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Themenprogramme im JKU Open Lab (9. bis 12. Schulstufe)

Können auch rote Blätter Fotosynthese betreiben? (ab 9. Schulstufe)

Extraktion und Identifikation von Blattfarbstoffen
Die wohl genialste Erfindung der Natur ist die Fotosynthese. Ohne sie wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich. Pflanzen fangen bei der Fotosynthese mit dem Chlorophyll, dem grünen Blattfarbstoff, das Sonnenlicht ein. Mit der daraus gewonnenen Energie stellt sie aus Wasser und Kohlenstoffdioxid die energiereiche organische Verbindung Traubenzucker her. Als Nebenprodukt wird Sauerstoff freigesetzt. Ohne Licht und insbesondere ohne Blattgrün kann also keine Fotosynthese stattfinden. Wie sieht es aber nun mit roten Blättern von Pflanzen aus? Können auch diese Fotosynthese betreiben?

Inhalt

Für die Beantwortung der Frage, ob auch rote Blätter Fotosynthese betreiben können, oder auch warum Blätter im Herbst bunt werden, untersuchen die SchülerInnen die Farbstoffzusammensetzung von roten und grünen Blättern. Dabei erlernen sie verschiedene Arbeitstechniken zur Stofftrennung: Extraktion und Dünnschichtchromatographie sowie je nach Alter und Wissensstand auch spektroskopische Methoden zur Verifizierung der Ergebnisse.
Außerdem interessieren uns in diesem Zusammenhang auch die Reaktionsprodukte der Fotosynthese: der Traubenzucker (der in Stärke umgewandelt wird) und Sauerstoff. In einfachen und eindrucksvollen Experimenten lassen sich diese nachweisen.

Experimente

Welche Farbstoffe sind in grünen und roten Blättern enthalten?

  • – Gewinnung der Farbstoffe in roten und grünen Blättern mit Hilfe verschiedener Lösemittel
  • – Ist Blattgrün ein einzelner grüner Farbstoff?
    • Auftrennung mittels Dünnschichtchromatographie
    • Spektroskopische Untersuchung der unbekannten Farbbestandteile

Nachweis der Reaktionsprodukte der Fotosynthese

  • – Nachweis der Bildung von Sauerstoff mittels Indigocarmin
  • – Extraktion und Nachweis von Stärke aus Blättern

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Berauschende Vielfalt der Alkohole (ab 11. Schulstufe)

Berauschende Vielfalt der Alkohole

Inhalt
Als Ethanol wirkt er berauschend und sorgt für den “Kater am Morgen”, als Methanol jedoch ist er giftig und sorgt für Schlagzeilen. Als Biobenzin fungiert er als Kraftstoff in unseren Autos und unsere Öfen hält er warm. Von der Alltagsdroge über Treibstoff bis hin zum Frostschutz – der Alkohol kommt in den verschiedensten Formen und Varianten vor, die alle in ihren unterschiedlichen Eigenschaften in unserem Alltag, teilweise auch unbemerkt, vorkommen. Kaum eine andere Verbindungsklasse ist so vielfältig wie sie. Dieses Modul gibt in spannenden Experimenten einen Blick auf die vielseitigen Verbindungen aus der Welt der Alkohole, deren Eigenschaften und Anwendungen.

Experimente

  • Herstellung von Alkohol durch Vergärung
    • ➢ Alkohol aus Kaugummi – geht das?
    • ➢ Nachweis der entstehenden Produkte (Ethanol und Kohlenstoffdioxid)
    • ➢ Bestimmung des Alkoholgehaltes
  • Erhöhen des Alkoholgehaltes durch Destillation
    • ➢ Weinskandalen auf der Spur: Destillation von Wein und „gepanschtem“ Wein
    • ➢ Methanolnachweis
  • Oxidation verschiedener Alkohole
    • ➢ The Hangover- Warum es uns am Tag danach so schlecht geht
  • Löslichkeit von Alkoholen in Wasser
    • ➢ Warum können Gesichtsreinigungsmittel die Haut austrocknen?
    • ➢ Warum wird eisgekühlter Ouzo plötzlich weiß?
  • Brennbarkeit von Alkoholen
    • ➢ Unterscheiden sich verschiedene Alkohole in ihrer Brennbarkeit?
    • ➢ Alkohol als alternativer Kraftstoff: Do-It-Yourself Ethanolauto

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Sport mit Mord - Ein kriminalistisches Spiel zum Thema Doping (ab 9. Schulstufe)

Inhalt
Ein Verbrechen erschüttert die Sportwelt. Der aufstrebende Sportler Frank B. bricht auf der Siegerehrung zusammen und verstirbt kurz darauf. Noch ist nicht klar, was die Todesursache ist. Am Tatort gefundene Beweismittel deuten auf die Einnahme von unerlaubten leistungsfördernden Mitteln hin. Noch ist nicht klar, ob Konkurrenten ihre Hand im Spiel haben oder Frank B selbst für seinen Tod verantwortlich ist.



Für die Lösung dieses Falls sind bei den forensischen Ermittlungen Kombinationsgabe und Überblick gefragt. Klassische Beweismittel wie Finger- und Schuhabdrücke, Faser- und Blutspuren sowie toxisch wirkende Substanzen werden aus dem Blickwinkel des Leistungssports betrachtet. Daneben werden qualitative und quantitative Nachweise für Nahrungsergänzungsmittel, verschiedenen Dopingsubstanzen sowie die Bestimmung von Blutgruppen durchgeführt. Sie bilden die Grundlage zur Beweisführung und Klärung von Fragen zur Sportlerernährung und zum Doping, wie etwa:

  • Ist die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln und isotonischen Getränken sinnvoll?
  • Welche Stoffe gelten als Dopingmittel? Wie viel Doping ist legal?
  • Aufputschmittel und Anabolika – wie wirken die Dopingsubstanzen auf den Körper?
  • Wie funktioniert Blutdoping?

Experimente

Spurensicherung am Tatort

  • Fingerabdrücke aufnehmen und Muster bestimmen
  • Fingerabdrücken mit Grafitpulver sichern
  • Schuhabdruck analysieren
  • Nachweis von latenten Blutspuren
    • ➢ Reaktion mit Luminol
    • ➢ Reaktion mit Leukokristallviolett

Identifikation von Beweismaterial

  • Erpresserschreiben
  • Faseranalytik durch Mikroskopie
  • Nachweis von Fluorid

Analyse von Dopingmitteln

  • Bestimmung von anabolen Steroiden
    • ➢ In Nahrungsergänzungsmitteln
    • ➢ Test auf Substanzmissbrauch im Urin
  • Bestimmung von Ephedrin
    • ➢ Identifikation als Dopingmittel
    • ➢ Test auf Substanzmissbrauch im Urin
  • Blutdoping-Beweismittel
    • ➢ Blutgruppenbestimmung


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] Zur Anmeldung ➢ 

Kosmetische Mittel (ab 9. Schulstufe)

Kosmetische Mittel

 

Inhalt
Jeder kennt sie und benutzt sie. Doch kaum jemand fragt sich, was darin eigentlich enthalten ist, in unseren Körperpflegemitteln: in Cremes, Düften, Deos und Zahnpflegemitteln. Sie stellen komplexe Gemische aus zahlreichen chemischen Substanzen mit verschiedensten Funktionen dar und bieten eine Fülle von Fragen. In diesem Projekt können sich SchülerInnen mit verschiedenen Aspekten von kosmetischen Pflegeprodukten auseinandersetzen. Da die Themenvielfalt im Bereich Kosmetische Mittel sehr groß ist, haben wir verschiedene Themenschwerpunkte erarbeitet, aus denen Sie das Projekt nach Ihren eigenen Wünschen zusammenstellen können.


Experimente


1. Welche Creme für welchen Zweck?
Wenn es um Hautpflegeprodukte geht, werden handelsüblichen Cremes auf deren Zusammensetzung und Emulsionscharakter untersucht und erlernt, welche Art von Tensiden für bestimmte Anwendungszwecke Verwendung finden.
Die SchülerInnen haben die Möglichkeit eine eigene Hautcreme herzustellen.
Dauer: ca. 90 min

2. Wie wirken Sonnenschutzmittel?
Gibt man zur Creme UV-Filter, spricht man von Sonnenschutzmitteln. Welche Wirkung haben sie; welche Faktoren beeinflussen den UV-Schutz und ist deren Anwendung wirklich erforderlich? Mit photosensiblem Papier wird dieser Frage auf den Grund gegangen.
Dauer: ca. 45 min

3. Was sind Duftstoffe und wie kommen sie in die Creme?
Düfte begeistern seit jeher die Menschheit. Aber wie gewinnt man ätherische Öle aus Rohmaterialien, welche Eigenschaften besitzen sie und warum sind sie so wertvoll und teuer?
SchülerInnen erlernen die Gewinnung von ätherischen Ölen durch Wasserdampfdestillation und untersuchen die Eigenschaften wie Fettfleckprobe, Brennbarkeit, Löslichkeit
Dauer: ca. 60 min

4. Was ist der Unterschied zwischen Deodorant und Antitranspirant?
Eine Fülle von Deos und Antitranspirantien werden in den Verkaufsregalen angeboten, aber was ist der Unterschied zwischen beiden? Und was bedeutet die Auslobung 0% Aluminiumgehalt? Über den Nachweis von Aluminiumionen werden Produkte identifiziert und die bisher noch umstrittene Verwendung von Aluminiumionen wird auf Grundlage von Risikobewertungen diskutiert.
Dauer: ca. 45 min

5. Welche Zahnpflegeprodukte sind sinnvoll?
Gesunde und schöne Zähne stellen in der heutigen Zeit ein wichtiges Schönheitsideal dar. Nicht nur gesunde Zähne sind wichtig, sondern der Trend zu besonders weißen Zähnen ist ungebrochen.
In diesem Zusammenhang stellen wir uns die Frage, welche Wirkung haben fluoridhaltige Zahnpflegeprodukte, welche Zusammensetzung haben Zahnpasten, was ist ein Putzkörper und welche gibt es? Und wir diskutieren die Möglichkeiten, die Zahnfarbe zu beeinflussen.
Dauer: ca. 45 min

6. Warum sprudeln Badeperlen?
Badeperlen sind nicht nur ein Spaß, sondern sollen darüber hinaus auch pflegend und reinigend wirken.
SchülerInnen stellen Badeperlen her und untersuchen die Inhaltsstoffe und deren Zweck.
Dauer: ca. 45 min
Zur Anmeldung ➢ 

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

Zur Anmeldung ➢ 

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.

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