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Themenprogramme im JKU Open Lab (9. bis 12. Schulstufe)
Mit der Wissenschaft auf Verbrecherjagd (ab 9. 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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Cola – chemisch verkostet (ab 9. Schulstufe)

Cola, Sprite, Red Bull & Co chemisch verkostet
Inhalt
Lebensmitteluntersuchungsämter haben die Aufgabe, nach einem festgelegten Probenplan stichprobenartig Lebensmittel auf ihre Zusammensetzung, Kennzeichnung und mögliche krankheitserregende Stoffe zu untersuchen und dabei die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften nach dem LMSVG zu prüfen. In ähnlicher Weise werden die Schüler verschiedene Getränke auf ihre Zusammensetzung analysieren und dabei versuchen, die in der Probenvorbereitung verloren gegangene Zuordnung der Etiketten wieder herzustellen.

Experimente

  • Sauer und doch süß? –pH-Wert-Bestimmung der Getränke
  • Nachweis einiger Inhaltsstoffe
    • Zucker – Bestimmung des Gehaltes mittels Refraktometer und Aräometer
    • Zucker – Bestimmung der Zuckerart nach Benedict und Seliwanow
    • Coffein – Nachweis mittels Dünnschichtchromatographie und Fluoreszenz
    • Taurin – Nachweis der Aminogruppe durch die Reaktion mit Ninhydrin
  • Was auch noch interessant ist…
  • Sind light-Getränke wirklich leicht?
    • → Verschiedene Arten der Dichtebestimmung (Aräometer, Schwimmversuche)
  • Frische Cola oder alte Cola?
    • → Indirekter Nachweis von Kohlensäure über den Kohlenstoffdioxidnachweis mit Kalkwasser
  • Süß, süßer, am süßesten – Sensorik verschiedener Zucker

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Kunststoffe unter der Lupe (ab 9. 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.[/su_expand]

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Kosmetische Mittel (ab 9. 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 9. 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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Explorer-222Schüler 9. bis 12. 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