Einleitung

Die Chemie gilt allgemein als ein "hartes Fach". Vor allem liegt das daran, dass Schüler hier mit einer Welt konfrontiert werden, welche sie mit ihren Sinnen praktisch nicht wahrnehmen können und die ihnen daher völlig fremd erscheint. Modelle sollen dabei helfen, diese fremde Welt für die Lernenden sichtbar und begreifbar zu machen. Hier kann der Computer - richtig eingesetzt - sehr wertvoll sein. Mit ihm wird es möglich, chemische Phänomene und Vorgänge bewegt im Modell darzustellen. Diese Dynamik erreicht ein Höchstmaß an Veranschaulichung und ist zudem durch das Medium Computer hochgradig motivierend für Schüler und Schülerinnen. Mit der heutigen Software ist es zudem möglich, solche Animationen auch selbst zu produzieren, wodurch gezielt auf die jeweilige Lerngruppe eingegangen werden kann.

Nachfolgend möchte ich Ihnen hierfür ein Beispiel präsentieren, welches auch am Tag der offenen Tür 2008 vorgestellt wurde.

Amitabh Banerji (Referendar für Chemie und Informatik)  
Die Fackel des Wissens

Am Tag der offenen Tür präsentierte ich einen "feurigen" Versuch. Der Versuch ist NICHT zum nachmachen geeignet, da er nur von Fachkräften oder nach erfolgter Einweisung durchgeführt werden darf. Dennoch möchte ich hier, der Vollständigkeit halber, ein kurzes Versuchsprotokoll angeben.

1. Geräte und Chemikalien
Benötigt wurden hierfür lediglich ein großes Reagenzglas, ein Kältespray (aus dem Drogeriemarkt) mit den Treibmitteln Propan und Butan sowie eine Zündquelle.

2. Versuchsdurchführung & Beobachtung
Man fülle soviel Kältespray in das Reagenzglas, bis sich ca. ein halber Fingerbreit Flüssigkeit am Reagenzglasboden ansammelt. Nun befeuchte man eine Hand komplett mit Wasser (Sicherheitsmaßnahme) und halte mit dieser das Reagenzglas. Anschließend zünde man am offenen Ende des Reagenzglases die "Fackel" an (VORSICHT: es kann ein kleiner "Feuerball" entstehen). Man halte die Fackel nun zunächst nur mit zwei Fingern fest, sogleich kann man beobachten, wie die Flamme langsam zurückgeht. Umschließt man den Reagenzglasboden mit der anderen Hand und wartet kurz, wird man beobachten, wie die Flamme wächst. Sobald man die untere Hand wieder entfernt, geht die Flamme wieder zurück. Dieses Phänomen lässt sich beliebig oft wiederholen, bis der Brennstoff im Reagenzglas zur Neige geht.  
3. Versuchsauswertung am Computermodell

Propan und Butan sind zwei gasförmige Brennstoffe. Im Spraybehätler sind diese Stoffe allerdings durch hohen Druck verflüssigt. Durch die starke Entkomprimierung, beim Austritt aus der Düsem, kühlt sich die Flüssigkeit weiter ab und bleibt im Reagenzglas zunächst flüssig. Praktisch sofort fangen Propan und Butan an zu sieden, d.h. der Abstand zwischen den Teilchen vergrößert sich und die Teilchen steigen nach oben. Dabei verdrängen sie die Luft, die sich oberhalb des flüssigen Brennstoffes im Reagenzglas befindet.
Dies ist auch der Grund, wieso die Fackel nur oberhalb der Reagenzglasöffnung brennt, da im Reagenzglas selbst der für eine Verbrennung notwendige Sauerstoff nicht vohanden ist.  

Die Fackel brennt zunächst nur mit kleiner Flamme. Die Flüssigkeit im Reagenzglas hat eine Temperatur von ca. 0°C. Die Raumtemperatur beträgt etwa 25°C, so dass immer wieder neue Brennstoffteilchen nach oben steigen. Führt man dem System zusätzlich Energie hinzu, so wird der Vorgang beschleunigt und die Flamme wächst. Genau dies passiert, wenn man das Reagenzglasende mit der ca. 37°C warmen Hand umschließt und so dem System Energie zuführt. Es können jetzt mehr Brennstoffteilchen gleichzeitig nach oben steigen und dies mit höherer Geschwindigkeit, so dass die Flamme größer wird. Entfernt man die Hand wieder, so kühlt sich die Flüssigkeit im Reagenzglas langsam ab, da nämlich der Wechsel des Aggregatzustandes Energie kostet.
 

Die für den Versuch erstellte Computeranimation ist eine Powerpointdatei und kann hier kostenlos heruntergeladen werden. Sie können die Animation auch gern für eigene unterrichtliche Zwecke verwenden. Jedweder Vertrieb oder Verkauf ist jedoch untersagt bzw. erfordert mein Einverstädnis. Hierfür bitte ich um Verständnis.
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