Kategorie: Alltag

Die Freude am Experiment

In meinen Experimentier-Angeboten für jedermensch wird es immer praktisch und Chemie ganz nahbar. Das macht etwas mit den Teilnehmenden und weckt auch das Kind in dem erwachsenen Zuschauer.

Wie war das für euch, als ihr als Kind oder Jugendliche*r eure ersten eigenen Experimente machtet?

Als ihr Hefe mit Zuckerwasser gemischt und nach einer Woche die Küche mit Alkoholdünsten gefüllt habt bei dem Versuch, den Ansatz auf dem Herd zu destillieren …

Als ihr Salz- und Zuckerkristalle an einem dicken Faden gezüchtet habt …

Als ihr mit einem Glas die brennende Kerze gerade noch so am Leben gelassen habt ….

Und was macht der Gedanke mit euch, das heute wieder zu tun?

Die Experimente für jedermann

Vor zwei Jahren begann ich im ersten Lockdown und mit dem Wunsch, meinen Kindern Abwechslung und Motivation zu bieten, mit einfachen online Chemie Webinaren. Die ersten Webinare waren holprig, das Verhalten vor der Kamera musste ich erst üben.

Erinnerungen an die ersten online Webinare im Jahr 2020 – damals noch mit weniger Bart.

Doch was von Anfang an da war und bis heute blieb: Die Neugierde und Begeisterung der teilnehmenden Kinder. Ich brauchte nur einfache Fragen zu stellen (z.B. Wie könnt ihr mit Chemie eine brennende Kerze löschen?“) und dann fing das Experimentieren an. Mit einfachen Haushaltsmitteln wie Backpulver, Essig, einer Kerze, einem Einmalhandschuh, Luftballons, Salz und Eiern entwickelte ich mit den Kindern ein Verständnis für chemische und physikalische Reaktionen und Abläufe.

Beispiel: Wiegt Luft etwas und wenn ja, wie können wir das herausfinden?

Ein Klassiker. Wenn Luft etwas wiegt, dann sollte ein aufgeblasener Luftballon schwerer sein als ein luftleerer Ballon. Und mit einer einfachen Ballonwaage, die aus eine Stab besteht, der an der Mitte an einem Faden hängt, gelingt den Kindern der experimentelle Nachweis. Und dann ist der nächste Schritt einfach. Wenn Luft etwas wiegt, kann Luft nicht Nichts sein. Etwas muss in der Luft sein: Stickstoff N2 zu 78%, Sauerstoff O2 zu 21%, Argon Ar zu 1%, Kohlendioxid CO2 zu 0,04% und noch andere Gase. Die Kinder erkennen, dass Luft spürbar und messbar ist, dass da was drin ist, was zu weiteren chemischen Reaktionen (z.B. Verbrennung) in der Lage ist und lernen wie Dichte, Temperatur und Druck von Luft miteinander wechselwirken. Ein einfaches Experiment mit starkem Erkenntnisgewinn.

Wahrnehmung und Erkenntnis

„Explosion, Giftige Flüssigkeiten, …“, so die Antworten der Kinder in der ersten Stunde auf meine Frage, was denn Chemie sei. „Reaktion, Wärme, Explosion, Farben, Kunststoff, …“ die Antworten nach der zweiten und dritten Stunde.

„Komm, wir machen mal Chemie“ – Seifekochen und andere Experimente auf einem Kindergeburtstag in 2021.

Die Neu-Bewertung von Chemie, von Toxizität hin zu Innovation und Erkenntnis, finde ich toll und die Geschwindigkeit des Perspektivwechsels bemerkenswert. Es freut mich, dass auch Eltern, die dem ein oder anderen Experiment beiwohnten, so interessiert und neugierig waren – und am liebsten mitmachen wollten. Vielleicht sollte ich einen Experimente Abend für Erwachsene entwickeln. Würde euch das gefallen?

Ich hoffe, dass ihr euch gerne an die Zeit eigener Experimente erinnert. Und euch ein bisschen die Neugiere und den Spieltrieb bewahrt habt, mal wieder selbst etwas auszuprobieren. Schnappt euch ein bisschen Backpulver und Essig, spielt rum und überlegt, was da alles chemisch passieren könnte!

Mit verspielten Grüßen,

Euer Hendrik Fischer

Warum brennt eine Kerze?

Was können wir alles beim Verbrennen einer Kerze erkennen?
Wir können uns Gedanken darüber machen, dass wir Menschen schon seit tausenden von Generationen die Flamme und die Kerze nutzen. So geht die Wissenschaft davon aus, dass schon der Cro-Magnon Mensch vor 40.000 Jahren flüssigen Talk oder Tran in Gefäßen verbrannt haben.

Eine Kerze entzünden als Zeichen der Hoffnung, um Licht in dunkle Stunden zu bringen und seine Gedanken zu wärmen.

Ich benutze in diesen Tagen die brennende Kerze noch lieber als sonst, um den Kindern in meinen Webinaren einen Einstieg in die Chemie zu geben. Denn auch wenn das Entzünden einer Kerze ein wirklich einfaches Experiment ist, das fast jeder von uns schon durchgeführt hat, ist wenigen bekannt, was da passiert und warum es eine chemische Reaktion ist.

Zündet euch ruhig selbst eine Kerze an, bevor ihr weiterlest.

Ist das Brennen einer Kerze eine chemische Reaktion?

Warum brennt eine Kerze und warum ist das eine chemische Reaktion?

Eine chemische Reaktion ist die Umwandlung von Verbindungen auf molekularer Ebene. Dabei können zwei (oder drei) unterschiedliche (oder manchmal auch gleiche Moleküle) miteinander reagieren und ein oder mehrere andere Moleküle entstehen daraus. Allgemein ausgedrückt:

Im Fall der Verbrennung der Kerze reagiert das Wachs mit dem Sauerstoff in der Umgebungsluft. Dabei entsteht das Produkt Kohlendioxid. Der Wachs ist eine sehr komplexe Mischung aus unterschiedlichen Lipiden und Fettsäureestern, chemische Verbindungen, die sehr viel Kohlenstoff enthalten.

E bedeutet Energie. Im Falle dieser chemischen Reaktion wird Energie freigesetzt. Beim Aufbrechen von Verbindungen (hier das Aufbrechen der Bindungen in Sauerstoff und in den Lipiden) wird Energie benötigt. Beim Eingehen von Verbindungen (hier die Bildung von C-O Bindungen im Kohlendioxid Molekül) wird Energie freigesetzt. Das ist auch der Grund, weshalb eine Kerze nicht einfach so verbrennt. Das wäre auch dramatisch, wenn die Kerzen in der Schrankschublade sich spontan entzünden würden.

Die chemische Reaktion der Verbrennung einer Kerze benötigt Energie. Meisten wird diese in Form einer Zündquelle z.B. ein brennendes Streichholz gegeben. Das wird im sogenannten Verbrennungsdreieck dargestellt. Hier eine Variante der Feuerwehr Potsdam.

Die freiwerdende Energie bei der Reaktion von Wachs mit Sauerstoff wird in Wärme und Licht fühlbar und sichtbar. Die Flamme zeigt also die Reaktionsenergie an, ist aber nicht selbst ein Reaktionspartner.

Was können wir noch alles beim Verbrennen einer Kerze erkennen?

Wir können uns Gedanken darüber machen, dass wir Menschen schon seit tausenden von Generationen die Flamme und die Kerze nutzen. So geht die Wissenschaft davon aus, dass schon der Cro-Magnon Mensch vor 40.000 Jahren flüssigen Talk oder Tran in Gefäßen verbrannt haben.

Wir können uns Gedanken darüber machen, warum wir überhaupt eine Flamme sehen. Oder welche Reaktionsarten es gibt (z.B. Oxidation und Reduktion). Oder was Elektronen für eine Rolle bei der Verbrennung spielen. Oder ob es eine reversible oder irreversible Reaktion ist. Oder was das Verhältnis von Reaktionspartner und Endprodukten uns über den Aufbau der Stoffe verrät. Und noch vieles mehr. Doch das ist jeweils ein weiteres Kapitel wert.

Ich hoffe, dass dieses kleine und alltägliche Beispiel euch ein bisschen anregt, über den Aufbau unserer Welt zu sinnieren und Fragen zu stellen. Denn Chemie ist überall – auch in einer kleinen Kerze, die Hoffnung, Licht und Wärme gibt.

Euer Hendrik Fischer

Gibt es Palindrome in der Chemie?

Heute ist der 22. Februar 2022, oder auch anders geschrieben 22.02.2022. Einer von wenigen Tagen in diesem Jahrhundert, die vor- und rückwärts gelesen gleich klingen.  Ein Palimdrom Tag. Und das lies meine Gedanken um die Frage kreisen, ob es auch Palindrome in der Chemie gibt? Und die gibt es, aber etwas anders als ihr vielleicht denkt. Ein kleiner Ausflug…

Heute ist der 22. Februar 2022, oder auch anders geschrieben 22.02.2022. Einer von wenigen Tagen in diesem Jahrhundert, die vor- und rückwärts gelesen gleich klingen. à Ein Palimdrom Tag. Und das lies meine Gedanken um die Frage kreisen, ob es auch Palindrome in der Chemie gibt? Und die gibt es, aber etwas anders als ihr vielleicht denkt. Ein kleiner Ausflug…

Chemische Reaktion verlaufen auf den ersten Blick recht einfach. Substanz A reagiert mit Substanz B zu einer (oder mehreren) anderen Substanzen. So reagiert Magnesium mit Sauerstoff mittels einer Zündhilfe unter beeindruckender Flammentwicklung zu Magnesiumoxid. Aus einem grauen Metall wird ein weißes Metallsalz.

Reaktionsgleichung der Verbrennung von Magnesium

Diese Reaktion verläuft unter diesen Bedingungen nur in eine Richtung. Viele chemische Reaktionen können jedoch ohne Problem auch andersrum ablaufen. So reagiert Iod mit Wasserstoff unter Bildung von Iodwasserstoff. Diese Reaktion ist nicht vollständig, denn gleichzeitig zerfällt Iodwasserstoff wieder in Iod und Wasserstoff. Hin- und Rückreaktionen laufen parallel ab, in dem Reaktionsgefäß liegen alle drei Substanzen gleichzeitig vor.

Gleichgewichtsreaktion von Iod mit Wasserstoff zu Iodwasserstoff

Meistens möchten Chemiker*innen nur ein bestimmtes Endprodukt und nicht eine wilde Mischung herstellen, und in der Ausbildung lernen sie, wie das Gleichgewicht der Reaktion zu Gunsten der Endprodukte verschoben werden kann.

Wird auf ein im Gleichgewicht befindlichen System durch Änderung der äußeren Bedingungen ein Zwang ausgeübt, so verschiebt sich das Gleichgewicht derart, dass es dem Zwang ausweicht. Es stellt sich ein neues Gleichgewicht mit vermindertem Zwang ein.

Dieses Prinzip wurde vom Chemiker Le Chatelier zuerst beschrieben und nach ihm benannt. Für mich bedeutet es, dass eine äuserlich stabile und sich im Gleichgewicht befindliche Reaktion durch „Zwang“ in die eine oder andere Reaktion verschoben werden kann. Und der Zwang kann sein: Temperatur, Druck, das Hinzufügen oder Entfernen von Ausgangsstoffen oder Endprodukten. Beispiel: Die Reaktion von Alkoholen mit Säuren hin zu Estern und Wasser ist in einem stabilen Gleichgewicht, d.h. Hin- und Rückreaktionen finden in gleichen Maße statt. Wird das Wasser kontinuierlich aus dem Reaktionsgefäß entfernt, findet die Hinreaktion so lange statt, bis das ursprüngliche Gleichgewicht wieder hergestellt wird. Und mehr Ester wird entstehen. Dies wird rein praktisch z.B. bei der Weichmacher Synthese durchgeführt, um die Ausbeute von z.B. Phthalaten zu erhöhen.

eine schöne Visualisierung von Gleichgewicht (https://stringfixer.com)

Auch in anderen Bereichen der Natur kann mensch solche Gleichgewichtsverschiebungen beobachten. Vielleicht habt ihr schon mal von Osmose gehört. Osmose ist die Wanderung von Substanzen durch Membranen, um ein Ungleichgewicht auszugleichen. Praktisch habt ihr das vielleicht selbst schon mal durchgeführt: So wird beim Konservieren von Lebensmitteln durch Zugabe von viel Salz oder Zucker das in dem Lebensmittel enthaltene Wasser durch Osmose entzogen, da die Konzentration von Zucker oder Salz außen sehr viel höher als im Inneren des Lebensmittels ist. Das Lebensmittel wird „getrocknet“ und ist dadurch länger haltbar.

Reaktionen in der Natur oder im Reagenzglas finden selten nur in eine Richtung statt. Sehr häufig kann die Reaktion auch wieder zurück ablaufen. Der vermeintlich stabile Zustand im Gleichgewicht kann durch geeignete Mittel verschoben werden.

Sucht doch auch mal in eurem Alltag Situationen, in denen Hin- und Rückreaktionen stattfinden. Vielleicht entdeckt ihr ganz besondere natürliche „Palindrome“ und wenn es auch nur der Jojo-Effekt ist 😉 – ich freue mich, davon zu lesen.

Euer Hendrik Fischer