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Chemie mit Globi : Rezension und Gewinnspiel zum Schweizer Vorlesetag #vorlesefieber

Dieser Artikel enthält Affiliate-Links aus dem Affilinet-Partnerprogramm des Orell-Füssli-Verlags (gekennzeichnet mit (*) – (*) ) – euch kosten sie nichts, mir bringen sie vielleicht etwas für meine Arbeit ein. Ich habe für diese Rezension vom Orell Füssli Verlag ein Rezensionsexemplar des Buches und eine Zusage für den Versand eines zweiten Exemplars als Gewinn erhalten. Vielen Dank dafür! Es besteht kein Interessenkonflikt hinsichtlich des Inhalts in diesem Beitrag und dessen Publikation.

Mint&Malve veranstalten anlässlich des ersten Schweizer Vorlesetages am 23.Mai – ausgerichtet vom Schweizerischen Kinder- und Jugendmedien SIKJM – die Blogparade #vorlesefieber , bei welcher sich alles ums Vorlesen dreht. Vorlesen – das ist eine wunderbare Möglichkeit, Zeit mit (seinen) Kindern zu verbringen und sie von Anfang an beim Lernen zu unterstützen – ohne dass die Kinder etwas davon merken! Denn Vorlesen fördert Sprachkompetenz und Kreativität… und kann nebst Nähe auch noch Wissen vermitteln. Um zum Vorlesen und Zuhören zu animieren, finden an 23. Mai in der ganzen Schweiz Veranstaltungen rund ums Vorlesen statt – und hier in der virtuellen Schweiz bloggen wir fleissig zu allem, was eine schöne Vorleserunde ausmacht.

Aber wie passen denn Vorlesen und Naturwissenschaft zusammen? Kann man denn Kindern überhaupt schon so etwas wie Chemie vermitteln? Und sind Lehrbücher nicht selbst dann, wenn sie vorgelesen werden, viel zu trocken für junge Forscher?

Mitnichten! Ich war selbst positiv überrascht als ich zum ersten Mal davon las: Es gibt tatsächlich Kinderbücher, welche den jungen und jüngsten Lesern die Chemie ihrer Alltagswelt näher bringen und zum Erforschen anregen – und das ganz ohne den üblichen negativen Anstrich meines Fachs! Eines davon ist noch dazu made in Switzerland und dreht sich um einen der grössten Helden der Schweizer Kinderliteratur: Ich schreibe von “Chemie mit Globi”!

Globi forscht und entdeckt

…und seine Fans forschen und entdecken mit. In diesem Band der Reihe GlobiWissen macht der stets neugierige Globi sich daran, die Chemie in seiner alltäglichen Umgebung (schliessich ist Chemie überall und alles ist Chemie) zu erforschen. Dabei unterstützt ihn sein Freund, der Chemieprofessor Justus K. Rauch, nach Kräften. Und hinter Justus verbergen sich eine ganze Reihe kluger Chemieprofessoren und Gymnasiallehrer, die im Auftrag der Akademie der Naturwissenschaften Schweiz gründlich darauf geschaut haben, dass alles seine chemische Richtigkeit hat und verständlich ist.

So sind fast 100 farbenfrohe Seiten entstanden, auf welchen Globi und Justus ihre Welt der Stoffe und Reaktionen erkunden – die der Alltagswelt jeder Familie entspricht. Und das Beste ist: Sie verraten sogar, wie man einige ihrer Experimente nachmachen kann, sodass die Leser (bzw. Zuhörer) auch selbst mitexperimentieren können!

Zum Inhalt des Buches

Die Chemie ist ein unglaublich weites Feld, und tatsächlich geht in unserem Leben und unserer Umgebung praktisch nichts ohne sie (denn auch das Leben selbst und die Natur beruhen letztlich auf Chemie). Dementsprechend vielfältig und weit gestreut sind auch die Inhalte von “Chemie mit Globi”. Deshalb gebe ich euch eine Kurzübersicht, was ihr in diesem Buch finden könnt. Und zu fast allen Themen gibt es überdies Experimentieranleitungen zum Selberforschen!

  • Einleitung – ganz nach dem Motto von Keinsteins Kiste: Chemie ist überall – alles ist Chemie – und ein Wimmelbild-Inhaltsverzeichnis
  • Geschichte der Chemie, und ein wichtiger Sicherheitshinweis für alle folgenden Experimente
  • Atome und Elementarteilchen, Periodensystem der Elemente
  • Verbindungen: das Wassermolekül und Reaktionsgleichungen
  • Die Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig und ihre Umwandlungen ineinander
  • Reinstoffe, Stoffgemische und Trennverfahren
  • Metalle, Legierungen, Edelmetalle
  • Säuren und Basen (unter anderem mit dem Versuch mit dem “nackten Ei”) und die Messung des pH-Werts (als Experiment mit Rotkohl)
  • Salze und ihre Flammenfarben, die zum Beispiel dem Feuerwerk seine Farben geben
  • Die Entstehung von Rost
  • Die verschiedenen Erscheinungsformen von Kohlenstoff, Kohlenstoff als Element des Lebens, fossile Brennstoffe
  • Düngemittel und Nährstoffkreislauf in der Natur
  • Kunststoffe aus Erdöl: Langlebigkeit, Recycling
  • Strom durch Chemie: Batterien, Recycling, Leitfähigkeit von Salzlösungen
  • Medikamente sind Chemikalien
  • Gele: Gelatine als Superabsorber, Leim und Klebstoffe
  • Hefen machen Chemie: Sie erzeugen neue Stoffe, z.B. das Gas Kohlendioxid, Gärung
  • Indigo und andere pflanzliche Farbstoffe
  • Seife und die Superwaschkraft
  • Duft- und Aromastoffe aus der Natur
  • Spurensuche dank Erbsubstanz: DNA in der Kriminaltechnik

Zu guter Letzt werden reale ChemikerInnen vorgestellt – wie sie an Universitäten und vielen anderen Betrieben arbeiten, und solche, die weltberühmt geworden sind. So ist es fast unumgänglich, dass die Lektüre Neugier geweckt hat. Und Globi wäre vermutlich nicht Globi, wenn er nicht noch Infos zur Hand hätte, wo ihr euch weitergehend über Chemie-Berufe informieren oder weiter über Chemie und Experimente nachlesen könntet.

Und dass ihr aufmerksam gelesen bzw. beim Vorlesen zugehört habt, könnt ihr auf der letzten Seite des Buches schliesslich mit Globis Chemie-Quiz beweisen.

Mein Eindruck vom Buch

Auf knapp 100 Seiten wird eine grosse Fülle von Themen und Alltags-Phänomenen, die einen vielfältigen Einblick in das unfassbar weite Feld der Chemie gewähren, vorgestellt. Dabei schauen die Autoren nicht davor, auch abstraktere Inhalte wie Elementarteilchen, Elementsymbole und Reaktionsgleichungen einzubringen.

Warum auch – schliesslich haben auch und gerade solche alltagsfremden Dinge grosses Potential, um Neugier zu wecken. So haben mich selbst schon ab 8 Jahren in meinem WasistWas-Buch über Sterne und Astronimie die Skizzen zur Kernfusion mit dem Teilchenmodell am meisten fasziniert. – Indem diese Neugier genutzt wird, wird den Kindern ein einfacher Zugang zu später oft als “schwierig” weil “abstrakt” verschrienen Inhalten ermöglicht. Nichts desto trotz bleibt die Chemie mit Globi stets leicht verständlich.

So können auch die Grossen, die kaum (noch) Ahnung von Chemie haben, beim gemeinsamen (Vor-)Lesen und Experimentieren entdecken und repetieren – und sich so für allfällige Fragen widmen. Die werden nämlich ganz sicher kommen. Denn Globi und die Chemie ist kein umfassendes Lehrbuch – es macht vielmehr neugierig und regt dazu an, sich ohne negativen Vorbehalt mit der spannenden Chemie des Alltags zu beschäftigen.

 

Eckdaten zum Buch

(*)
Chemie mit Globi – Globi forscht und entdeckt

(*)
Globi-Verlag, Imprint Orell Füssli Verlag AG, Schweiz 2011
Hardcover-Ausgabe, 96 Seiten
ISBN 978-3-85703-007-9

Fazit

Chemie vorlesen? Ja, das geht! Das Buch richtet sich zwar vornehmlich an Kinder der Primarstufe (1. bis 6. Klasse), die also schon selbst lesen können oder lernen, aber auch in diesem Alter verbindet das gemeinsame Lesen. Denn manchmal ist es einfach entspannter, jemandem zuzuhören – und diesen Jemand dann auch gleich mit Fragen eindecken zu können, als selbst zu lesen. Und ich habe schon Kindergärtler kennengelernt, die ihre Eltern mit Fragen zu “Ha-zwei-Oh” gelöchert haben (und die Eltern waren dann froh, bei mir und in Keinsteins Kiste Antworten auf so manche Frage zu finden).

Im Übrigen: Niemand ist perfekt…auch nicht Globi. So haben sich aller Umsicht und Mühe zum Trotz ein paar Fehler in diesen Band eingeschlichten. Macht aber nichts, denn der Orell Füssli Verlag bietet die korrigierten Seiten gratis zum Download an. Und wenn ihr euch schon ein wenig mit Chemie auskennt: Findet ihr den groben Fehler gleich auf dem Cover (dem Beitragsbild)? Die Auflösung und alle anderen korrigierten Seiten findet ihr hier!

Gewinnspiel: Chemie mit Globi für euch

Wenn ihr nun neugierig seid und die Chemie mit Globi erforschen möchtet, habe ich noch ein besonderes Schmankerl für euch: Der Orell Füssli Verlag stellt mir ein Exemplar von “Chemie mit Globi”, das ich unter euch verlosen darf! Herzlichen Dank dafür!

Wie ihr am Gewinnspiel teilnehmen könnt

Zur Teilnahme kommentiert diesen Beitrag mit gültiger E-Mail-Adresse (die brauche ich, um euch über euren Gewinn benachrichtigen zu können!) und schreibt, welche Alltagsbeobachtung euch besonders neugierig auf Chemie, Physik und Co macht, oder was euch mit Globi verbindet.

Teilnahmebedingungen

  • Das Gewinnspiel wird von Keinsteins Kiste in Zusammenarbeit mit dem Orell Füssli Verlag veranstaltet. Vielen Dank für die Bereitstellung und den Versand des Preises!
  • Das Gewinnspiel startet am 15. Mai 2018 und endet am 31. Mai 2018 um 24.00 Uhr.
  • Die Teilnahme am Gewinnspiel ist kostenlos.
  • Ihr müsst mindestens 18 Jahre alt sein (Liebe Kinder: Tut euch mit euren Eltern, Grosseltern oder anderen Erwachsenen zusammen!).
  • Ihr müsst eine Post-Adresse in der Schweiz, Deutschland oder Österreich haben, an welche der Gewinnpreis versandt werden kann.
  • Gewinnpreis ist ein Exemplar des Buches “Chemie mit Globi”.
  • Es gibt 1 Los für einen Kommentar mit gewünschtem Inhalt (s.o.).
  • Eine Auszahlung des Gewinns in bar ist nicht möglich. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen.
  • Der Gewinner wird ausgelost und per eMail benachrichtigt. Dabei wird er darum gebeten, der Weitergabe seiner Postadresse an den Orell Füssli Verlag zuzustimmen, damit der Gewinn direkt vom Verlag versandt werden kann.
  • Die Gewinne gelten auf den Namen der teilnehmenden Person und sind nicht auf Drittpersonen übertragbar. Sofern die Ausschüttung eines Gewinns an einen in der Ziehung ermittelten Gewinner nicht möglich ist, weil eine Gewinnbenachrichtigung und/oder Gewinnzustellung scheitern und nicht binnen eines Monats nach der Ziehung nachgeholt werden können, verfällt der Gewinnanspruch.
  • Der Veranstalter behält sich das Recht vor, das Gewinnspiel aus sachlichen Gründen jederzeit ohne Vorankündigung zu modifizieren, abzubrechen oder zu beenden.

Und nun wünsche ich euch viel Spass beim (Vor-)Lesen, Forschen, Experimentieren und Mitspielen!

Blogbild Photosynthese

Habt ihr euch auch schon einmal gefragt, wovon Pflanzen eigentlich leben? Mit dieser Frage habe ich den ersten Teil der Experimente um das geheimnisvolle Leben der Pflanzen begonnen. Darin habt ihr erfahren, dass Pflanzen fast ausschliesslich von Luft und Wasser leben, und wie sie diese “Zutaten” zum Leben aufnehmen und Abfälle wieder ausscheiden können.

Kein Leben ohne Energie

Doch was ist das eigentlich, das Leben? Nach Ansicht der Biologen sind Lebewesen Ansammlungen von Stoffen, die – mit Hilfe von chemischen Reaktionen – sich selbst vermehren können. Lebewesen nehmen also einfache Moleküle aus ihrer Umgebung auf und bauen sie zu grossen, komplexen Molekülen, Zellen und Geweben um. Für Pflanzen heisst das: Sie nehmen Wasser und Kohlendioxid aus ihrer Umgebung und bauen aus den Atomen dieser Moleküle Zucker, Proteine und vieles mehr, die sie zu Blättern, Stängeln und Blüten zusammenfügen. Mit anderen Worten: Pflanzen bringen Ordnung in das vormals fein verteilte Durcheinander der Kleinmoleküle.

Leben ist Ordnung
Leben ist Ordnung: Ein ungeordneter Haufen Atome (in kleinen Molekülen) – entsprechend dem Haufen Bausteine links – kann zu einem Lebewesen geordnet werden – wie die Bausteine zum Gesicht rechts.

Die Gesetze der Thermodynamik schreiben der Natur jedoch vor: Ordnung machen erfordert Arbeit – bzw. Energie. Das gilt für das Zimmeraufräumen ebenso wie für das Wachstum von Pflanzen und anderen Lebewesen.

Was leben will, braucht also (mindestens) eine verlässliche Energiequelle, um all seine chemischen Prozesse am Laufen zu halten.

Wir Menschen erledigen das beim Essen: In unserer Nahrung sind Moleküle – vornehmlich Zuckermoleküle – enthalten, in welchen Energie gespeichert ist. Diese “chemische” Energie kann freigesetzt werden, wenn solche Moleküle mit passenden Partnern reagieren und dabei weniger energiereiche Produkte entstehen.

Grüne Pflanzen halten es anders: Sie bauen ihre Zuckermoleküle selbst! Und die Energie, welche sie in diese Moleküle einbauen, liefert ihnen das Sonnenlicht. Ganz verlässlich jeden Tag aufs Neue. Den Prozess, in welchem aus Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe von Sonnenenergie Zuckermoleküle entstehen, nennen Biologen und Biochemiker “Photosynthese”.

Photosynthese: Wie aus Luft und Wasser Zucker wird

‘Die Photosynthese’ fasst eine ganze Reihe von Reaktionen und Prozessen zusammen, für die wiederum eine ganze Reihe von Proteinen gebraucht wird – und natürlich Licht. Das Ganze lässt sich in einer einfachen Reaktionsgleichung zusammenfassen, welche die Ausgangsstoffe und das (vorläufige) Endprodukt der Photosynthese enthält:

Wer nachzählt, wird feststellen, dass links und rechts des Pfeils von jeder Sorte gleich viele Atome stehen, wie es sich für eine ordentliche Reaktionsgleichung gehört. 6 Moleküle Kohlendioxid (CO2) und 6 Wasser-Moleküle (H2O) werden also zu einem Traubenzucker- (bzw. Glucose-) Molekül (C6H12O6) und 6 Sauerstoff-Molekülen (O2) umgebaut.

Um Traubenzucker-Moleküle zu machen ist Energie erforderlich, die in diesen Molekülen gespeichert wird und später wieder freigesetzt werden kann. Lebewesen, d.h. Tiere, Menschen und auch Pflanzen können Glucose zu diesem Zweck im Zuge der Zellatmung kontrolliert “verbrennen” (dazu benötigen wir den Sauerstoff, den wir atmen). Dass Zucker sich mit einem kleinen Trick auch ganz einfach anzünden und zur Energiefreisetzung abbrennen lässt, könnt ihr mit der “mysteriösen Pharao-Schlange” selbst ausprobieren.

Licht wird zu chemischer Energie

Bevor es an die Zellatmung geht, muss der Energieträger Glucose jedoch erst einmal hergestellt werden – mit Lichtenergie. Und Licht lässt sich mit farbigen Molekülen sammeln: Im Artikel zu Farben, Licht und Glanz erkläre ich ausführlich, wie passende Lichtportionen (man nennt sie Photonen oder Lichtquanten) Elektronen auf eine höhere Etage innerhalb der Elektronenhülle eines Moleküls “anregen” können. Je nachdem wie ein solches Molekül gebaut ist, können derart “angeregte” Elektronen von der höheren Etage aus sehr einfach “ihr” Molekül verlassen, um in die Elektronenhülle eines anderen Moleküls in der Nähe “einzuziehen”.

Ein Molekül mit dieser Fähigkeit zur Abgabe von Elektronen ist Chlorophyll, das vornehmlich blaues und rotes Licht zur Elektronenbeförderung verwendet (grünes und gelbes Licht lässt es unbehelligt, weshalb es uns grün erscheint). In den grünen Teilen von Pflanzen sitzen Chlorophyll-Moleküle dicht an dicht in Proteine eingebettet, wie Rosinen in einem sehr rosinenreichen Kuchen. Das Ganze hat die Form eines molekularen Hohlspiegels: So können angeregte Chlorophyll-Moleküle ihre Nachbarn anregen und ihre gesammelte Lichtenergie an das “Chef”-Chlorophyll im Brennpunkt des “Spiegels” weiterleiten. Einmal angeregt kann dieses Molekül sehr einfach ein Elektron an ein benachbartes Protein abgeben, welches es wiederum an seinen Nachbarn weiterreicht und so fort, bis das Elektron schliesslich auf ein kleineres, bewegliches Elektronen-Transportmolekül (NADPH) verladen und zur Zucker-Herstellung “verschifft” wird.

Dem ursprünglichen “Chef”-Chlorophyll – jetzt ein elektrisch positiv geladenes “Radikal” – missfällt das nun fehlende Elektron jedoch so sehr, dass es sich schleunigst ein neues sucht. Behilflich ist ihm dabei ein weiteres Nachbar-Protein – ein Enzym, das Wassermoleküle auseinanderbauen kann:

Die vier Elektronen, die bei dieser Reaktion entstehen, werden zum Wiederauffüllen der Elektronenhülle von Chlorophyll verwendet. Die Wasserstoff-Ionen (H+) dienen als “Treibstoff” für molekulare Dynamos (Proteine names ATP-Synthase), die das Energieträger-Molekül ATP “generieren”. Einzig die Sauerstoff-Atome haben keinen direkten Nutzen. So werden je zwei davon zu einem Sauerstoff-Molekül (O2) verbunden und kurzerhand durch die Spaltöffnungen in den Pflanzenblättern entsorgt.

In dieser “Lichtreaktion” werden also Lichtquanten gesammelt, um mit ihrer Energie Wassermoleküle zu zerlegen und den Elektronentransporter NADPH sowie den Energietransporter ATP zu beladen. Dabei bleiben Sauerstoff-Moleküle als Abfall übrig, der entsorgt werden muss.

Und dass letzteres wirklich funktioniert, könnt ihr selbst nachweisen:

Versuch 1 : Sauerstoff durch Photosynthese

Sauerstoff ist Ausgangsstoff für jede Art von Verbrennung, zum Beispiel der von Kerzenwachs. Ohne Sauerstoff kann keine Verbrennung stattfinden. In einem abgeschlossenen Raum verbraucht eine brennende Kerze daher sämtlichen Sauerstoff und verlischt dann. Eine brennende Kerzenflamme zeigt also an, dass Sauerstoff in ihrer Umgebung vorhanden ist. Und das könnt ihr euch zu Nutze machen. Dazu braucht ihr:

  • Ein dicht verschliessbares Einmachglas, am besten mit Scharnier-Deckel
  • Eine Kerze, ggfs. mit Untersatz
  • Streichhölzer
  • Frische grüne Pflanzenteile bzw. -blätter
  • Sonnen- oder elektrisches Licht
  • Eine Zange, Wäscheklammer oder ähnliches

Durchführung Teil 1:

  • Zündet die Kerze an und platziert sie wie auf dem Bild im liegenden Einmachglas (Bei der Verbrennung entsteht Kohlenstoffdioxid (CO2), das schwerer als Luft ist und daher nach unten sinkt. Daher sollte die Flamme oben im Glas brennen, damit sie nicht vorzeitig erstickt).
Position der Kerze im Glas – Hier nach dem Verlöschen mit Blättern. So kann der Aufbau einige Stunden von der Sonne beschienen werden.
  • Verschliesst das Glas dicht und wartet, bis die Flamme erloschen ist. Nun ist im Glas kein Sauerstoff mehr vorhanden, sondern ein Gemisch aus Stickstoff (der Hauptbestandteil von Luft) und Kohlenstoffdioxid.
  • Sobald das Kerzenwachs erstarrt ist, stellt das Einmachglas aufrecht und öffnet es vorsichtig (da Kohlenstoffdioxid schwerer als Luft ist, dringt es nicht hinaus, und so lange es keine Verwirbelungen gibt, kommt so kein Sauerstoff hinein).
  • Entzündet ein Streichholz und lasst es mit der Zange/Klammer vorsichtig in das Glas hinab.

Das Streichholz wird verlöschen: Es ist wirklich kein Sauerstoff im Glas!

Durchführung Teil 2:

  • Platziert nun die Pflanzenteile hinten bzw. unten im Glas und platziert die brennende Kerze davor. Ich lasse dabei ein paar Tropfen Wasser im Glas (z.B. an nassen Pflanzenteilen), damit die Blätter nicht übermässig Wasser ausschwitzen.
  • Schliesst das Glas und wartet, bis der Sauerstoff darin verbraucht ist und die Flamme verlischt.
  • Stellt das Glas ungeöffnet für einige Stunden an die Sonne bzw. unter eine helle Lampe.
  • Anschliessend stellt das Einmachglas aufrecht und senkt wie oben beschrieben ein brennendes Streichholz hinein.
Nachweis Sauerstoff
Das Streichholz brennt im Einmachglas: Hier ist Sauerstoff vorhanden!

Das Streichholz wird vollständig abbrennen: Da von aussen kein Sauerstoff ins Glas kommt, muss im Glas Sauerstoff entstanden bzw. freigesetzt worden sein!


Auch im Dunkeln wird gearbeitet: Von der Photosynthese zur Kartoffel

Die “Last” der im Zuge der Lichtreaktion beladenen Elektronen- bzw. Energietransporter wird an ihrem Bestimmungsort innerhalb der Blätter verwendet, um die Kohlenstoff-Atome aus CO2-Molekülen zu Zucker-Molekülen zu verknüpfen. Wie in der Summengleichung für die Fotosynthese angegeben bilden 6 Kohlenstoffatome (samt Sauerstoff und Wasserstoff) dabei ein Molekül Glucose (C6H12O6). Damit diese noch recht kleinen Moleküle in “ihrer” Zelle keine Unordnung schaffen, werden sie dort miteinander zu langen Ketten verknüpft: Zu Stärke-Molekülen.

Strukturformel Stärke bzw. Amylose
Einfaches Stärkemolekül (“Amylose”) – eine Kette aus Glucose-Molekülen, hier als Sechsringe dargestellt.

Aus diesem Zwischenlager kann die Glucose jederzeit – also auch im Dunkeln – wieder freigesetzt werden, zum Beispiel für die Zellatmung oder zum Umbau in andere Verbindungen. Dazu zählt zum Beispiel der “Fruchtzucker” Fructose. Und ein Molekül Fructose lässt sich mit einem Molekül Glucose zu einem Paar verbinden – besser gesagt zu einem Molekül Saccharose, die wir alle als Haushaltszucker kennen. Die Saccharose kann nun durch das Leitungssystem einer Pflanze aus den Blättern zu anderen Orten transportiert, dort wieder in Stärke umgewandelt und eingelagert werden.

So können Pflanzen auch ihre Teile versorgen, die ständig im Dunkeln liegen, wie ihre Wurzeln. Manche Pflanzen können auf diese Weise enormen Mengen an Stärke in entsprechend voluminösen Wurzeln einlagern. Und da auch der menschliche Körper Stärke abbauen und verwerten kann, landen diese Wurzeln – zum Beispiel Kartoffeln – häufig auf unserem Teller.

Da der Abtransport der Zucker aus den Blättern auch im Dunkeln möglich ist, wird tagsüber ein Teil der mittels Photosynthese hergestellten Zucker in die Stärke-Zwischenspeicher in den Pflanzen-Blättern gefüllt, während ein anderer Teil in die Wurzeln abtransportiert wird. Nachts – ohne Licht – kommt die Photosynthese zum Erliegen, sodass nur noch Zucker abtransportiert werden und die Zwischenspeicher sich leeren.

Und den Füllstand dieser Zwischenspeicher könnt ihr sichtbar machen:

Versuch 2 : Sichtbare Stärke in Pflanzen-Blättern

Stärke wird deutlich sichtbar, wenn man sie mit (elementarem) Iod in Berührung bringt: In Wasser verdrillen sich die langen Stärkeketten zu Spiralen, ähnlich einem gekräuselten Geschenkband. In diese Kräusel passen Iod-Atome wunderbar hinein, sodass aus (in Lösung braunem) Iod und farbloser Stärke mit Iod gefüllte Spiralen entstehen, die sehr dunkelviolett oder sogar schwarz aussehen. Wenn sich Pflanzenteile in Iodlösung dunkel färben, enthalten sie also Stärke, was ihr als Nachweis nutzen könnt. Dazu braucht ihr:

  • Eine lebende Blattpflanze
  • einen schwarzen ( = lichtundurchlässigen ) Plastiksack (z.B. ein Abfallsack)
  • Schnur zum Zubinden des Sacks
  • Iod-Lösung:
    • entweder Iod-Kaliumiodid-Lösung (“KI3“): 3g Iod und 10g Kaliumiodid auf 1l Wasser, oder auch fertig zu kaufen, z.B. als Testlösung für den Erntezeitpunkt von Obst oder in der Apotheke/Drogerie (da die dunkle Färbung mit dieser Variante deutlicher ausfällt als mit der zweiten, lohnt sich der Einkauf für das “Testen” von Blättern)
    • oder Betaisodona-Lösung bzw. -salbe (Polyvidon-Iod, eine andere, wasserlösliche Einschluss-Verbindung mit Iod) aus der Apotheke): Aus der Salbe könnt ihr eine Lösung herstellen, indem ihr 2 bis 3 cm davon aus der Tube in ein Glasgefäss drückt und wenige Milliliter Wasser dazu gebt. Die Salbe löst sich in wenigen Minuten vollständig darin auf (ggfs. könnt ihr ein wenig umrühren), sodass eine kräftig braune Flüssigkeit übrig bleibt.
  • Sonnen- oder elektrisches Licht
  • eine Herdplatte oder vergleichbare Wärmequelle
  • evtl. Brennsprit/Spiritus, ein zusätzliches Glasgefäss und eine Grillzange oder ähnliches
  • eine Pinzette
  • Eine kleine Schale aus Glas (kein Kunststoff – der könnte vom Iod ebenfalls dunkel verfärbt werden!)

Durchführung:

  • Stülpt den Plastiksack über einen Zweig eurer Pflanze mit Blättern (nicht über die ganze Pflanze – einige Blätter sollen am Licht bleiben!).
Plastiksack über einem Zweig unseres chinesischen Ahorns (der mehr als genug Blätter zum Experimentieren hat).
  • Lasst die Pflanze mindestens 3 Tage lang am Licht (ggfs. giessen nicht vergessen!).
  • Pflückt ein Blatt von eurer Pflanze. Dann entfernt den Plastiksack und pflückt ein weiteres Blatt, welches zuvor im Sack gewesen ist.
  • Wenn ihr mit Kaliumtriiodid-Lösung arbeitet: Legt jedes Blatt einzeln in einen Kochtopf mit Wasser und lasst es auf dem Herd mindestens 15 Minuten kochen. Dabei werden die Blatt-Zellen so weit zerstört, dass Iod-Lösung einfach hineindringen kann.
  • Wenn ihr mit Betaisodona arbeitet: Legt jedes Blatt einzeln für wenige Minuten in kochendes Wasser (bis das Wasser sich grünlich zu färben beginnt). Dann fischt das jeweilige Blatt mit einer Pinzettte aus dem Wasser und legt es in ein Gefäss mit etwas Ethanol (“Alkohol”: Brennsprit bzw. Spiritus). Erhitzt den Alkohol vorsichtig, indem ihr das Gefäss in das leicht kochende Wasser in eurem Kochtopf taucht.
Extraktion von Chlorophyll
Extraktion von Chlorophyll im Wasserbad: Im Becherglas sind Alkohol und das Blatt, im Topf ist Wasser. Die lange Grillzange erlaubt es mir, auf Abstand zu den Dämpfen zu bleiben.

Der Alkohol löst das verbliebene grüne Chlorophyll aus den beschädigten Blattzellen, sodass das Blatt ausgebleicht zurückbleibt. So ist die dunkle Farbe der Iodstärke später besser zu sehen.

Brennsprit bzw. Spiritus ist leicht entzündlich! Verwendet kein offenes Feuer zum Erhitzen, sondern einen Elektroherd! Alkohol-Dampf kann überdies benommen machen! Nicht einatmen! Haltet Abstand zum Topf und schaltet – wenn vorhanden – die Dunstabzugshaube ein! Verwendet überdies so wenig Alkohol wie möglich.

  • Legt die Blätter auf eine flache Glas- oder Porzellanschale. Verteilt Iodlösung auf den Blättern und lasst sie wenige Minuten einziehen.

Das Blatt, welches der Sonne ausgesetzt war, wird sich dunkel färben: Hier ist durch Fotosynthese Stärke entstanden und eingelagert worden. In den Blättern unter dem Plastiksack konnte keine Stärke entstehen. Aus diesen Blättern wurde die Stärke also nur abtransportiert, sodass keine/kaum Stärke übrig ist, die sich dunkel färben könnte!

Reaktion von Iod mit Stärke im Blatt
Links: Ein belichtetes Blatt vom chinesischen Ahorn nach dem Erhitzen in Ethanol: Der Bereich um die grosse mittlere Blattader ist weitgehend gleichmässig hell. Rechts: Nach dem Beträufeln mit Polyvidon-Iod zeigen sich dunkle Strukturen – hier hat sich das Iod in Stärkemoleküle eingelagert!

Entsorgung von Iod-Lösungen

Iod ist sehr giftig für Wasserorganismen, weshalb es als Sonderabfall entsorgt werden muss!

Verwendet also möglichst wenig davon. Unbenutze Iod-Lösung könnt ihr in einer braunen Flasche im Dunkeln (Schrank) gut aufbewahren und für weitere Nachweise verwenden (z.B.: Welche Gemüse/welches Obst enthält Stärke?).

Ich habe übrigens meine abgelaufene Betaisodona-Salbe zur Herstellung von Polyvidon-Iod-Lösung verwendet und ihr so ein zweites Leben verschafft, anstatt sie zu entsorgen.

Wenn trotzdem Iod-Reste anfallen, bringt diese zur Entsorgung in die Apotheke (zurück) oder zu einer Sonderabfall-Entsorgungsstelle (Schweiz: An der Hauptsammelstelle der Gemeinde; Deutschland: Schadstoffmobil).

Entsorgung von Ethanol (Brennsprit bzw. Spiritus)

Brennsprit ist unbegrenzt mit Wasser mischbar: Sehr kleine Mengen (einige Milliliter) können mit viel Wasser in den Ausguss entsorgt werden. Grössere Mengen müssen wie andere Lösungsmittel in den Sonderabfall gegeben werden. Wer einen sicheren Spiritusbrenner hat, kann den Alkohol auch abbrennen (in brandsicherer Umgebung, Feuer nicht unbeaufsichtig lassen!).

Und wenn ihr nun Lust auf weitere Experimente zu Hause mit Pflanzen habt, findet ihr sie gleich hier in Keinsteins Kiste:

Extrahiert das grüne Chlorophyll und weitere Blattfarbstoffe (die es auch in grünen Blättern gibt!) aus Blättern und trennt sie mittels Papierchromatographie!

Legt eine Hermetosphäre an und beobachtet, wie Pflanzen Monate und Jahre lang in einem abgeschlossenen Glas überleben!

Viel Spass beim Lesen und Experimentieren wünscht

Eure Kathi Keinstein

Dieser Artikel enthält Affiliate-Links aus dem Amazon-Partnerprogramm (gekennzeichnet mit (*) – (*) ) – euch kosten sie nichts, mir bringen sie vielleicht etwas für meine Arbeit ein. Ich habe für diese Rezension ein Rezensionsexemplar des Buches erhalten. Es besteht kein Interessenkonflikt hinsichtlich des Inhalts in diesem Beitrag und dessen Publikation.

Unendliche Weiten – Eine Einladung in das Universum der Chemie

Chemie – das ist schwierig, kompliziert, gefährlich… Das sind die gängigen Vorurteile gegenüber einer verkannten Wissenschaft. Chemie ist überall – alles ist Chemie — Mein eigener Leitspruch könnte im Schatten dieser Vorurteile wahrlich Anlass zum Gruseln sein.

Ich bin aber kein Fan von Grusel! Ich habe diesen Leitspruch gewählt, weil er aussagt, was Chemie in Wirklichkeit ist: Die natürlichste Sache der Welt (ja, auch die beruht auf Chemie!) und aus unserem Leben nicht wegzudenken. Und das gilt auch und gerade für jene unter euch, die einen “alternativen” Lebensstil pflegen.

Die Vielfalt der Chemie und ihre zahllosen Rollen in unserem Alltag wie auch bei der Bewältigung der grossen Probleme der Menschheit beschäftigt auch die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh), die anlässlich ihres 150jährigen Bestehens mit der Herausgabe des Bildbandes “Unendliche Weiten” zum Entdecken einlädt:

Eine bunte und überraschende Abenteuerreise durch die faszinierenden Welten des Chemie-Universums: Wie erklärt die Chemie die Entstehung des Lebens, wie hat sie die Welt verändert und wie lassen sich die drängenden Probleme unserer Zeit mit ihrer Hilfe lösen? In zwölf Kapiteln geben uns ausgesuchte Spezialisten, Chemiker und Chemikerinnen, einen Einblick in die Chemie als äusserst kreative und verantwortungsbewusste Wissenschaft. Viele praktische Beispiele, Produkte und Anwendungen zeigen das Potential der Chemie auf. So erfährt man etwa, dass eine moderne Energie- und Rohstoffversorgung ohne Chemie weder denkbar noch machbar ist und welche Bedeutung die Chemie für die moderne Informationstechnologie hat.

Zum Inhalt des Buches

Die Abenteuerreise beginnt mit einem “Prospekt” des Reiseveranstalters: Das einleitende Kapitel “Faszination Chemie” von Hans-Jürgen Quadbeck-Seeger öffnet ein Fenster in die Welt der Chemie – von ihrer Geschichte bis zu ihrer Bedeutung heute, das Lust auf mehr bzw. Genaueres macht. Und Genaueres gibt es in den folgenden Kapiteln zu den Teildisziplinen der Chemie.

Den Anfang macht die Anorganische Chemie. Zusammengestellt von Barbara Albert, Thomas Geelhaar, Wilma Neumann und Armin Reller reicht die “Spielwiese der Anorganischen Chemie” von den chemischen Elementen und ihrer Entstehung bis zu anorganischen Verbindungen, die heute unser Leben bestimmen. Alle 118 heute bekannten Elemente im Einzelnen beschrieben würden freillich ein eigenes Buch füllen (oder eine Blogartikel-Sammlung), sodass die Autoren sich mit einem Beispiel näher befasst haben – dem etwas exotisch erscheinenden Bor, das trotz seiner relativen Seltenheit im Universum wie in Schulbüchern wichtiger Bestandteil verschiedenster Technologien ist.

Um ein weiteres Element – Kohlenstoff – hat sich eine ganz eigene Disziplin der Chemie gebildet: Die Organische Chemie. Michael Röper nimmt uns im zweiten Kapitel zu einem Ausflug in diesen Fachbereich mit. Dabei erfahren wir nicht nur, warum uns ausgerechnet Kohlenstoff mit einer schier endlosen Vielfalt von Verbindungen beschert und wie wir diese Vielfalt aus Erdöl oder alternativ aus nachwachsenden Rohstoffen gewinnen können. Darüber hinaus lernen wir die Katalyse als Schlüsseltechnologie der Chemie näher kennen und erhalten einen Einblick in das Konzept der “grünen”, nachhaltigen Chemie, die Forschung und Industrie zunehmend beeinflusst. Dabei geben ausführlich gestaltete Infoboxen vertiefende Einblicke in die Materie (im wahrsten Sinne des Wortes!).

Es folgt ein Rundgang durch mein eigenes “Kerngebiet”: Die Biochemie – die Chemie und Technik des Lebens. Mark Helm, Johanna Bretzler, Nina Simon und Thomas Carell gewähren in ihrem Kapitel Einblick in ausgewählte Gegenstände der aktuellen Forschung und Anwendung. Von neu entdeckten DNA-Basen über Designer-Proteine über das CRISPR-Cas9 – Werkzeug für die einfache Genmanipulation bis zur Biotechnologie tun sich dabei geradezu futuristisch anmutende Möglichkeiten auf.

Bei aller Faszination wird jedoch ebenso viel Wert darauf gelegt, welch grosse Verantwortung Chemie-Betreibende – Forscher wie Anwender – stets tragen. So ist das fünfte Kapitel allein der Wasser- und Umweltchemie gewidmet. Vergeude keine Ressourcen, verwerte sie!, lautet der Leitsatz, wenn es um Wasservorräte, die Mikroplastik-Problematik oder um Klima und Atmosphärenchemie geht. Und in all diesen Feldern können und müssen Chemiker sich als Problemlöser betätigen.

Nun ist es absolut falsch, die Chemie als isolierte Wissenschaft für sich zu betrachten. Vielmehr überschneidet sie sich mit allen Ecken und Enden mit anderen Disziplinen der Natur- und weiterer Wissenschaften. Die vielleicht gängigsten Schnittmenge ist jene mit der Physik. So ist das Kapitel über die physikalische Chemie besonders vielfältig und umfassend und reisst doch nur eine Auswahl der Arbeitsgebiete physikalischer Chemiker an: von theoretischen Berechnungen von Reaktionen über Spektroskopie, Katalyse (einmal mehr), Nanomaterialien, elektrochemische Grenzflächen, Energieversorgung, Nuklearchemie, Forschung bei extrem tiefen Temperaturen und der Rosetta-Mission ist vom einzelnen Atom bis zu den unendlichen Weiten des Weltraums alles dabei.

Zurück zu alltäglichen Belangen finden wir im siebten Kapitel über die Polymerchemie: Ohne Kunststoffe geht heute praktisch gar nichts mehr – und nicht nur die bestehen aus Polymeren, sondern auch das Leben käme ohne sie nicht aus. Und so faszinierend all diese Riesenmoleküle auch sind – auch hier kommen Umweltproblematiken und daraus entstehende Aufgaben für Chemiker nicht zu kurz.

Und auch in Sachen digitaler Kommunikation kommt die Chemie nicht zu kurz. Immer kleiner, .schneller und sparsamer soll unsere Kommunikationstechnik werden. Was die Chemie zur Entwicklung von Computerchips, ihrer Herstellung und ihrer Funktion – und damit zum Bloggen – beigetragen hat und bei der Entwicklung selbstorganisierender Strukturen, dem Gehirn nachempfundenen Datenspeichern und hochflexibler Displays beitragen kann, verrät uns Rainer Waser in Kapitel 8.

So viel Chemie macht Hunger – und wenn es um die Ernährung geht, kommen wir einmal mehr nicht ohne Chemiker aus. ‘Was machen eigentlich Lebensmittelchemiker?’ fragen die Autoren in Kapitel 9. Die Antwort: Sie sorgen sich um die Einhaltung unserer ausgezeichneten Qualitätsstandards in Mitteleuropa in Sachen Nahrungs- und Verbrauchsmittel. Und dabei sehen sie die Entdeckung einer unerwünschten Verunreinigung und den darauf folgenden Medienrummel als Nachweis ihrer gründlichen Arbeit an denn als Zeichen schlecher Nahrungsmittelqualität.

‘Im Dienste der Gesundheit’ tut sich in Kapitel 10 dann auch ein weiteres Fachgebiet auf: Die medizinische Chemie, die sich mit der Herstellung von Medikamenten und ihrer Wirkung auf den Organismus beschäftigt. Dabei wird die gängige, aber irreführende Unterscheidung in Natur = gut und Chemie = schlecht auf die Geschichte der Heilkunde zurückgeführt: Seit Beginn der Menschheitsgeschichte suchen Menschen nach heilenden Substanzen – und fanden sie zuerst in der Natur. Den langen Weg zu synthetischen Wirkstoffen zeichnen die Autoren anhand von zwei ebenso alten wie populären Medikamenten nach. Und wie solche Wirkstoffe eine ganze Gesellschaft verändern können, zeigt das Beispiel der Anti-Baby-Pille. Doch auch in Zukunft gibt es in der medizinischen Chemie grosse Aufgaben zu bewältigen: Bezahlbare Medikamente und Impfstoffe für alle sind nur ein Beispiel dafür.

Dieser farbenfrohe Rundgang durch das Universum der Chemie führt schliesslich zu der einen grossen Frage: Wie sieht die Zukunft der Chemie aus? Die vorangehenden Kapitel zeigen eine wahre Fülle von Aufgaben und Problemstellungen auf, mit welchen sich heutige und künftige Chemiker beschäftigten können bzw. müssen. Das elfte Kapitel dreht sich um die Frage nach dem “Wie”: Für die Lösung grosser, drängender globaler Probleme ist ein ebenso umfassendes Denken nötig, meinen die Autoren. Eine Ausweitung der Interessen über den Rand der Chemie hinaus ist unumgänglich, Interdisziplinarität das A und O, um aus den Fehlern der Vergangenheit zu lernen.

All das bietet schlussendlich die richtige Grundlage, um – auch und gerade in der Chemie – kreativ zu sein. Wieviel Kreativität in der Arbeit von ChemikerInnen tatsächlich steckt, zeigt Thisbe K. Lindhorst im 12. Kapitel, in welchem sie in faszinierender Weise die Chemie mit der Arbeit von Architekten vergleicht. Und tatsächlich schaffen wir Baumeister der Moleküle mindestens ebenso atemberaubende Werke wie die Baumeister der makroskopischen Welt!

Mein Eindruck vom Buch

Wir haben die Beiträge in diesem Buch zusammengestellt, um für die Chemie breites Interesse in der Gesellschaft zu wecken und auf sie neugierig zu machen.

So schreiben die Herausgeber im Vorwort zu “Unendliche Weiten”. Das könnte glatt aus meiner Feder stammen – und hat mich gleich dazu bewegt, euch dieses Buch vorzustellen.

Ganz besonders haben wir dabei an die Jugend gedacht. Für diejenigen, deren Schulzeit zu Ende geht, steht die Berufswahl an. Sie müssen sich für einen Weg in die Zukunft entscheiden. Dafür sind faire und ausführliche Informationen gefragt. Auch dabei soll das Buch eine Hilfe sein. Es möchte Sie inspirieren und vielleicht auch begleiten auf einem Weg in die weiten Welten der Chemie.

Ich bin diesen Weg schon weit gegangen und habe mich im Rahmen der Lehrerausbildung schliesslich auch mit der Steinigkeit, die sein Anfang für viele bereithält, auseinandergesetzt. Mit anderen Worten: Ich habe erlebt, welche Schwierigkeiten Schülerinnen und Schüler im Umgang mit fachlichen Formulierungen und dem Begreifen eben solcher Zusammenhänge haben und die abschreckende Wirkung von mit dem Vorurteil “schwierig” behaftetem Stoff gesehen. Und ich kenne ebenso die Freude in den Gesichtern, wenn die Lernenden dieses Vorurteil als falsch enttarnen können und wirkliche Neugier auf “mein” Fach entwickeln.

Mit eben dieser Freude habe ich dieses Buch gelesen und viel Spannendes und Neues entdeckt – denn selbst studierte Chemiker können naturgemäss immer nur einen Bruchteil dieser ‘unendlichen Weiten’ im Blick haben. Die Vielzahl an farbigen Abbildungen und vertiefender Textboxen machen die Lektüre dabei um so greifbarer.

Ein Leser ganz ohne “chemischen Hintergrund” dürfte jedoch über manche Strecken mit dem fachlichen Niveau des Textes Mühe bekunden – oder viel Geduld bzw. Interesse zum Nachschlagen von Begriffen mitbringen müssen. Einige Grundlagen werden zwar kurz und bündig geliefert bzw. aufgefrischt, aber etwas chemisches Basiswissen ist von grossem Wert, um die faszinierende Welt der Chemiker wirklich geniessen zu können. Dabei gehen zwar die meisten Kapitel für sich den einladenden Weg von einfach nach anspruchsvoll, doch ganz und gar breitentauglich – dafür weniger tiefgehend – erschien mir erst das siebte Kapitel über die Polymere.

Schülerinnen und Schüler am Ende ihrer Schullaufbahn, wie das Zitat aus der Einleitung sie erwähnt, vornehmlich Maturanden/Abiturienten, finden – aufbauend auf den Grundlagen aus dem Chemieunterricht – einiges Bekanntes wieder und vor allem spannende weiterführende Einblicke in die Welt der Chemie. Überdies präsentiert ihnen das Buch eine breite Fülle von Fragestellungen und Betätigungfeldern, mit bzw. in welchen sie in Chemie-Berufen künftig wichtige und spannende Aufgaben für die Gesellschaft übernehmen können.

Eckdaten rund ums Buch

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(*) Thisbe K. Lindhorst, Hans-Jürgen Quadbeck-Seeger, Gesellschaft deutscher Chemiker e.V. (Hrsg.): Unendliche Weiten – Kreuz und quer durchs Chemie-Universum(*)

WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2017
Gebundene Ausgabe, 230 Seiten
ISBN: 978-3-527-34203-7
ePDF-ISBN: 978-3-527-80450-4

Fazit

Die Abenteuerreise in die Unendlichen Weiten ‘Kreuz und quer durchs Chemie-Universum’ eröffnet besonders Schulabgängern und anderen Lesern mit grundlegendem chemischen Hintergrund ein breites Spektrum von Möglichkeiten, welche Chemie-Berufe und die Chemie als solches für sie und die Gesellschaft bereithalten.

Wer also ein grundlegendes Interesse an Naturwissenschaften hat, findet in diesem Buch einen spannenden Einblick in Forschung und Technik der Gegenwart und Zukunft. Umfassende Grundlagen werden dabei jedoch nicht vermittelt – das ist in diesem Umfang auch gar nicht möglich. Dafür mag dieser Band euch dazu inspieren, auch mal ein Grundlagenbuch zur Hand zu nehmen und euch näher mit der ‘gar nicht so schweren’ Chemie zu beschäftigen.

Und vielleicht sehen wir uns dann wieder im Universum der Chemie “…wo noch kein Mensch zuvor gewesen ist!”