Verbrennen eines Magnesiumbandes

Das Experiment eignet sich sehr gut für die erste Chemiestunde. Die Lehrkraft sitzt zentral an einem Tisch, auf den alle Beteiligten sehen können. Alle Schülerinnen und Schüler erhalten ein Stück des bis dahin „unbekannten Bandes“ und sollen es zunächst befragen. Entscheidend ist, dass hier gerade nicht ein chemischer Reaktionsbegriff erarbeitet wird. Die Schülerinnen und Schüler erkennen stattdessen, dass Stoffe befragt werden können, dass sie merkwürdige Gebilde darstellen mit überraschenden Eigenschaften, vielleicht noch, dass sie wandlungsfähig sind. Dabei sollte das Rätselhafte des Bandes solange wie möglich bestehen bleiben. Vielleicht vermuten einige zunächst, sofern sie das Magnesium nicht schon kennen, dass es sich um Aluminium handelt. Sind die Schülerinnen und Schüler noch nicht mit chemischen Arbeitsweisen vertraut, wird die Lehrkraft die Experimente selbst durchführen.

a) Ich habe hier ein Band, das ihr genauer untersuchen sollt. Ihr dürft es anfassen, daran riechen, es verbiegen, es ist ungiftig. Überlegt euch Fragen, die ihr an das Band stellen möchtet! (Band wird ausgeteilt)
b) (etwas später) In einer gemeinsamen Diskussion wollen wir nun versuchen, die Fragen zu diskutieren. Manche der Fragen können vielleicht schon in der Diskussion gelöst werden, für andere benötigen wir weitere Experimente (nun folgen die Diskussionsrunde und danach die Experimente). Dabei darf die Lehrkraft ihr Vorwissen auch einbringen, beispielsweise wenn eine Schülerin oder ein Schüler nach dem Verwendungszweck oder der Giftigkeit des Bandes fragt.

Von Schülerinnen und Schülern gestellte Fragen als Beispiele

Auf der Fotoserie sind der weiße Rauch und die grelle Flamme gut zu erkennen. Das weiße Verbrennungsprodukt quillt „wie Asche“ unten heraus. Aus dem silbrigen Band ist ein weißes, lockeres Produkt geworden, das bei der geringsten Berührung zerbröselt.

Weitere von Schülerinnen und Schülern gestellte Fragen als Beispiele

Bei diesem Experiment ergeben sich eine Reihe neuer Fragen, die teilweise wiederum experimentell überprüft werden können.

Verbrennt so Aluminium oder Blech?
Wie heiß ist die Flamme?
Gibt es viele Metalle, die so brennen?
Was ist der weiße Rauch?
Wo kommt er her?
Brennt das Band auch unter Wasser?
Handelt es sich bei dem „Produkt“ noch um den gleichen Stoff wie vorher?
Was ist es: Magnesiumasche? Kalk? Kreide?
Ist es noch brennbar?
Ist das Produkt giftig?
Lässt sich daraus wieder der ursprüngliche Stoff herstellen?
Kann man es als Kreide verwenden?

Zu diesem Zeitpunkt kann das erste Rätsel gelüftet werden: Es handelt sich um Magnesium. Einige wenige assoziieren das Produkt vielleicht dann mit dem „Magnesia“ aus dem Sportunterricht. Dort und auch beim Klettern dient es als Anti-Rutsch-Mittel, weil es dem Abrutschen durch den entstehenden Schweiß der Haut entgegenwirkt. Ein Teil der Fragen kann beantwortet werden:

Dass eine Aluminiumfolie so über dem Grill nicht brennt, ist manchen klar, für Skeptiker kann es ausprobiert werden.
Der weiße Rauch beschlägt eine Glasplatte. Der Beschlag ähnelt dem Beschlag auf der Uhrglasschale, auf die das Verbrennungsprodukt herabgefallen ist.
Unter Wasser brennt das Band unter diesen Bedingungen nicht, aber früher verwendeten Taucher Magnesiumfackeln.
Das Produkt ist nicht mehr brennbar (Ausprobieren!). Man kann damit die Hände einreiben oder an die Tafel schreiben.

Die Experimente ergeben, dass sich etwas im Grundaufbau des Stoffes verändert hat: Magnesia besitzt nicht mehr die Festigkeit des Magnesiums.

Entsorgung: Nicht verbrannte Magnesiumband-Reste lassen sich mit der Tiegelzange über der Brennerflamme verbrennen. Spuren des Magnesiumoxids werden beim Waschen der Glasschalen im Abwasser entsorgt, gesammelte, größere Mengen kommen in den Behälter für anorganische Feststoffe.

Ergänzendes Experiment

Wenn die Schülerinnen und Schüler erfahren, dass man mit Magnesium Spitzer herstellt, kann der seltene Glücksfall eintreten, dass jemand seinen Magnesiumspitzer (am besten einen Doppelspitzer) aus dem Mäppchen holt und ihn für weitere Experimente hergibt (die aber von der Lehrkraft durchgeführt werden!):

Mit einer Zange abgezwackte Späne verbrennen ebenfalls mit der bekannten Flamme. Durch kräftiges Erhitzen über einer nichtleuchtenden Brennerflamme lässt sich der Spitzer an einem Eck entzünden. Legt man ihn auf eine feuerfeste Unterlage und löscht mit Wasser, entsteht eine Stichflamme (Achtung: Metallbrand, Sicherheitsabstand!). Auch hier ähneln das Produkt und die weißen Fäden dem nun schon bekannten Magnesia.