszeptoreigenschaft genannt. Wird also Essen in der Mikrowelle erw\u00e4rmt, so wird die Molek\u00fclschwingung von Dipol-Molek\u00fclen und Molek\u00fclen mit freien Elektronen im Essen angeregt. Zwischen den Molek\u00fclen entsteht eine Reibung, wodurch Energie im Hochfrequenzbereich absorbiert wird. Diese wird in W\u00e4rmeenergie umgewandelt, sodass das Essen dann warm wird. Auch die Aktivkohle bzw. Kohlenstoff im Allgemeinen hat eine solche Suszeptoreigenschaft. Freie Elektronen in der Aktivkohle werden durch die Mikrowellenstrahlung angeregt. Es kommt zur Absorption von Hochfrequenzenergie und infolgedessen zur Umwandlung dieser in W\u00e4rmeenergie.[1]<\/sup> So werden mit der Aktivkohle die hohen Temperaturen in der Mikrowelle (bis ca. 1300\u00b0C) erreicht.<\/p>\n

Das AST-Element und den dadurch gewonnen Vorteil, hohe Temperaturen erreichen zu k\u00f6nnen, nutzten wir dann, um farbiges Glas, Glockenbronze, Gelbmessing und elementares Kupfer aus Kupfer(II)oxid herzustellen. Dabei konnten wir u.a. unser Wissen im Bereich der Redoxreaktionen an-wenden. Metalle, die noch verschmutzt waren, konnten wir dann mithilfe der partiellen Oxidation in Ethanol selbstst\u00e4ndig aufreinigen. Dadurch wurde uns bereits ein kleiner Vorgeschmack auf Themen der Q-Phase im n\u00e4chsten Schuljahr gegeben.<\/p>\n

Alle selbsterstellten Produkte aus den Experimenten durften wir mitnehmen.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"

Kupfer (links), Gelbmessing (mittig), Glockenbronze (rechts)<\/p><\/div>\n

Die Betreuer f\u00fctterten uns, w\u00e4hrend wir experimentierten, au\u00dferdem noch mit Zusatzinformationen und \u201eFun facts\u201c. Wussten Sie zum Beispiel, dass der Unterschied zwischen einer CD und einer Blu-Ray der Laser ist, der die Daten \u201eausliest\u201c? Und wussten Sie, dass es neben Gasen, Feststoffen und Fl\u00fcssigkeiten noch das Plasma (vierter Aggregatzustand) gibt? Uns wurde sogar gezeigt, wie man dieses schnell und einfach, nat\u00fcrlich in einer Mikrowelle, selbst erzeugen kann. Es braucht nur die richtigen Bedingungen.<\/p>\n

_________________________________________________________________________________<\/p>\n

Zusatzinformation \u2013 Blu-Ray-CD<\/strong><\/p>\n

Der Unterschied ist die Art, wie sie \u201egelesen\u201c werden und somit, wie dicht sie die Daten komprimiert speichern k\u00f6nnen. W\u00e4hrend die CD mit einem roten Laser (Wellenl\u00e4nge: 800nm) gelesen wird, wird die Blu-Ray mit einem blauen Laser (Wellenl\u00e4nge: 400nm) gelesen.<\/p>\n

_________________________________________________________________________________<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus lernten wir nicht nur die Mikrowelle, das AST-Element oder andere chemische Prozesse n\u00e4her kennen, sondern konnten uns auch \u00fcber ein Studium informieren. So konnten wir z.B. mit einer Betreuerin \u00fcber das Studium der Biologie und ein Studium im Generellen, aber auch an der Goethe Universit\u00e4t in Frankfurt sprechen.<\/p>\n

Nach unserer Abschluss- und Feedbackrunde ging der gesamte Chemie-Vorleistungskurs noch in die Mensa des Otto-Stern-Zentrums. Dort a\u00dfen wir zusammen Mittag. Dabei tauschten wir uns ergiebig \u00fcber die Schule, und auch dar\u00fcber, was noch auf uns zu kommt, aus.Der Tag hat uns allen sehr viel Spa\u00df gemacht und wir kommen gerne wieder!<\/p>\n

Der Chemie-Vorleistungskurs der E-Phase<\/em><\/p>\n

\"\"

v.l.n.r.: Herr B\u00f6nicke (Chemielehrer), Kilian Lindt, Emily Diefenbach, Duy Tran-Quoc, Aaron Franzmann<\/p><\/div>\n

Quelle:<\/strong><\/p>\n

1<\/sup> L\u00fchken, Arnim (2005). Ultraschall und Mikrowellenstrahlung im Chemieunterricht Entwicklung und Erprobung einfacher Experimente zum nichtklassischen Energieeintrag<\/em>. S. 41.<\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Am 1. M\u00e4rz besuchte wir (der kleine, aber feine Chemie-Vorleistungskurs der E-Phase) zusammen mit unserem Chemielehrer Herr B\u00f6nicke das Goethe-Sch\u00fclerlabor der Goethe Universit\u00e4t Frankfurt zum Themenbereich der Mikrowellenchemie. Hier wollen wir nun von dem Ablauf, den Eindr\u00fccken, den interessanten Informationen und dem neu dazugewonnen Wissen berichten. Wir trafen uns um 8:45 Uhr vor dem Otto-Stern-Zentrum in Frankfurt auf dem Campus Riedberg und betraten gemeinsam das Institut der Chemiedidaktik, wo wir unsere Betreuer kennenlernten. Nach einer kurzen Sicherheitsbelehrung im Sch\u00fclerlabor bekamen wir alle ein Skript, in welchem alle unsere Experimente aufgef\u00fchrt und mit Aufgaben ausgestattet waren. Danach konnten wir uns in Zweier-Gruppen frei aussuchen, mit welchem der acht Experimente wir uns zuerst besch\u00e4ftigen wollen. F\u00fcr jedes der Experimente war ein Mikrowellenofen (umgangssprachlich Mikrowelle) notwendig. Daf\u00fcr wurden uns drei 700W-Haushaltsmikrowellen zur Verf\u00fcgung gestellt. Wir lernten nun die Funktion bzw. Wirkungsweise der Mikrowellen, wie zum Beispiel die sogenannten hot spots kennen. Danach durften wir auch mit Metallen in der Mikrowelle arbeiten, wobei viele Funken flogen. _________________________________________________________________________________ Zusatzinformation \u2013 hot spots (Experiement: Imhomogenit\u00e4t des Mikrowellenfeldes) Durch Reflexion der Mikrowellenstrahlung an den Innenw\u00e4nden des Mikrowellenofens kommt es zur \u00dcberlagerung der Mikrowellenstrahlung im Mikrowellenfeld und damit zu unterschiedlich starken Strahlungsbereichen. Infolgedessen entstehen sogenannten hot spots (die schwarzen Flecken auf dem Bild). Eine Erw\u00e4rmung in der Mikrowelle w\u00fcrde daher nur in diesen Bereichen stattfinden. Der Drehteller in der Mikrowelle sorgt jedoch f\u00fcr die gleichm\u00e4\u00dfige Erw\u00e4rmung. _________________________________________________________________________________ Zus\u00e4tzlich dazu wurde uns das AST-Element (Aktivkohle Suszeptor Tiegel) vorgestellt, mit welchem es m\u00f6glich ist, in einem Haushaltsmikrowellenofen Temperaturen von bis zu 1300\u00b0C zu erreichen. Diese Temperatur ist f\u00fcr die Experimente n\u00f6tig, um u.a. chemische Bindungen zu spalten. Das ist mit der blo\u00dfen Mikrowelle sonst nicht m\u00f6glich, da die Energie eines Mikrowellenquants dazu nicht ausreicht.   Das AST-Element besteht aus einem Tontopf, der mit M\u00f6rtel ausgekleidet ist. Hinein wird dann Aktiv-kohle gegeben. Ein Porzellantiegel wird darin platziert und mit weiterer Aktivkohle ummantelt. Die Erw\u00e4rmung in der Mikrowelle beruht auf der M\u00f6glichkeit der Anregung von Elektronen und Dipol-Molek\u00fclen (wie bspw. Wasser-Molek\u00fcle). Diese Anregbarkeit wird Suszeptoreigenschaft genannt. Wird also Essen in der Mikrowelle erw\u00e4rmt, so wird die Molek\u00fclschwingung von Dipol-Molek\u00fclen und Molek\u00fclen mit freien Elektronen im Essen angeregt. Zwischen den Molek\u00fclen entsteht eine Reibung, wodurch Energie im Hochfrequenzbereich absorbiert wird. Diese wird in W\u00e4rmeenergie umgewandelt, sodass das Essen dann warm wird. Auch die Aktivkohle bzw. Kohlenstoff im Allgemeinen hat eine solche Suszeptoreigenschaft. Freie Elektronen in der Aktivkohle werden durch die Mikrowellenstrahlung angeregt. Es kommt zur Absorption von Hochfrequenzenergie und infolgedessen zur Umwandlung dieser in W\u00e4rmeenergie.[1] So werden mit der Aktivkohle die hohen Temperaturen in der Mikrowelle (bis ca. 1300\u00b0C) erreicht. Das AST-Element und den dadurch gewonnen Vorteil, hohe Temperaturen erreichen zu k\u00f6nnen, nutzten wir dann, um farbiges Glas, Glockenbronze, Gelbmessing und elementares Kupfer aus Kupfer(II)oxid herzustellen. Dabei konnten wir u.a. unser Wissen im Bereich der Redoxreaktionen an-wenden. Metalle, die noch verschmutzt waren, konnten wir dann mithilfe der partiellen Oxidation in Ethanol selbstst\u00e4ndig aufreinigen. Dadurch wurde uns bereits ein kleiner Vorgeschmack auf Themen der Q-Phase im n\u00e4chsten Schuljahr gegeben. Alle selbsterstellten Produkte aus den Experimenten durften wir mitnehmen.   Die Betreuer f\u00fctterten uns, w\u00e4hrend wir experimentierten, au\u00dferdem noch mit Zusatzinformationen und \u201eFun facts\u201c. Wussten Sie zum Beispiel, dass der Unterschied zwischen einer CD und einer Blu-Ray der Laser ist, der die Daten \u201eausliest\u201c? Und wussten Sie, dass es neben Gasen, Feststoffen und Fl\u00fcssigkeiten noch das Plasma (vierter Aggregatzustand) gibt? Uns wurde sogar gezeigt, wie man dieses schnell und einfach, nat\u00fcrlich in einer Mikrowelle, selbst erzeugen kann. Es braucht nur die richtigen Bedingungen. _________________________________________________________________________________ Zusatzinformation \u2013 Blu-Ray-CD Der Unterschied ist die Art, wie sie \u201egelesen\u201c werden und somit, wie dicht sie die Daten komprimiert speichern k\u00f6nnen. W\u00e4hrend die CD mit einem roten Laser (Wellenl\u00e4nge: 800nm) gelesen wird, wird die Blu-Ray mit einem blauen Laser (Wellenl\u00e4nge: 400nm) gelesen. _________________________________________________________________________________ Dar\u00fcber hinaus lernten wir nicht nur die Mikrowelle, das AST-Element oder andere chemische Prozesse n\u00e4her kennen, sondern konnten uns auch \u00fcber ein Studium informieren. 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