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  • Willkommen im OPEN LAB der JKU LINZ
Themenprogramme im JKU Open Lab (5. bis 8. Schulstufe)

Alkohol – Geheimnisse eines gefährlichen Universalgenies (ab 8. Schulstufe)

Alkohol – Geheimnisse eines gefährlichen Universalgenies
Inhalt
Sie sind in unseren Lebensmitteln und Kosmetikartikeln enthalten, wir verbrennen sie als Kraftstoff. In unseren Fahrzeugen und als Genussmittel haben sie eine berauschende Wirkung. So manches Tier schützen sie vor dem Erfrieren und auch in unseren Öfen spenden sie Wärme. Es gibt Tausende von ihnen und sie begegnen uns, oft auch versteckt, in unzähligen Bereichen unseres Alltags. Kaum eine andere Verbindungsklasse ist so vielfältig wie die Alkohole. Dieses Modul eröffnet in spannenden Experimenten einen Blick auf die vielseitigen Verbindungen aus der Welt der Alkohole..

Experimente

  • Herstellung von Alkohol durch Vergärung
    • ➢ Alkohol aus Kaugummi – geht das?
    • ➢ Nachweis der entstehenden Produkte (Ethanol und Kohlenstoffdioxid)
    • ➢ Bestimmung des Alkoholgehaltes
  • Erhöhen des Alkoholgehaltes
    • ➢ Destillation von Wein
      ➢ Test auf Brennbarkeit des Weins und des Destillates
  • Brennbarkeit von Ethanol
    • ➢ Wie hoch muss der Alkoholgehalt sein, damit ein Ethanol-Wasser-Gemisch brennbar ist?
    • ➢ Flammbieren eines Zuckerstücks
  • Woher das Erfrischungstuch seinen Namen hat
    • ➢ Oberflächenspannung von Ethanol und Wasser
    • ➢ Was hat die Oberflächenspannung mit einem Erfrischungstuch zu tun?
  • Löslichkeitsversuche mit Alkohol
    • ➢ Kann man mit Alkohol Fettflecken bekämpfen?
    • ➢ Lösen von Farbstoffen eines Permanent-Markers
    • ➢ Welche Farbzusammensetzung hat ein grüner Permanent-Marker?
    • ➢ Extrahieren von ätherischen Ölen mit Alkohol
  • Was Schmetterlinge im Winter mit Autos gemeinsam haben
    • ➢ Was bewirken Alkohole in der Scheibenwaschanlage im Winter?

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Feuer und Flamme (ab 5. Schulstufe)

Feuer und Flamme
Inhalt
Es brennt: Fast jeder hat schon einmal mit dem heißen Wachs einer Kerze gespielt und festgestellt, dass es zwar schmilzt, aber niemals brennt. Warum eigentlich? In diesem Projekt untersuchen die Schüler die Bestandteile einer Kerze, lernen ihre Funktionen kennen und analysieren die Vorgänge beim Brennen einer Kerze. Darüber hinaus können die Schüler Verbrennungsprodukte untersuchen und nach Bedarf eine eigene Kerze herstellen.

Experimente

  • Untersuchen der Vorgänge in der Kerzenflamme
    • → Was brennt in der Kerzenflamme – Docht oder Wachs?
    • → Welche Aufgabe hat der Docht?
  • Untersuchen der Stoffumwandlung in der Kerzenflamme
    • → Woher kommt das Leuchten in der Flamme?
    • → Was entsteht beim Verbrennen? – Nachweis der Reaktionsprodukte
  • Untersuchungen zur Energieumwandlung
  • Untersuchung der Massenänderung bei der Verbrennung der Kerze
  • Bedingungen für die Verbrennung von Kerzenwachs
    • → Wie viel Luft braucht ein Teelicht? (Vergleich Luft und reiner Sauerstoff, Luft und Atemluft)
  • Löschen der Kerze einmal anders (verschiedene Methoden prüfen)
  • Kerzen Knoff-Hoff

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Mit der Wissenschaft auf Verbrecherjagd (ab 5. Schulstufe)

Mit der Wissenschaft auf Verbrecherjagd
Inhalt
Ein Einbruch im JKU Open Lab und eine Erpressung mit einer höchst gefährlichen Chemikalie!
Ihr stellt Euer erlerntes kriminalistisches Wissen unter Beweis und helft dem Labor-Team den “Verdächtigen Täter“ für den kürzlich geschehenen Einbruch im JKU Open Lab zu überführen. Dazu müsst Ihr die Tatortspuren sichern und analysieren. Welchem Täter können die Finger- und Fußabdrücke zugeordnet werden und war der Verdächtige tatsächlich am Tatort? Was ergeben die Analysen der Boden- und Faserproben? Ist etwa von einer Bluttat auszugehen? Und was hat das mit dem Erpresserbrief auf sich? Eure Hilfe ist gefragt.

Experimente

Spurensicherung am Tatort

  • Fingerabdrücke aufnehmen und Muster bestimmen
  • Fingerabdrücke sichern auf
    • → glatten Oberflächen: Nachweis von Hautfett mit Graphitpulver
    • → rauhen Oberflächen, Papier – Nachweis von Eiweiß mit Ninhydrin
  • Fußabdrücke sichern mit Gips sowie auswerten
  • Nachweis von latenten Blutspuren
    • → Reaktion mit Luminol und / oder Leucokristallviolett

Identifikation von Beweismaterial am Fundort

  • Erpresserschreiben
    • → Filzstiftanalyse mittels Papierchromatographie
  • oder Analyse von Bodenproben
    • → Bestimmung der Bodenenart
    • → Nachweis von Carbonat-, Eisen- und Chlorid-Ionen
  • Kleidungsstücke
    • → Faseranalytik durch Mikroskopie
  • Prüfung von Geldscheinen auf Echtheit
    • → UV-Bestrahlung, Nachweis von Stärke in Papier

Zusätzliches Experiment: Extraktion der eigenen DNA aus der Mundschleimhaut

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Chemie in Haus und Küche (ab 5. Schulstufe)

Chemie in Haus und Küche
Inhalt
Mit aufeinander aufbauenden Experimenten werden die Schülerinnen und Schüler die charakteristischen Eigenschaften und Reaktionen von Säuren und Basen kennenlernen. Somit werden auch die Warnhinweise von Alltagsstoffen verständlich.

Experimente

  • Säure oder Base?
    • → pH-Wertbestimmung von Alltagsstoffen
  • Achtung Säureangriff!
    • → Reaktion von Säuren mit Carbonaten und Metallen
    • → Nachweis entstehender Gase (Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff)
  • Neutralisation von Säuren und Basen
    • → Beeinflusst Zucker den pH-Wert in der Limonade?
    • → Säuren und Basen sind ätzend! Was passiert, wenn sie aufeinander treffen?
      → Brausepulver im Einsatz – Neutralisation mit Kohlenstoffdioxid – geht das? 
    • → Säuregehalt genau bestimmt durch Titration (optional)

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Kunststoffe unter der Lupe (ab 7. Schulstufe)

Kunststoffe unter der Lupe
Inhalt

Kein Lebensbereich an dem man sie nicht antrifft, die Kunststoffe. Sie haben vielfältige Eigenschaften und Erscheinungsformen und sind daher so erfolgreich. Eine Plastiktüte muss flexibel und reißfest sein, damit wir unsere Einkäufe sicher nach Hause tragen können. Müsliverpackungen sollen hingegen knistern, um die Knusprigkeit des Inhalts zu signalisieren. Diese Folie ist zwar steifer, reißt aber leicht ein. Ein Fahrradschlauch oder Gummibänder sollen nachgeben und elastisch sein. Nur so können sie ihre Funktion erfüllen. Die Ursache für diese vielfältigen Eigenschaften liegt in der chemischen Struktur und dem chemischen Aufbau der Kunststoffe begründet. Diesen wollen wir in diesem Workshop experimentell auf den Grund gehen.

Inhalt des Experimentiermoduls
Zum Thema Kunststoffe bieten wir verschiedene Schwerpunkte an, die Sie nach eigenen Wünschen kombinieren können. Je nachdem wie viel Zeit Ihnen zur Verfügung steht, können die Grundmodule 1 und 2 mit Experimenten aus Baustein 3 ergänzt werden.

Baustein 1: Chemisch-physikalische Charakterisierung von Kunststoffen
Scheinbar gleich und doch so verschieden sind die Alltagsgegenstände aus Kunststoff, die die Schüler mit Experimenten zur Charakterisierung der chemisch-physikalische Eigenschaften untersuchen. Gemeinsamkeiten und charakteristische Unterschiede der Kunststoffe wie PE, PS, PP, PVC, PET werden bestimmt. Anhand dessen, ähnlich einer Qualitätskontrolle, helfen die Ergebnisse einen unbekannten Kunststoff identifiziert.

Experimente:

  • Bestimmung der Dichte und des Schmelzverhaltens, -bereiches
  • Untersuchung der Beständigkeit gegenüber Lösemitteln sowie des Verhaltens in der Flamme
  • Nachweis von Chlor in Kunststoffen
  • Unterscheidung von Thermoplast/Duroplast/Elastomer

Baustein 2: Polystyrol und Styropor näher betrachtet
Der Kunststoff Polystyrol (PS) steht im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aspekte wie die Synthese, chemischen Charakterisierung und der Weg vom Polystyrol zum Styropor werden untersucht. Die veränderten Materialeigenschaften des geschäumten Polystyrols und damit veränderte technologischen Anwendungen werden experimentell belegt. Fragen nach einer nachhaltigen Werkstoffverwertung werden immer wichtiger und sollen in diesem Modul den Schülern näher gebracht werden. In verschiedenen kurzen Versuchen werden stoffliches und werkstoffliches Recycling erlebbar gemacht.

 

Experimente:

  • Charakterisierung der chemisch-physikalischen Eigenschaften von PS
  • Reversibles Schmelzen von Kunststoffen – thermoelastische Eigenschaften und Nachahmung des Tiefziehverfahrens zur Becherherstellung
  • Vom Polystyrol zum Styropor
    • → Schäumen von EPS-Perlen
  • Untersuchung technologischer Anwendungen von Styropor;
    • → Wärmedämmung und Stoßdämpfung im Vergleich zu anderen Werkstoffen
  • Stoffliches und werkstoffliches Recycling von Polystyrol
    • → Herstellen einer Folie
    • → Polystyrol als Gerüstsubstanz
    • → Depolymerisierung von Polystyrol

Baustein 3: Verschiedene Experimente

Die Experimente in diesem Modul zeigen die Vielfältigkeit von Kunststoffen in unserem Alltag. Auch deren optimale Wirkungsweise ist durch bestimmte Parameter gegeben. Diese gilt es zu definieren.

Experimente:

  • Wer spinnt den längsten Faden? – Polymerisation von Nylon
  • Alles Slime – Vernetzungen von Kunststoffen und Untersuchung ihrer viskoelastischen Eigenschaften
  • Superabsorber – Binden von Wasser mit Polymeren, welche Bedingungen sind die besten?
  • Verfärbte Wäsche? – Nein danke!– Wirkung von funktionellen Polymeren in Waschmitteln

Baustein 4: Kunststoffe im Stoffkreislauf (in Arbeit)

Organisatorisches:
Sie können je nach Interesse die Bausteine kombinieren oder auch gewünschte Experimente aus diesen auswählen. Ebenso kann der Umfang der Experimente individuell auf ihre zeitlichen Möglichkeiten abgestimmt werden.

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Cola – chemisch verkostet ( ab 7. Schulstufe)

Cola – chemisch verkostet
Inhalt
Cola ist ein allseits beliebtes Getränk bei Jugendlichen und wird in den unterschiedlichsten Varianten angeboten. Ob mit Zucker oder als Light-Produkt, ob mit extra viel Coffein oder coffeinfrei oder aber mit einem extra Geschmack nach Vanille – für jeden ist das Passende dabei. Doch was tun, wenn plötzlich die Etiketten verschwunden sind? Wie kann man die Getränke unterscheiden? Ist es möglich, die passende Bezeichnung dem unbekannten Getränk wieder zuzuordnen? In diesem Experimentiermodul erlernen die Schülerinnen und Schüler chemische Analysenmethoden, mit denen die wichtigsten Inhaltsstoffe von Cola-Getränken und deren Gehalt bestimmt werden können und  eine Identifizierung verschiedener Cola-Getränke möglich wird. Außerdem wird mit Hilfe eines sensorischen Tests die beliebteste Cola-Sorte prämiert.

Experimente

Welches Cola-Getränk steckt in meiner Probe?

  • Sauer und doch süß?
    • → pH-Wert – Bestimmung der Getränke
  • Die Farbe verschwindet-
    • → Entfärben der Cola-Probe mittels Aktivkohle
  • Wie viel Zucker ist gelöst?
    • → Bestimmung des Zuckergehaltes mittels Refraktometer bzw. durch die Dichtebestimmung mittels Aräometer
  • Welche Farbstoffe geben dem Getränk seine Farbe?
    • → Extraktion und Nachweis von Zuckerkulör und Beta-Carotin
  • Welche Säure macht Cola sauer?
    • → Nachweis von Phosphationen mittels Fällungsreaktion
  • Wie viel Coffein ist enthalten?
    • → Nachweis mittels Dünnschichtchromatographie und Fluoreszenz oder Nachweis und Gehaltsbestimmung mittels UV-Vis-Spektroskopie

Was auch noch interessant ist…

  • Frische Cola oder alte Cola?
    • → Indirekter Nachweis von Kohlensäure über den Kohlenstoffdioxidnachweis mit Kalkwasser
  • Cola mit allen Sinnen
    • → Sensorische Bewertung und Prämierung der beliebtesten Cola-Sorte

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Kosmetische Mittel (ab 7. Schulstufe)
Kosmetische Mittel
Inhalt
Jeder kennt sie und jeder benutzt sie. Doch kaum jemand fragt sich, was darin eigentlich enthalten ist, in unseren Körperpflegemitteln. Sie stellen komplexe Gemische aus zahlreichen chemischen Substanzen mit verschiedensten Funktionen dar. Werden sie als Mittel zur Pflege der Haut angewendet, haben sie alle die Gemeinsamkeit des Emulsionscharakters. Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit der Zusammensetzung von Hautcremes, untersuchen die Emulgierfähigkeit von Tensiden, bestimmen den Emulsionstyp handelsüblicher Hautcremes und erlernen, welche Creme für welche Anwendung geeignet ist. Mit Hilfe der Wasserdampfdestillation extrahieren sie Duftstoffe und bestimmen die Eigenschaften etherischer Öle.

Experimente

Baustein 1 – Wie wirkt eine Hautcreme?
Gemeinschaftsexperimente: Bestimmung der Hautoberfläche sowie Untersuchung der Transpiration durch die Haut (Phänomen und Schutzmöglichkeit)

Emulsionen näher betrachtet

  • Mischbarkeit von Wasser und Fetten
  • Emulgierfähigkeit von Tensiden
  • Bestimmung der Art einer Emulsion
    • a) Methoden zur Voruntersuchung von Emulsionen
    • → Wassertest
    • → Verdünnungsmethode
    • → Tropfenverdünnungsmethode
    • b) Bestätigungsmethode: Indikatormethode mit Farbstoffen Methylblau und Sudanrot
    • → Herstellung einer eigenen Creme

Baustein 2 – Was sind Duftstoffe und wie kommen sie in die Creme?

  • Gewinnung von etherischen Ölen aus Gewürzen oder Orangen durch Wasserdampfdestillation
  • Eigenschaften von etherischen Ölen
    • → Unterscheidung von etherischen und pflanzlichen Ölen mit der Fettfleckprobe
    • → Brennbarkeit
    • → Löslichkeit in Wasser, Alkohol, pflanzliches Öl

Zusatz: Herstellen einer Badekugel

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Waschtag im Labor (ab 7. Schulstufe)

Waschtag im Labor
Inhalt
Wie gehen Schmutz und Flecken aus der Kleidung? Dieses Problem lösen die Schüler im Laufe des Experimentiertages und untersuchen die Wirkungsweise von Tensiden, welchen Einfluss die Wasserbestandteile auf den Wascherfolg haben und sehen sich die Inhaltsstoffe unserer Waschmittel und deren Funktion- und Wirkungsweise genauer an.

Experimente

Baustein 1: Chemie im Waschmittel

  • Oberflächenspannung
    • → Herabsetzung der Oberflächenspannung des Wassers durch Tenside
  • Untersuchung der Wirkung und der Eigenschaften von Tensiden
    • → Emulgier- und Suspendiervermögen
    • → Benetzende Eigenschaften
  • Grenzflächenaktive Substanzen in Seifen.
    Welche Seifen reinigt am besten?
  • Seife – ein Tensid mit Nachteilen
    • → Reaktion mit Calicum und Magnesiumsalzen
  • Herstellung einer Seife – Herstellung aus Kokosfett und Natronlauge

Baustein 2: Waschmittel und ihre Inhaltsstoffe

  • Nachweis von kationischen und anionischen Tensiden
  • Nachweis optischer Aufheller
  • Nachweis von Bleichmitteln – allgemein der Bleichwirkung (Perborate und Percarbonate)
  • Nachweis von Enzymen

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Teens - Experimente 5. bis 8. Schulstufe - Open Lab Linz Teens-222Schüler 5. bis 8. Schulstufe

Die maximale Teilnehmerzahl sind 24 Schüler. Der Unkostenbeitrag pro Schüler liegt bei 5 €. Sie sollten in etwa 4 bis 4,5 Stunden einplanen. Es ist jedoch auch möglich, die Experimente individuell nach ihren zeitlichen Möglichkeiten zu gestalten. Die Besuchszeiten sind variabel, vor- oder nachmittags, je nach Wunsch.

Für Schulklassen, die mit einem Busunternehmen anreisen, besteht die Möglichkeit einer Förderung (nur noch bis Ende 2017).

Wenn Sie mit Ihrer Schulklasse die Themen in unserem Labor experimentell erarbeiten möchten und weitere Fragen zu den Projekten haben, melden Sie sich per E-Mail oder per Telefon unter 0732 2468 3190 oder 3192.

Wir würden uns freuen, Sie bald im JKU Open Lab begrüßen zu dürfen und verbleiben
mit freundlichen Grüßen Ihr Open Lab Team