Arbeitsblatt: Forscherheft Stoffe im Alltag - Süsse Chemie NaTech 5/6

Forschungsregeln 1. Ich befolge die Anweisungen der Lehrperson. 2. Bevor ich mit dem Experimentieren beginne, lese ich die Anweisungen des Versuches genau durch und beachte diese. Bei Unsicherheiten frage ich nach. 3. Ich räume alle Dinge weg, die nicht nass oder dreckig werden dürfen. 4. Ich arbeite mit meinen Mitschüler:innen rücksichtsvoll zusammen. 5. Mit den Materialien gehe ich sorgfältig um. 6. Wenn etwas daneben geht, wische ich meinen Arbeitsplatz sofort auf. 7. Ich räume meinen Arbeitsplatz sorgfältig auf und hinterlasse die Utensilien sauber und trocken. 8. Wenn ich lange Haare habe, binde ich diese zusammen. Süsse Chemie – Unser Haushaltszucker Material: 1 Würfelzucker Frage 1: Betrachte den Haushaltszucker auf allen Bildern sowie einen Würfelzucker vor dir (NaTech Themenbuch S. 6 7). Woran erkennst du Haushaltszucker? Antwort: Frage 2: Beschreibe den Stoff Haushaltszucker möglichst genau und notiere deine Beschreibung. Antwort: Frage 3: Tausche dich mit anderen aus: Was ist gleich an eurer Beschreibung, was ist unterschiedlich? Antwort: KM 8.1 Geheimnis der Wasserglace Leonie und Lukas sind Geschwister und möchten eine Wasserglace am Stängel herstellen. Sie fragen sich, was die Antworten auf folgende Frage sein könnten. Was vermutest du? 1. Vermute: Aus welchen Hauptbestandteilen bestehen alle Wasserglace am Stängel? 2. Vermute: Welche Eigenschaften haben Wasser, Haushaltszucker und Holz? Sie alle sind Teil der Wasserglace. Wasser: Haushaltszucker: Holz: 3. Leonie und Lukas fragen sich, welche dieser Eigenschaften bei der Wasserglace wichtig sein könnten. Was vermutest du? KM 8.2 Warum ist der Glacestängel aus Holz? Lukas möchte einen Metallstängel anstelle des Holzstängels für seine Glace verwenden. Leonie findet einen Holzstängel geeigneter. Material für Versuch 1 Pfanne aus Metall 1 Holzbrettchen 2 Wasserglace (evtl. 2 Eiswürfel) Evtl. ein Tablett, um das Experiment in der Klasse herumzureichen Zum Herstellen der Glace pro Person: 1 leerer kleiner Becher (z.B. 50 1. Was meinst du? Kreuze deine Vermutung an und begründe sie. Der Metallstängel ist geeigneter Der Holzstängel ist geeigneter weil, Versuch: Ist Holz oder Metall bei Raumtemperatur wärmer? Lukas möchte einen Metallstängel für seine Wasserglace nehmen, weil sich Metall kalt anfühlt und deswegen die Glace kühlen könnte. 1. Fasse selbst die umgekehrt hingelegte Pfanne aus Metall und das Holzbrettchen an. Kreuze deine Vermutung an. Die Pfanne aus Metall ist wärmer. Das Holzbrettchen ist wärmer. Beide sind gleich warm. 2. Lösung: Das Holzbrettchen ist wärmer. Beide sind gleich warm. Sie haben Raumtemperatur. Sie sind wärmer oder kälter als die Raumtemperatur. Die Mutter erklärt Lukas und Leonie: Obwohl man es kaum glaubt, sind die Pfanne aus Metall und das Holzbrettchen vor dem Versuch gleich warm. Sie haben beide Raumtemperatur, denn alle Gegenstände in einem Raum besitzen Raumtemperatur unabhängig davon, woraus sie bestehen. Warum erscheint das Metall dennoch so viel kälter? Ein Raum hat eine Temperatur von etwa 25C. Deine Hand hat eine Temperatur von etwa 37C und ist somit ca. 12C wärmer als alle Gegenstände im Raum. Fasst du mit deiner Hand eine Pfanne aus Metall an, nimmt das Metall die Wärmeenergie deiner Hand schneller auf, als die meisten anderen Materialien. Deine Hand kühlt somit schnell ab. Weil deine Hand so schnell kalt wird, nimmt das Gehirn fälschlicherweise an, dass das Metall kälter sei als Raumtemperatur. Bei Holz ist es umgekehrt. Holz nimmt die Wärmeenergie deiner Hand weniger schnell auf, als die meisten anderen Hatte Lukas mit seiner Idee recht, dass ein Metallstängel für die Glace geeigneter wäre als ein Holzstängel, weil der Metallstängel kälter ist als der Holzstängel? Ja Nein 3. Leonie und Lukas beginnen, unterschiedliche Materialien im Zimmer anzufassen. Mach es ihnen nach. a) Welche Materialien fühlen sich kalt an, obwohl sie Raumtemperatur besitzen? b) Welche Materialien fühlen sich warm an, obwohl sie Raumtemperatur besitzen? 4. Die Mutter erklärt Lukas und Leonie: Weil Holz Wärmeenergie schlecht aufnimmt und abgibt, baut man Saunas aus Holz, so dass die ca. 85C heissen Bänke ihre Wärmeenergie möglichst nicht an den Körper abgeben. Wären die Bänke aus Metall, würden wir uns verbrennen. Kennst du weitere Alltagsbeispiele bei denen das Material wichtig ist? Versuch: Welche Wasserglace schmilzt schneller? Lukas gibt noch nicht auf, denn er ist noch immer der Meinung, der Metallstängel sei für seine Glace geeigneter. Leonie schlägt vor zu untersuchen, ob die Wasserglace schneller an einem Holz- oder Metallstängel schmilzt. So können sie herausfinden, welches Material für den Stängel besser geeignet ist. 1. Was meinst du? Wo schmilzt die Wasserglace schneller? Begründe deine Vermutung. Die Wasserglace schmilzt schneller auf der Pfanne aus Metall (Metallstängel). Die Wasserglace schmilzt schneller auf dem Holzbrettchen (Holzstängel). Die Wasserglace schmilzt auf Holz und Metall gleich schnell. 2. Jetzt legt deine Lehrperson gleichzeitig je eine Wasserglace auf beide Gegenstände. a) Beobachte, welche Wasserglace schneller schmilzt. Kreuze die richtige Antwort an. Die Wasserglace schmilzt schneller auf der Pfanne. Die Wasserglace schmilzt schneller auf dem Holzbrettchen. Die Wasserglace schmilzt auf dem Holz und Metall gleich schnell. Erklärung: Die Wasserglace ist ca. -18C und die Metallpfanne und das Holzbrettchen haben zu Beginn beide Raumtemperatur (ca. 25C). Die Metallpfanne gibt ihre Wärmeenergie viel schneller an die Glace ab als das Holzbrettchen, so dass die Wasserglace auf der Pfanne viel schneller schmilzt. b) Hat deine Vermutung gestimmt? Ja Nein Lukas fasst zusammen: Wir wissen jetzt, dass Metall und Holz im gleichen Raum dieselbe Temperatur besitzen, und dass die Glace schneller auf dem Metall schmilzt. c) Würdest du Lukas und Leonie raten, einen Glacestängel aus Metall oder Holz für ihre Glace zu nehmen? Glacestängel aus Holz. Glacestängel aus Metall. d) Warum? Leonie und Lukas stellen folgende Wasserglace am Stängel her: 1.Leonie und Lukas suchen die Zutaten zusammen. Leider haben sie keinen Holzstängel zu Hause. Sie nehmen einen Plastiklöffel und hoffen, dass es auch klappt. Anleitung Leonie und Lukas giessen (verdünnten) Fruchtsaft in einen kleinen 50ml Becher bis ca. 1cm unter den Becherrand und stellen einen Plastiklöffel als Stängel hinein. Sie stellen den Becher in das Gefrierfach und warten bis der 2. Lukas entdeckt einen Unterschied, zwischen den Glaces vor und nach dem Gefrieren. Betrachte die Fotos genau. Worin liegt der Unterschied und weshalb? Notizen In unserer Umwelt finden sich viele verschiedene Stoffe. Diese Stoffe können wir sehen und anfassen: Sand, Stein, Gold, Salz, Zucker, Wasser oder Cola. Manche dieser Stoffe sind fest wie der Sand oder das Gold. Andere Stoffe sind flüssig wie das Wasser oder die Cola. Ausserdem gibt es Stoffe, die man nicht sehen kann. Zu diesen Stoffen gehört die gasförmige Luft. Auch Luft ist ein Stoff. Alle Gase sind Stoffe: Luft, die wir zum Atmen benötigen, genauso wie die Abgase, die aus dem Auto herauskommen. Gase bemerkt man häufig erst, wenn man sie z.B. in einen Luftballon füllt oder aus einer Gasflasche herauslässt. Hält man die Hand vor den Luftballon und lässt die Luft entweichen, spürt man die ausströmende Luft auf der Haut. So kann man auch die Gase „anfassen. Zusammenfassend kann man für alle Stoffe sagen: Alles, was man anfassen oder in ein Gefäss füllen kann, gilt in der Chemie als Stoff. Für flüssige Stoffe kann man zum Abfüllen eine Flasche oder ein Glas benutzen. Bei Gasen nimmt man z.B. einen Ballon oder eine Gasflasche. Merke! Ein Stoff ist alles, was wir können oder in einem aufbewahren können. Es gibt , und Stoffe. Aufgabe 1: Bestimme bei den folgenden Begriffen, ob es sich um einen „Stoff oder „Nicht-Stoff handelt, indem du die Tabelle vervollständigst. Kreuze an zu welcher Stoffgruppe der jeweilige Stoff gehört und bestimme den Aggregatszustand. Wärme Apfelsaft Rost Kerzenwachs Eisen Musik Zucker Mondschein Kochsalz elektrischer Strom Campinggas Müdigkeit Gedanken „Stoff „NichtStoff Naturst off Meta Kunstst ll off Aggregatszust and (fest, flüssig, gasförmig) KM 8.3 Welche Eigenschaft ist wichtig beim Glacestängel? Material 1 Becher mit Heisswasser (1-2 Wasserkocher) 1 Becher mit Eiswasser (Eiswürfel) 3 identische Teelöffel aus Metall 3 identische Gabeln aus Metall 3 identische Holzlöffel 3 identische Holzgabeln Leonie und Lukas möchten die Glace weiter verbessern. Leonie möchte herausfinden, ob die Form des Stängels auf die Glace einen Einfluss hat. Lukas möchte wissen, ob der von ihnen verwendete Plastiklöffel gleich gut geeignet ist wie ein Holzlöffel. Vor dem Versuch 1. Bevor Leonie und Lukas mit dem Versuch starten, fragen sie sich: Wie verändert sich die Temperatur der Gegenstände, wenn wir die Gegenstände in eine Tasse mit Eiswasser oder in eine Tasse mit heissem Wasser stellen? Was denkst du? Trage deine Vermutungen in die Tabelle ein. Versuch 1. Deine Lehrperson stellt eine Tasse mit ca. 3cm hoch gefülltem Eiswasser und eine Tasse mit ca. 3cm hoch gefülltem heissen Wasser aus dem Wasserkocher vor dich hin. (Achtung, Verbrennungsgefahr!) 2. Stelle eine Holzgabel, einen Holzlöffel, eine Metallgabel, einen Metalllöffel, eine Plastikgabel und einen Plastiklöffel in das Eiswasser und je einen in das heisse Wasser. Die restlichen Gabeln und Löffel lässt du auf dem Tisch liegen, um später Temperaturvergleiche anzustellen. Lasse die Gegenstände 35 Minuten im Wasser stehen. 3. Fasse den Metalllöffel aus dem heissen Wasser zwei Fingerbreit oberhalb der nassen Stelle an. Vergleiche die gefühlte Temperatur mit der Temperatur des Metalllöffels auf dem Tisch. Kreuze in der Tabelle an, was du beobachtest. Fahre so mit dem restlichen Besteck fort. 4. Nimm nun den Metalllöffel aus dem Eiswasser und fasse ihn ebenfalls zwei Fingerbreit oberhalb der nassen Stelle an. Vergleiche die gefühlte Temperatur mit der Temperatur des Löffels auf dem Tisch. 5. Notiere deine Beobachtungen durch Ankreuzen in der Tabelle. Fahre mit der Metallgabel, der Holzgabel, dem Holzlöffel, der Plastikgabel und dem Plastiklöffel so fort. Zusammenfassung der Ergebnisse 1. Fühlten sich die Löffel aus Holz und aus Metall gleich warm an? Ja Nein 2. Allgemein: Fühlen sich Gegenstände mit gleicher Form gleich warm an? Ja Nein 3. Fühlten sich die Gabel aus Metall und der Löffel aus Metall gleich warm an? Ja Nein 4. Allgemein: Fühlen sich unterschiedliche Gegenstände aus demselben Stoff gleich warm an? Ja Nein 5. Welche zwei Stoffe fühlten sich ähnlich warm an? Metall und Plastik Metall und Holz Holz und Plastik 6. Haben deine Vermutungen (erste Tabelle) mit deinen Beobachtungen (zweite Tabelle) übereingestimmt? Ja Nein Falls nein: Wo wich deine Vermutung von deiner Beobachtung ab? Die Mutter erklärt Lukas und Leonie: Ein Gegenstand (z.B. Löffel) nimmt die Wärmeenergie von warmem Wasser auf. Die aufgenommene Energie erhöht die Temperatur des Löffels. Je nachdem aus welchem Stoff (z.B. Holz) der Löffel gefertigt ist, erhöht sich die Temperatur des Löffels schneller oder langsamer. Je schneller sich die Temperatur des Löffels erhöht, desto höher ist die Wärmeleitfähigkeit des Stoffes, aus welchem der Löffel besteht (z.B. Holz). Im Versuch erwärmt sich der Metalllöffel im warmen Wasserbad schnell. Daraus lässt sich schliessen, dass Metall eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Plastik und Holz erwärmen sich kaum im warmen Wasserbad während der 3-5min. Somit haben Plastik und Holz eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Die Metallgabel und der Metalllöffel erwärmen sich gleich schnell. Die Form des Gestenstands (z.B. Löffel oder Gabel) hat also keine Auswirkung auf die Temperaturveränderung 7. Was können Leonie und Lukas aus diesem Versuch lernen? Bespreche mit einem Partner einer Partnerin 8. Leonie darf die Form des Stängels verändern, weil durch eine andere Form des Stängels die Glace nicht schneller schmilzt. Ja Nein 9. Lukas darf den Holzstängel durch den Plastikstängel ersetzen, weil durch einen Stängel aus Plastik die Glace nicht schneller schmilzt. Ja Nein 10. Lukas darf den Holzstängel durch den Metallstängel ersetzen, weil durch einen Stängel aus Metall die Glace nicht schneller schmilzt. Ja Nein Stoffe werden auch in gute und schlechte Wärmeleiter unterschieden. Gute Wärmeleiter übertragen die Wärme von einem wärmeren Gegenstand auf einen kälteren Gegenstand. Viele Metalle zum Beispiel Aluminium, Kupfer oder Silber leiten die Wärme gut. Wenn ein Gegenstand Wärme weitergeben soll, ist dieser meistens aus Metall gefertigt. Schlechte Wärmeleiter sind beispielsweise Holz, Porzellan, Gips oder Styropor. Diese Stoffe geben Wärme nur sehr langsam weiter und können deshalb als Isolierung oder Dämmung genutzt werden. 1. Sortiere folgende Gegenstände in die richtige Spalte der Tabelle ein. Kochtopf Daunenjacke Kamin Backofen Dämmung vom Haus Heizkörper Glasscheibe vom Porzellantasse Holzuntersetzer Wärmeflasche guter Wärmeleiter KM 8.4 Würde die Glace ohne Zucker schneller schmelzen? Leonie und Lukas wissen nun, dass die Wasserglace weniger schnell schmilzt mit einem Holz- oder Plastiklöffel als mit einem Aluminiumpfanne schlechter Wärmeleiter Material für Demonstration 1 Pfanne aus Metall Evtl. ein Tablett zum Herumreichen in der Klasse 1 Holzbrettchen 1 Wasserglace 1 Eiswürfel in form einer Wasserglace (eigene Glaceform mit Wasser Metallstängel. Leonie ist die Glace zu süss. Deshalb möchte sie herausfinden, ob das Schmelzen der Wasserglace auch etwas mit dem Zucker in der Wasserglace zu tun hat. 1. Leonie geht davon aus, dass die Wasserglace mit Zucker schneller schmilzt. Lukas vermutet, dass die zuckerfreie Wasserglace schneller schmilzt. Was denkst du? Welcher Gegenstand schmilzt schneller? 2. Die zuckerfreie Wasserglace schmilzt schneller. Die Wasserglace mit Zucker schmilzt schneller. Deine Lehrperson legt beide Gegenstände auf eine umgekehrte Pfanne aus Metall. Was beobachtest du? Die zuckerfreie Wasserglace schmilzt schneller. Die Wasserglace mit Zucker schmilzt schneller. 3. Leonie und Lukas können die Beobachtung nicht erklären. Ihre Mutter hilft ihnen, selbst auf die Erklärung zu kommen, indem sie ihnen folgende Aufgabe stellt: Notiert, welchen Aggregatszustand (fest, flüssig oder gasförmig) folgende Stoffe bei Raumtemperatur haben. Macht ein Kreuz bei «fest», «flüssig» oder «gasförmig». Was würdet ihr anstelle von Leonie und Lukas ankreuzen? 4. Ihr habt in dieser Aufgabe gesehen, dass unterschiedliche Stoffe bei Raumtemperatur fest, flüssig oder gasförmig sein können. Den Übergang von fest zu flüssig, nennt man schmelzen und die Schmelztemperatur ist diejenige Temperatur, bei welcher ein Stoff schmilzt. Kennst du die Schmelztemperatur von Wasser? Lukas hat es verstanden und erklärt es Leonie: Die Wasserglace mit Zucker schmolz schneller als der Eiswürfel aus Wasser. Weil die Glace schneller schmolz, ist die Schmelztemperatur von der Glace mit Zucker tiefer als vom Eiswürfel. Somit ist die Schmelztemperatur von Zuckerwasser unter 0 C. 5. Leonie wollte ja eine Glace ohne Zucker herstellen. Ist das eine gute Idee, wenn sie möchte, dass die Glace möglichst langsam schmilzt? Die zuckerfreie Wasserglace schmilzt schneller. Die Wasserglace mit Zucker schmilzt schneller. KM 8.5 Ist es eine Stoffeigenschaft? Lukas hat ein Buch über die Naturwissenschaften geschenkt bekommen und liest Leonie aus dem Buch vor: «Auf der Welt gibt es unzählige Stoffe – auch solche, die sich sehr ähnlich sind. Forscherinnen und Forscher brauchen deshalb Eigenschaften, um Stoffe ganz eindeutig beschreiben und voneinander unterscheiden zu können.» Leonie fragt sich, welche Eigenschaften sich zur Beschreibung von Stoffen eignen. 1. Die Mutter kommt hinzu und stellt Lukas und Leonie folgende Aufgabe: «Stellt in der Tabelle Vermutungen auf, welche Eigenschaften sich eignen, einen Stoff zu beschreiben und welche Eigenschaften Gegenstände beschreiben.» Ein Tipp Das Ausfüllen der Tabelle fällt euch leichter, wenn ihr euch auf jeder Zeile die folgende Frage stellt: «Trifft diese Eigenschaft noch zu, wenn ich den Gegenstand halbiere?» Nur wenn ihr diese Frage mit «Ja» beantworten könnt, handelt es sich um eine Stoffeigenschaft. Ansonsten ist es eine Eigenschaft eines Gegenstandes. Was würdet ihr anstelle von Leonie und Lukas antworten? Begründet eure Vermutungen in der Tabelle auf der nächsten Seite. Beispiele von Stoffen und Gegenständen findet ihr in der untenstehenden Tabelle. Hier trägst du deine Vermutungen ein. Orientiere dich dazu an den zwei ausgefüllten Beispielen: 2. Besprich deine Vermutungen mit anderen. Tragt anschliessend gemeinsam mit der Lehrperson die richtigen Lösungen in die folgende Tabelle ein: 3. Haben deine Vermutungen mit der Lösung übereingestimmt? Ja Nein Teilweise Leonie hat es verstanden und erklärt ihrem Papa stolz: «Wenn du einen Gegenstand halbieren kannst und die Eigenschaft immer noch zutrifft, handelt es sich um einen Stoffeigenschaft. Wenn die Eigenschaft nicht mehr zutrifft,bei KM 8.6 Welche Stoffeigenschaften werden handelt es sich um einegenutzt? Eigenschaft eines Gegenstandes. der Wasserglace Die Mutter fragt Leonie und Lukas, ob sie nun die Fragen beantworten können, die sie sich am Anfang gestellt hatten. Was würdest du an Stelle von Leonie und Lukas antworten? Beantworte die Fragen mit deinem erarbeiteten Wissen. 1. Aus welchen Hauptbestandteilen bestehen alle Wasserglaces am Stängel? 2. Welche Stoffeigenschaften von Holz (oder Plastik) hast du kennengelernt? Du findest Informationen dazu auf KM 8.2 und 8.3 3. Welche Stoffeigenschaften von Wasser und Zuckerwasser (Glace mit und ohne Zucker) hast du kennengelernt? Du findest Informationen dazu auf KM 8.4. 4. Der Mutter fällt ein, dass bei der Herstellung von Wasserglace der Zucker im Wasser gelöst wird. Zucker muss also wasserlöslich sein. Die Wasserlöslichkeit ist eine Stoffeigenschaft. Es ist die Eigenschaft, wie viel Zucker sich in Wasser lösen kann, ohne dass sich ein Bodensatz bildet. Recherchiere nach der Wasserlöslichkeit von Haushaltszucker im Internet. Es geht einfacher, wenn du nach dem Begriff «Saccharose» suchst. Das ist der Fachbegriff für Haushaltszucker. Die Wasserlöslichkeit von Haushaltszucker (Saccharose) beträgt: . g/L bei 20C Leonie fasst zusammen: Das heisst, ich kann bei 20C . Zucker in einen Messbecher füllen und diesen mit Wasser bis zur Liter-Marke auffüllen. Der Zucker wird sich vollständig im Wasser lösen. 5. Welche Stoffeigenschaften werden bei der Wasserglace genutzt? a) Stoffeigenschaft von Holz (oder Plastik): b) Stoffeigenschaft von Haushaltszucker: c) Stoffeigenschaft von Zuckerwasser (oder Wasser): 6. Nimm das KM 8.1 zur Hand. Vergleiche deine Vermutungen von damals mit deinen jetzigen Antworten. a) Was ist gleich? b) Was hast du dazugelernt? KM 9.1 Wer ist der Täter? – Teil 1 Ein Mann liegt tot im Wald. Wer hat die Tat begangen? Die Anwohner haben 12 Personen im Wald gesehen. Ihre Namen sind der Polizei alle bekannt. Wer von ihnen hat die Tat begangen? Die Polizei findet in der Hosentasche des Opfers einen Drohbrief. Darauf steht in schwarzer Schrift: Material pro Gruppe 1 Stück des Drohbriefes 1 Schreibprobe eines Verdächtigen 2 Kaffeefilter oder Fliesspapier zum Zuschneiden auf ca. 10cm 5cm 1 Schere 2 kleine Plastikbecher (max. 7cm Durchmesser und bis ca. 1-2cm unter dem Rand mit kaltem Hahnenwasser gefüllt) 1. Wie könnte die Polizei anhand des Drohbriefs herausfinden, wer der Täter war? Schreibe deine Ideen auf: Die schwarze Schrift auf dem Drohbrief muss von einem schwarzen Filzstift des Mörders stammen. Bei allen zwölf Verdächtigen findet die Polizei einen schwarzen Stift. Das ist ein glücklicher Zufall! Doch leider zeigt sich: Alle Stifte schreiben gleich schwarz. Es ist deshalb nicht klar, mit welchem Stift der Brief geschrieben wurde. Die Polizei sendet den Drohbrief und die zwölf Stifte deshalb ins Labor. Dort soll ein Chemikerteam herausfinden, welcher Filzstift zum Drohbrief passt. Wir sind dieses Chemikerteam! Die Untersuchung 1. Nimm das Beweisstück des Drohbriefes. Stick mit dem Bleistift ein kleines Loch in die Mitte des Papiers. Das Loch soll ca. 1cm von der Schrift entfernt sein. 2. Stich nun auch ein kleines Loch in das Papier mit der Schrift des Verdächtigen. Gehe gleich vor wie oben. Schneide mit der Schere aus den leeren Papieren (Filter- oder Löschpapiere) zwei ca. 5cm breite und 10 cm lange Streifen. 3. Drehe beide Streifen zu einem Röllchen und stecke sie je in ein Bleistiftloch. 4. Stelle die zwei Röllchen mit dem Drohbrief oder der Schrift des Verdächtigen je in einen Becher, der bis auf 1-2 cm unter den Becherrand mit Hahnenwasser gefüllt ist (siehe unteres Bild). Das Röllchenende muss das Wasser berühren. Sonst darf nichts das Wasser berühren. 5. Beobachte während 10 Minuten, was passiert. 6. Beantworte diese Fragen: a) Vergleiche die beiden Farbmuster, die entstehen. Sind sie gleich? Sind sie unterschiedlich? b) Kann der Drohbrief mit dem Filzstift des Verdächtigen geschrieben worden sein? c) So begründe ich meine Antwort: 7. Tragt in der Klasse Ergebnisse zusammen und schaut, wer von den Verdächtigen der Täter sein könnte. Dies können auch mehrere Personen sein. Notizen KM 9.2 Wer ist der Täter? – Teil 2 Noch ist nicht geklärt, wer der Täter ist. Der Vergleich der Filzstifte lieferte leider kein eindeutiges Resultat. Es bleiben vier Verdächtige: Eine Bäckerin, eine KitaBetreuerin, ein Waffelverkäufer und ein Gipser. Unterdessen hat die Polizei an der Jacke des Opfers ein unbekanntes weisses Pulver gefunden. Das Pulver könnte von allen vier Verdächtigen stammen, sie alle haben im Beruf mit weissen Pulvern zu tun: Es könnte Backpulver von der Bäckerin sein, Babypuder von der Kita-Betreuerin, Puderzucker vom Waffelverkäufer oder Gips vom Gipser. 1. Betrachte die Bilder im Themenbuch auf Seite 9 und versuche folgende Fragen mündlich zu beantworten: Material pro Gruppe 7 durchsichtige Plastikbecher (ca. 1dl) 1 Tuch oder Küchenpapier zum Abtrocknen der Löffel 1 alter Esslöffel aus Metall 1 Rechaudkerze 1 Streichholzschachtel Feuerfeste Unterlage (z.B. Backblech) Wasserfester Stift 0.5 dl warmes und 0.5 dl kaltes Wasser a) Mithilfe welcher Stoffeigenschaften könntest du die gleich aussehenden Stoffe Puderzucker, Backpulver, Gips und Babypuder unterscheiden? b) Welche Versuche würdest du durchführen? Hilf ihnen und finde heraus, wer den Mord begangen hat Vorbereitung 1. Arbeitet zu zweit. Lest zuerst die Sicherheitsregeln im Themenbuch auf Seite 9. 2. Nimm den wasserlöslichen Stift und beschrifte die leeren Becher mit «Puderzucker», «Backpulver», «Gips», «Babypuder» und «unbekannter Stoff». 3. Deine Lehrperson reicht die Pulver durch die Klasse. Gib von jedem Pulver 2 Esslöffel in den vorgesehenen Plastikbecher. Fülle einen weiteren Becher zur Hälfte mit warmem Wasser. Fülle den letzten Becher mit kaltem Wasser für den späteren Wassertest. 4. Führe von allen bekannten und unbekannten Pulver den Feuertest und erst dann den Wassertest durch. Arbeite auf der feuerfesten Unterlage. Feuertest 1. Zünde die Rechaudkerze an. 2. Fülle den Metall-Esslöffel zu einem Viertel mit dem ersten Pulver (z.B. Backpulver). 3. Halte den mit Pulver gefüllten Esslöffel maximal 5 Minuten über die Kerze. Es kann eine Farbänderung eintreten. Beende den Versuch, indem du den Löffel vorsichtig auf die feuerfeste Unterlage zum Abkühlen legst. Wichtig: Die Farbe kann auch gleich bleiben. 4. Notiere deine Beobachtung des Feuertests in der Tabelle auf der nächsten Seite. 5. Spüle den abgekühlten Löffel im Plastikbecher mit warmem Wasser und trockne ihn ab. 6. Wiederhole dieses Vorgehen mit jedem Pulver. Wassertest 1. Gib in alle fünf kleinen Becher zu dem jeweiligen Pulver ca. 2 cm kaltes Wasser aus einem weiteren Becher. Rühre den Inhalt des ersten Bechers um. Spüle dann den Löffel mit warmem Wasser ab und trockne ihn. So bleiben die einzelnen Pulver rein. 2. Notiere die Beobachtungen des Wassertests in der Tabelle auf der nächsten Seite. 3. Räume am Schluss deinen Arbeitsplatz auf. Das unbekannte Pulver ist: Diese Person hat die Tat begangen: KM 9.3 Gleich aussehende Stoffe unterscheiden In KM 9.1 und 9.2 konnte der Täter schrittweise ermittelt werden. Erkläre, welche Stoffeigenschaften du untersucht hast, um die gleich aussehenden schwarzen Farben und die Pulver zu unterscheiden. Diese Stoffeigenschaften habe ich untersucht, um die schwarze Farbe der Filzstifte zu unterscheiden: Diese Stoffeigenschaften habe ich untersucht, um die weissen Pulver zu unterscheiden: KM 10.1 Modell erstellen Wie alle Stoffe, besteht auch Haushaltszucker aus Teilchen. Diese Teilchen sind jedoch so klein, dass sie für niemanden sichtbar sind. Möchte man sich den Aufbau von Haushaltszucker vorstellen, muss man ein Modell von der nicht mehr sichtbaren Welt erstellen. Solche Modelle werden Denkmodelle genannt, weil man sie sich nur noch denken kann. Wie können Forscherinnen und Forscher ein Denkmodell von etwas Unbekanntem und Unsichtbarem erstellen? Um dir das vorstellen zu können, hilft dir folgende Aufgabe. 1. Denke dir eine Kurzgeschichte zu den folgenden drei Bildern mit den Tierspuren aus. Mache dir Notizen auf einem Notizblatt. 2. Erzähle die Geschichte einer Klassenkameradin oder einem Klassenkameraden und höre anschliessend die Geschichte des anderen. 3. Welche Gemeinsamkeiten gab es in euren Geschichten? 4. Welche Unterschiede gab es in den Geschichten? Was deine Geschichte mit Modellen zu tun hat Du hast dir anhand von Spuren eine Geschichte ausgedacht. Die dazugehörigen Tiere hast du nicht gesehen. Du hast auch nicht gewusst, was die Tiere genau gemacht haben. Beim Erstellen von Modellen zum Aufbau von Haushaltszucker gehen Forscherinnen und Forscher ähnlich vor: Sie denken sich anhand von Experimentergebnissen Denkmodelle zum Aufbau von Haushaltszucker aus. Dabei können sie die Teilchen selbst nicht beobachten, aus denen der Haushaltszucker besteht. Weil dir wichtige Informationen fehlten, hast du eine andere Geschichte erzählt als deine Klassenkameradin oder dein Klassenkamerad. Weil auch die Forscherinnen und Notizen KM 10.2 Welche Art von Modell ist das? 1. Welche Bilder zeigen ein Denkmodell? Welche Bilder zeigen ein Modell der sichtbaren Welt? Begründe deinen Entscheid. Ich vermute schwimmt sinkt Ich beobachte schwimmt sinkt Papier Schwamm Murmel Knopf Lineal Korken Büroklam mer Holz Münze Styropor Ei Erkenntnis: Zeichne die Dichte folgender Stoffe: Wasser: Styropor: Münze: : Verschiedene Stoffe haben unterschiedliche Eigenschaften. Alle Stoffe bestehen aus winzig kleinen Teilchen, die man mit den Augen nicht sehen kann. Alle diese winzigen Teilchen zusammen ergeben einen Stoff. Im folgenden Abschnitt siehst du das Teilchenmodell von Öl und Wasser. Wasser: Öl: 1. Was fällt dir auf, inwiefern unterscheiden sich die Modelle? Beschreibe! 2. Welche Dichte ist höher, die vom Öl oder diese vom Wasser und weshalb? Erkläre! 3. Zeichne die Teilchen vom Stoff „Öl und „Wasser im Marmeladenglas ein. Beschrifte deine Skizze. Öl rot Wasser blau 4. Wieso ist das Wasser unten und das Öl oben im Marmeladenglas? Erkläre! Freiwillig – Vertiefung Dichte und Teilchenmodell Zeichne die Dichte in Form des Teilchenmodells ein. Besprich die Lösung mit jemandem. Korrigiere sie mit den Lösungen. Wasser Öl Metall Luft Stein Holz Lösungen: Wasser Öl Metall Luft Stein Holz KM 10.3 Teilchenmodell von Haushaltszucker Material 20 gleiche, leere, saubere Verpackungen (z.B. 20 Flaschendeckel oder 20 PETFlaschen) Leim und Klebstreifen Schere 1. Schaue im Themenbuch auf Seite 10 nach, wie das Teilchenmodell von Haushaltszucker aussieht. Erstelle ein Teilchenmodell von Haushaltszucker mit deinen 20 Verpackungen. Jede Verpackung stellt ein Teilchen dar. Achte auf zwei Dinge: Am Schluss soll dein Teilchenmodell aus 20 gleich aussehenden Teilchen bestehen und die Teilchen sollten möglichst regelmässig und eng angeordnet sein. 2. Vergleiche dein Teilchenmodell mit demjenigen von Klassenkameradinnen und Klassenkameraden. Was ist gleich? Was ist unterschiedlich? a) Das ist gleich: b) Das ist unterschiedlich: KM 10.4 Puderzucker und Würfelzucker: Wie sieht das Modell aus? 1. Schaue im Themenbuch auf Seite 10 nach, wie das Teilchenmodell von Haushaltszucker aussieht. 2. Male ein Teilchenmodell für den Würfelzucker und eines für den Puderzucker. Merke: Sowohl der Würfelzucker als auch der Puderzucker bestehen aus demselben Stoff: Haushaltszucker. 3. Unterscheiden sich die beiden Modelle? Erkläre warum ja oder nein. KM 11.1 Was passiert mit Zucker, wenn er unsichtbar wird? 1. Löst du einen Würfelzucker in Wasser, verschwindet der Zuckerwürfel. Lässt du Wasser verdampfen, siehst du das Wasser auch nicht mehr. Sind die Stoffe Zucker und Wasser trotzdem noch vorhanden? Begründe deine Vermutung. Beide Stoffe sind nicht mehr vorhanden. Verdampftes Wasser ist noch vorhanden, der Zucker im Wasser ist nicht mehr vorhanden. Der Zucker im Wasser ist noch vorhanden, verdampftes Wasser ist nicht mehr vorhanden. Beide Stoffe sind noch vorhanden. So begründe ich meine Vermutung: Demoversuch: Ist gelöster Zucker noch vorhanden, obwohl er unsichtbar ist? 2. Deine Lehrperson zeigt dir zwei Plastikbecher: Im ersten Becher befindet sich 10 Zucker. Im zweiten Becher befindet sich 20 Wasser. Sie gibt beides in einen grossen Becher und rührt um, bis sich der Zucker aufgelöst hat. Material Demoversuch mit Zucker 10g Haushaltszucker 20g Hahnenwasser 2 Plastikbecher (ca. 3dl) 1 Küchenwaage 1 metallener Esslöffel Material Schülerversuch mit Zucker 2.5dl Haushaltszucker 2 Holzspiesschen 1 Stück Schleifpapier (z.B. Nr. 80) 2 Wäscheklammern 1 Esslöffel (Plastik oder Metall) 1 durchsichtiger Becher (4 oder 5dl) 1 Plastikbecher (1dl mit Mengenmarkierung) Wasserkocher (2-3 pro Klasse) Hahnenwasser Material Demoversuch mit Wasser 1 Wasserkocher 1 metallener Esslöffel Hahnenwasser Vermute: Wie schwer ist die Zuckerlösung? Meine Vermutung: 3. Nun wiegt die Lehrperson das Gemisch. Wie schwer ist es? 4. Wie erklärst du dir diese Beobachtung? 5. Zeigt dieser Versuch, dass der Zucker im Wasser noch vorhanden ist? Ja Nein Begründung: Schülerversuch: Ist in Wasser gelöster Zucker noch vorhanden, obwohl du ihn nicht mehr siehst? 6. Jetzt bist du dran. Beachte für diesen Versuch die Sicherheitsregeln auf Seite 9 im Themenbuch. Lege das Material bereit. 7. Nimm zwei Holzspiesse und raue sie mit dem Schleifpapier an. 8. Fülle deinen kleinen Becher genau bis zur 1dl-Markierung mit Haushaltszucker und gib den Haushaltszucker in den grossen Becher (4 oder 5dl-Becher). Gib ein zweites Mal 1 dl Zucker in den grossen Becher. Gib beim dritten Mal nur noch einen halben Becher Haushaltszucker hinzu. Nun solltest du insgesamt 2.5dl Zucker im Becherglas haben (die genaue Menge ist wichtig). 9. Die Lehrperson gibt genau 1 dl kochendes Wasser mit Hilfe eines 1dl-Bechers hinzu (die genaue Menge ist wichtig). Zum Schutz vor Verbrennung solltest du den Becher von nun an nur noch mit einem Tuch oder Haushaltspapier halten. 10. Rühre mit dem Esslöffel ca. 10min um, bis du keine Körner mehr sehen kannst. Das Zuckerwasser darf jedoch etwas getrübt sein. Allerdings sollte das Zuckerwasser im Verlaufe der nächsten halben Stunde klar oder zumindest klarer werden. 11. Tauche die zwei angerauten Holzspiesse ins Zuckerwasser und befestige sie am Becherrand mit zwei Wäscheklammern. Beachte dabei, dass die zwei Enden der Holzspiesse weder den Boden noch den Becherrand berühren. 12. Stelle den Becher an einen ruhigen Ort. Wichtig: Du darfst den Becher für mindestens zwei Wochen nicht mehr berühren oder bewegen. 13. Nach spätestens zwei Tagen solltest du erste ganz kleine Kristalle an den Holzspiessen und vermutlich auch auf dem Boden des Bechers sehen. Ist dies nicht der Fall, lohnt es sich, den Versuch von Neuem zu starten. Nach 2-3 Wochen 14. Was kannst du jetzt beobachten? Begründung: Die Erklärung Zucker löst sich besser in heissem Wasser als in kaltem Wasser. Das bedeutet, dass sich mehr Zuckerteilchen im heissen Wasser aufhalten können als in kaltem Wasser. Kühlt sich das Wasser ab, kann ein Teil der Zuckerteilchen sich nicht mehr gut im Wasser lösen und sammelt sich an festen Oberflächen an. Zum Beispiel am Holzspiesschen. Weiter verdunstet ein Teil des Wassers im Laufe der Zeit, so dass die Zuckerkonzentration im Zuckerwasser sich stets erhöht. Dadurch sind ebenfalls gewisse Zuckerteilchen nicht mehr gut im Wasser löslich und sammeln sich an festen Verbinde deine Beobachtungen mitOberflächen, wie dem Holzspiesschen, an. dem Teilchenmodell Durch Ansammlung 15. die Falls du dich nichttausender mehr gut nicht ans sichtbarer Zuckerteilchen Teilchenmodell erinnern kannst, findest du es auf Seite 10 des Themenbuches. Welches dieser Teilchenmodelle passt zum Schlussergebnis? Was zeigt das andere Teilchenmodell auf? 16. Zeigt dieser Versuch, ob der in Wasser gelöste Zucker noch vorhanden ist? Begründe. Demoversuch: Ist verdampftes Wasser in der Luft noch vorhanden, obwohl du es nicht siehst? 17. Deine Lehrperson bringt Wasser in einem Wasserkocher zum Kochen. Etwas entfernt von der Öffnung des Wasserkochers hält sie einen metallenen Esslöffel hin. 18. Was beobachtest du? 19. Wie erklärst du dir die Beobachtung? 20. Zeigt dieser Versuch, dass verdampftes Wasser in der Luft noch vorhanden ist? Begründe. 21. Wo im Alltag triffst du solche Phänomene an? 22. Erinnere dich an deine Vermutungen ganz am Anfang. Welche Antwort stimmt nun? Beide Stoffe sind nicht mehr vorhanden. Verdampftes Wasser ist noch vorhanden, der Zucker im Wasser ist nicht mehr vorhanden. Der Zucker im Wasser ist noch vorhanden, verdampftes Wasser ist nicht mehr vorhanden. Beide Stoffe sind noch vorhanden. Notizen KM 11.2 Ein unsichtbarer Stoff ist noch da, weil Löst du Zucker in Wasser oder lässt du Wasser verdampfen, werden beide Stoffe unsichtbar. Trotzdem sind sie noch vorhanden, wie du in verschiedenen Versuchen in KM 11.1 gesehen hast. Fasse dein Wissen jetzt zusammen. 1. Wie kannst du mit einem Versuch aufzeigen, dass in Wasser gelöster Zucker noch da ist? 2. Wie kannst du mit einem Versuch aufzeigen, dass Wasserdampf noch da ist? 3. Wie kannst du zeichnerisch darstellen, dass in Wasser gelöster Zucker noch da ist? Zeichne. 4. Wie kannst du zeichnerisch darstellen, dass verdampftes Wasser (Wasserdampf) noch da ist? 5. Vergleiche dein jetziges Wissen mit deinen Vermutungen. Lies sie nochmals nach auf KM 11.1. Was hast du dazugelernt? KM 11.3 Unsichtbares Wachs nachweisen Material Rechaudkerze Feuerfeste Unterlage Zündholzschachtel Du hast nun schon sehr viel über «unsichtbare» Stoffe gelernt. Du weisst: • Auch unsichtbare Stoffe sind noch vorhanden. • Unsichtbare Stoffe können nachgewiesen werden. • Unsichtbare Stoffe können mit dem Teilchenmodell dargestellt werden. • Ein Stoff kann unterschiedliche Aggregatzustände einnehmen. • Die Schmelz- und Siedetemperatur sind typische Merkmale eines Stoffes und sind somit Stoffeigenschaften. 1. Wie gasförmiges Wasser ist auch gasförmiges Wachs nicht sichtbar. Wie kannst du nachweisen, dass es das gasförmige Wachs trotzdem gibt? Schreibe Vermutungen auf: 2. Beachte die Sicherheitsregeln auf Seite 9 des Themenbuchs. 3. Zünde deine Rechaudkerze auf der feuerfesten Unterlage an. Welche Aggregatzustände siehst du bei deiner brennenden Kerze? 4. Obwohl du bei der brennenden Kerze nicht alle drei Aggregatzustände sehen kannst, sind alle da. Um sie nachzuweisen, hilft dir folgender Versuch: a) Eine Person zündet ein Streichholz an. b) Die andere Person bläst unmittelbar danach die Kerze aus. c) Die erste Person nähert sich mit dem brennenden Streichholz sofort nach dem Ausblasen der Rauchfahne der Kerze. Wichtig ist: Den Docht nicht berühren! 5. Was kannst du beobachten? 6. Welcher Aggregatzustand des Wachses bewirkt, dass der Versuch gelingt? 7. Welche Aussage stimmt? Bei der Kerze brennt das flüssige Wachs. Bei der Kerze brennt das gasförmige Wachs. Es steigt hoch und entzündet sich. 8. Wie kannst du das unsichtbare gasförmige Wachs mit dem Teilchenmodell darstellen? KM 12.1 Kannst du Haushaltszucker in einen neuen Stoff umwandeln? 1. Überlege dir, ob du Haushaltszucker in einen neuen Stoff umwandeln kannst, wenn du ihn erwärmst. Welche Vermutung trifft deiner Meinung nach zu? Material 3 EL Puderzucker 1 Rechaudkerze 1 Streichholzschachtel 2 alte Esslöffel aus Metall 1 Becher mit 3 EL Puderzucker 2 kleine Becher für den Löslichkeitstest Kaltes Wasser Feuerfeste Unterlage (z.B. Backblech) 2 Stück Wenn ich Haushaltszucker erwärme, wandelt er sich in einen neuen Stoff um (oder in mehrere Stoffe). Wenn ich Zucker erwärme, wird er nur flüssig. Er wandelt sich nicht in einen neuen Stoff um. Es ändert sich nur sein Aggregatzustand (fest flüssig). Versuch: Haushaltszucker erwärmen 1. Überprüfe nun deine Vermutungen mit einem Versuch. Beachte dabei die Sicherheitsregeln auf Seite 9 im Themenbuch. 2. Zünde die Rechaudkerze auf der feuerfesten Unterlage an. 3. Umwickle den Griff des metallenen Esslöffels mit etwas Haushaltspapier (falls der Löffel nachher heiss wird). Fülle den Esslöffel nun zu einem Viertel mit Puderzucker. 4. Halte den Löffel über die Flamme, bis eine Farbänderung eintritt. 5. Lege den Löffel vorsichtig auf die feuerfeste Unterlage. Das entstandene Produkt im Löffel brauchst du nachher noch! 6. Was hast du beobachtet? 7. Was denkst du: Ist in diesem Versuch ein neuer Stoff entstanden? Ja, es ist ein neuer Stoff entstanden. Nein, es ist immer noch Haushaltszucker. Merke: Um sicher zu sein, ob sich ein neuer Stoff gebildet hat oder nicht, kannst du den Haushaltszucker mit dem entstandenen Produkt vergleichen. Du vergleichst dabei die Stoffeigenschaften. Sind die Stoffeigenschaften verschieden, sind es unterschiedliche Stoffe. Sind die Stoffeigenschaften gleich, dann ist beides Haushaltszucker. Im folgenden Versuch vergleichst du die Stoffeigenschaft «Wasserlöslichkeit». Versuch: Wasserlöslichkeit vergleichen 1. Fülle die zwei Becher bis zur Hälfte mit kaltem Wasser. 2. Gib den Esslöffel mit dem Produkt des Versuchs in den einen Becher. Rühre gut um. 3. Gib einen Viertel Esslöffel Puderzucker in den anderen Becher und rühre gut um. 4. Was beobachtest du? Trage deine Beobachtung in die Tabelle ein. Auswertung 1. Hat sich der Stoff Haushaltszucker durch Erwärmen in einen oder mehrere Stoffe umgewandelt? Ja. Der Haushaltszucker (Ausgangsstoff) und das entstandene Produkt verhalten sich im Löslichkeitstest verschieden. Nein. Der Haushaltszucker (Ausgangsstoff) und das Produkt verhalten sich im Löslichkeitstest gleich. 2. Falls sich ein neuer Stoff gebildet hat: Was könnte das für ein Stoff sein? 3. Hat sich deine Vermutung bestätigt, ob du Haushaltszucker durch Erwärmen in einen oder mehrere Stoffe umwandeln kannst? Ja, meine Vermutung war richtig. Nein, meine Vermutung war falsch. KM 12.2 Kann Zucker brennen? Beachte die Sicherheitsregeln auf Seite 9 des Themenbuchs. 1. Was vermutest du: Kann Haushaltszucker brennen? Material 3 EL Puderzucker in kleinem Becher (evtl. den Puderzucker vorher im Ofen trocknen) 2 Trinkhalme 1 Streichholzschachtel 1 grössere Kerze mit Kerzenständer 1 feuerfeste Unterlage (z.B. Backblech) Ja, Haushaltszucker brennt. Nein, Haushaltszucker brennt nicht. Versuch 1. Für diesen Versuch muss der Raum abgedunkelt sein. Arbeite auf der feuerfesten Unterlage. 2. Nimm den Becher mit dem Puderzucker. Sehr wichtig ist: Er muss trocken sein (sonst frischen Puderzucker nachfüllen). Stampfe mit dem Trinkhalm mehrmals in den Puderzucker, so dass der Puderzucker in den Trinkhalm hineingeht. Es sollte sich am Ende ca. 2 cm lockerer Puderzucker im Trinkhalm befinden. 3. Halte den Puderzucker waagrecht an die Flamme. Aber nicht zu nahe: Halte ca. 5 cm Abstand, wie im Bild gezeigt. 4. Blase fest in den Trinkhalm, so dass der Puderzucker in die Flamme gepustet wird. Tipp: Falls deine Lehrperson einverstanden ist, kannst du das Ergebnis besser sichtbar machen, indem du die Flamme vergrösserst: Halte dazu ein Streichholz in die Flamme. 5. Was hast du beobachtet? Nach dem Versuch 1. Eine Verbrennung ist eine chemische Reaktion. Woran erkennst du das? 2. Vor dem Versuch hast du eine Vermutung aufgestellt, ob Haushaltszucker brennt oder nicht. Hat sich deine Vermutung bestätigt? Ja, ich hatte richtig vermutet, dass Haushaltszucker brennen kann. Nein, ich hatte gedacht, dass Haushaltszucker brennen kann. KM 12.3 Das kann ich Notizen