Stoff a + Stoff b

Die hier beschriebenen Petrischalen-Versuche wurden von Wobbe de Vos entwickelt [1]. Sein Anliegen war es, die Entwicklungsprozesse bei chemischen Reaktionen in besonderem Maße zu verdeutlichen. Er wandte sich von den üblichen Reagenzglasversuchen ab, da sie nicht die nötige Aufmerksamkeit auf den Reaktionsprozess richteten. Die Reagenzglasversuche finden nach Wobbe de Vos hinter Glas statt und besitzen nur wenig ästhetische Wirkung.

Die Petrischalen-Versuche eignen sich hervorragend für den Anfangsunterricht Chemie, da sie wesentliche Einblicke in die faszinierende Welt der Stoffe und ihre Prozesse ermöglichen. Die Versuche dürfen jedoch nicht überstrapaziert werden, in dem man eine Palette an chemischen Begriffen einführt und damit das anfängliche Staunen zunichte macht. Peter Buck hat die Petrischalen-Versuche weiter entwickelt und an ihnen gezeigt, dass Begriffe im Unterrichtsprozess durch Lehrende und Lernende gemeinsam entwickelt werden können [2].
Hinweis

Die in der Literatur beschriebene Reaktion zwischen Bleinitrat und Kaliumiodid ist insofern problematisch, da Bleinitrat und auch das entstehende Produkt Bleiiodid gefährliche Arbeitsstoffe sind (vgl. Datenblatt). Als Ersatz eignet sich die Reaktion zwischen Kaliumhexacyanoferrat(II) und einem dreiwertigen Eisensalz, zum Beispiel Eisen(III)-nitrat oder Eisen(III)-chlorid. In beiden Fällen entsteht Berliner Blau, ein bekanntes und relativ harmloses, blaues Farbpigment:

Die Schülerinnen und Schüler sehen gut auf den Tisch, auf dem die Lehrkraft „einen Tisch gedeckt“ hat. Auf einer weißen Unterlage steht eine Petrischale, auf beiden Seiten liegt je ein kleiner Spatel. Die Lehrkraft erklärt die Versuchsdurchführung: Die Petrischale wird zur Hälfte mit destilliertem Wasser gefüllt. Von "Stoff a" lässt man ein kleines Spatel-Eck (ungefähr 100 mg) am Rand der Petrischale in das Wasser fallen. Das gleiche geschieht mit „Stoff b“ (mit Hilfe des zweiten Spatels) auf der gegenüberliegenden Seite. Nun darf die Petrischale nicht mehr bewegt werden. Die nachfolgenden Vorgänge sollen genau beobachtet werden.

Die Beobachtungen werden sorgfältig im Heft dokumentiert. Danach stellen die Schülerinnen und Schüler einen Fragekatalog auf, der solche oder ähnliche Fragen beinhaltet:

Warum wird „Stoff a„ (?), „Stoff b“ (?) blau?
Von was hängt es ab?
Was passiert, wenn man die Stoffe vertauscht?
Was passiert, wenn man verrührt?
Was passiert, wenn man „Stoff a“ auf „Stoff b“ direkt gibt?
Wird es auch ohne Wasser blau?
Was passiert in normalem Leitungswasser?
Wie heißen die Stoffe?
Wird der blaue Stoff als Farbe verwendet?
Ist der blaue Stoff ein neuer Stoff?
Was ist der blaue Stoff: "Stoff c", "Stoff ab" oder etwas anderes?

Aus manchen Fragen entwickeln sich Variationsexperimente, die von den Schülerinnen und Schülern durchgeführt werden und die Fragen beantworten. Bei anderen Fragen kann die Lehrkraft eine Antwort geben, zum Beispiel bei Fragen nach der Verwendung. Einschränkung: Säuren darf man nicht zugeben, da sich Blausäure bilden kann!

Mögliche Variationsexperimente

Die Stoffe werden vertauscht in die Petrischale gegeben.
„Stoff a“ wird in der mit Wasser gefüllten Petrischale direkt auf „Stoff b“ gegeben (und umgekehrt).
„Stoff a“ wird in die Mitte gegeben und „Stoff b“ zu beiden Seiten.
„Stoff a“ und „Stoff b“ werden ohne Wasser in die Petrischale aufeinander gegeben. Dann erst kommt ein Tropfen Wasser hinzu. („Das Wasser bringt die Stoffe zueinander“)
Kleine Mengen der Stoffe werden trocken in einer Reibschale vermischt.
Der Versuch wird in anderen flüssigen Medien durchgeführt, zum Beispiel in Leitungswasser oder in Alkohol.
???

Die gesamten Entwicklungsprozesse während des Experimentierens – die anfänglichen Beobachtungen, das Aufstellen des Fragekatalogs, die Entwicklung der Variationsexperimente und die Schlussfolgerungen – werden von den Schülerinnen und Schülern im Berichtsheft in Worten und zeichnerisch-gestalterisch dokumentiert. Sie erkennen, dass „Stoff a“ nicht ohne „Stoff b“ zum neuen „Stoff c“ werden kann. Das Wasser bringt die Stoffe zueinander.

Entsorgung: Geringe Reste Berlinerblau können mit viel Wasser verdünnt im Abfluss entsorgt werden. Sammelt man Berlinerblau oder Reste der Kaliumhexacyanoferrat-Lösung im Behälter für Schwermetallsalzlösungen, ist unbedingt darauf zu achten, dass der pH-Wert alkalisch (pH=8) gehalten wird. In saurer Lösung besteht die Gefahr der Bildung von Cyanwasserstoff.

Literatur

[1] Wobbe de Vos: Vernachlässigte Aspekte des Reaktionsbegriffs im Anfangsunterricht des Faches Chemie; in: Mins Minssen (Hrsg.): Strukturbildende Prozesse bei chemischen Reaktionen und natürlichen Vorgängen, IPN-Institut Kiel

[2] Peter Buck: Verstehen lehren statt Begriffe einprägen, in ZS Chemie in der Schule 40 (1993), S. 134