Chemie

Versuchsdurchführung:

Achtung Überschwemmungsgefahr!

Am besten du führst den Versuch im Freien oder im Spülbecken durch.

1. Fülle das eine Glas randvoll mit gefärbtem, kaltem Wasser.
2. Fülle das andere Glas ebenfalls randvoll mit heißem Wasser in einer anderen Farbe (oder farblos). Das Wasser darf nur so warm sein, dass du das Glas noch anfassen kannst.
3. Lege den Karton auf das Glas mit dem warmen Wasser, stülpe es vorsichtig um und stelle es auf das Glas mit dem kalten Wasser (vgl. Bild 2).
4. Ziehe nun den Karton vorsichtig zwischen den Gläsern hervor, ohne die Gläser zu verschieben (vgl. Bild 3).
5. Beobachte eine Zeit lang was passiert.
6. Nun kannst du das Experiment von vorne starten, nur stülpe diesmal das Glas mit dem kalten Wasser über das Glas mit dem warmen Wasser. Kannst du den Unterschied sehen?

Erklärung:

Wasser besteht aus winzigen Wassermolekülen. Im warmen Wasser sind diese Teilchen weiter voneinander entfernt. Man sagt, das heiße Wasser hat eine geringer Dichte als das kalte Wasser, es ist somit leichter. Es „schwimmt“ also auf dem kalten Wasser. Stellt man allerdings das Glas mit dem kalten Wasser nach oben kommt es zu einer Durchmischung, da das kalte Wasser, aufgrund seiner höheren Dichte, nach unten sinkt.

Versuchsdurchführung:

Am besten, du führst den Versuch im Freien durch!

• Baue zunächst einen Vulkan. Hierzu muss die Flasche in der Mitte des Vulkans sein. Der Vulkan kann aus Sand/Erde oder Alufolie gebaut werden (vgl. Bild 2). Die Öffnung der Flasche oben muss frei bleiben.
• Mische in einem kleinen Kännchen etwa die gleichen Mengen Essig und Wasser. Insgesamt sollte die Mischung ca. ein Volumen von 250 ml haben.
• Gib ein paar Tropfen Spülmittel dazu.
• Gib, wenn du möchtest, etwas Lebensmittelfarbe dazu (vgl. Bild 3).
• Fülle das Backpulver in die Falsche im Vulkan.
• Stelle den Vulkan, falls nötig auf ein Tablet / in eine Wanne.
• Gieße nun die „Essig-Wasser-Spüli-Mischung“ schwungvoll in den Vulkan.
• Jetzt wird`s spannend (Vgl. Bilder 4 und 5). Achtung: Halte den Kopf nicht direkt über den Vulkan!
• Und nicht vergessen: Aufräumen!

Erklärung:

Zwischen dem Backpulver (Natriumhydrogencarbonat) und der Essigsäure findet eine chemische Reaktion statt. Es entsteht Kohlenstoffdioxidgas. Dieses steigt in der Flasche auf und bringt das Spülmittel-Wasser-Gemisch zum Schäumen. Der Vulkan bricht aus.

Warum bricht ein echter Vulkan aus?

Etwa hundert Kilometer unter der Erde ist es so heiß, dass sogar Gestein schmilzt. Dieses flüssige Gestein bezeichnet man als Magma. Das heiße Magma enthält Gase, ist von der Erdkruste umschlossen und steht unter einem hohen Druck. Durch Risse in der Erdoberfläche kann es explosionsartig an die Oberfläche gepresst werden. Sobald Magma aus dem Erdinneren nach außen gelangt, nennt man es Lava. Rotglühend fließt die Lava dann den Vulkan hinunter und bedeckt alles was ihr in den Weg kommt.

Erklärung:

Zwischen dem Backpulver (Natriumhydrogencarbonat) und der Essigsäure findet eine chemische Reaktion statt. Es entsteht Kohlenstoffdioxidgas. Dieses steigt in der Flasche auf und pustet den Luftballon auf. Kohlenstoffdioxid hat eine etwas höhere Dichte als das normale Luft-Gemisch. Daher sinkt der mit CO₂-befüllte Ballon schneller zu Boden.

Backpulver – eine super Entdeckung

Im 19. Jahrhundert herrschte eine große Hungersnot. Um die kostbare Hefe zu sparen, die nötig ist, damit der Brotteig schön fluffig und locker wird, kam ein Chemiker auf die Idee Natron (Natriumhydrogencarbonat) zum Brotbacken zu nutzen. Den weiteren Erfolg des Backpulvers haben wir August Oetker zu verdanken. Um 1900 startete er mit der industriellen Herstellung von Backpulver und füllte dieses in kleine Päckchen ab. Genauso, wie wir es noch heute im Supermarkt kaufen können.

Quelle: Hecker; J.: Der Kinder Brockhaus – Experimente: Den Naturwissenschaften auf der Spur. Carlsen Verlag

Versuchsdurchführung:

Fülle die Glasschale bis 1 cm unter den Rand mit Wasser. Lege nun vorsichtig mit zwei Fingern die Büroklammer auf die Wasseroberfläche (vgl. Bild 2). Hier ist etwas Geschicklichkeit gefragt. Die Büroklammer darf nicht untergehen, sondern soll auf der Wasseroberfläche schwimmen.

Fällt dir an der Wasseroberfläche rings um die Büroklammer etwas auf? Warum schwimmt die Büroklammer eigentlich, die ist doch aus Metall?

Gib jetzt in der Nähe der Büroklammer ein paar Tropfen Spülmittel in das Wasser. Lasse die Spülmitteltropfen dabei etwas aus 15 cm Höhe in das Wasser tropfen. Hier ist deine Zielgenauigkeit gefragt. Das Spülmittel darf die Büroklammer nicht berühren, soll aber möglichst nahe an ihr in das Wasser tropfen.

Konntest du beobachten, was mit der Büroklammer passiert ist?

Erklärung:

Das Wasser besitzt eine Oberflächenspannung, die entsteht, weil sich die Wasserteilchen, aus denen das Wasser besteht, gegenseitig anziehen. Das wirkt dann, wie eine Haut an der Wasseroberfläche. Durch diese hohe Anziehungskraft ist die Oberflächenspannung auch sehr stark. Man braucht also auch genügend Kraft, oder Gewicht, um diese Oberflächenspannung zu überwinden.

Die Büroklammer kann also auf dem Wasser schwimmen, weil sie zum einen zu leicht ist, um die Oberflächenspannung zu überwinden, und zum anderen so gebaut ist, dass ihr geringes Gewicht sich auf eine vergleichsweise große Fläche verteilt. Gibt man jetzt wenige Tropfen Spülmittel in das Wasser, dann verteilen sich die Spülmittelteilchen im Wasser und an der Wasseroberfläche. Dadurch können sich die Wasserteilchen nicht mehr so stark anziehen und die Oberflächenspannung wird kleiner. Die Büroklammer sinkt nun.

Wasserläufer – klein aber oho.

Um auf dem Wasser laufen zu können, haben die Wasserläufer zwei Tricks auf Lager:

1. Sie haben einen perfekten Körperbau und sind sehr leicht (Masse etwa 1g). Wenn der Wasserläufer nun auf dem Wasser sitzt, streckt er seine Beine möglichst weit voneinander weg, um die ihre Oberfläche zu vergrößern.
2. An allen ihren Beinen haben sie ganz viele kleine Härchen, die die Oberfläche nochmal vergrößern.

Dadurch schaffen sie es ihr Gewicht auf eine viel größere Fläche zu verteilen und können so, wie die Büroklammer in unserem Versuch, auf der Wasseroberfläche schwimmen, da sie zudem auch leichtgenug sind und die Oberflächenspannung des Wassers ihr Gewicht locker aushält.

Quelle: Alexandra Rosakis, Sabine Kastner, Simplyscience.ch, Was ist eigentlich Oberflächenspannung?

Versuchsdurchführung:

Fülle ein Glas mit 100 ml Öl und zwei Gläser mit je 100 ml Leitungswasser. Gib in ein Wasserglas die beiden Eiswürfel, in das andere Wasserglas die gefrorenen Essigessenzwürfel und in das Ölglas die gefrorenen Ölwürfel (Achtung, diese müssen gut durchgefroren sein. Am besten zwei Tage im Gefrierfach lassen).

Vergleiche nun die drei Gläser miteinander. Was hast du erwartet? Fällt dir etwas Besonderes auf?