Experimente der Kategorie "Innovative Materialien"
Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Bestimmung der Dicke einer Aluminiumschicht | Untersuchung von Verpackungs-Verbundmaterial | Zur Vorbereitung der Aluminium-Lösung schneidet man gemäß Anleitung ein definiertes Stück zurecht, entfettet es und entfernt die Lackschicht mit ethanolgetränktem Tuch. Anschließend löst man die Aluminiumschicht in heißer Salzsäure auf dem Heizrührgerät wie beschrieben ab und lässt anschließend die Lösung abkühlen. Sie wird filtriert und nach Zugabe der TITRIPLEX-Lösung gemäß Anleitung zum Sieden erhitzt, abgekühlt und mit Natriumacetat auf pH 5-6 eingestellt. Dann setzt man den Indikator Xylenorange zu und titriert wie angegeben mit Zinksulfat-Maßlösung bis zum Farbumschlag. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethanol (ca. 96 %ig), Salzsäure (w=____% (10-25%)), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)), Zinksulfat-Lösung (verdünnt, (1%<w<2,5%)) | |
Lithium-Ionen-Akkumulator (Dual-Carbon-Cell) | Graphitminen in der TIC-TAC(TM)-Dose | Vorbereitend wird die Elektrolytlösung wie beschrieben aus Lithiumperchlorat und Propylencarbonat angesetzt. Gemäß Anleitung wird die Dose mit der Elektrolytlösung befüllt. Man überdeckt mit einer 1-cm-Schicht aus dünnflüssigem Paraffin. Man baut die Graphitminen wie dargestellt in eine Klemmvorrichtung wein und taucht sie in die Elektrolytlösung. Nach Anlegen einer 4,3V-Gleichspannung wird die Zelle 6 min lang geladen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Lithiumperchlorat, Propylencarbonat, Paraffinöl (dünnflüssig) | |
Bestimmung der Einzelpotentiale der ionenintercalierten Graphitelektroden | Messung mit Hilfe einer Silber/Silberchlorid-Elektrode | Vorbereitend wird die Elektrolytlösung wie angegeben angemischt. Gemäß Anleitung und Darstellung wird eine TIC-TAC(TM)-Dose mit der Elektrolytlösung befüllt und eine weitere mit Kaliumchlorid-Maßlösung. Die Gefäße sind über eine Elektrolytbrücke miteinander verbunden und mit den Elektroden bestückt. Die beiden Graphitelektroden werden zur Aufladung des Systems für 5 min mit 4,3V-Gleichspannung beschaltet. Danach misst man die Spannung zwischen der Silber/Silberchlorid-Elektrode und der mit Lithium-Ionen intercalierten Graphitelektrode. Nach erneutem 1-minütigem Ladevorgang wird das Einzelpotential der mit Perchlorat-Ionen intercalierten Graphitelektrode bestimmt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Propylencarbonat, Lithiumperchlorat | |
Protonierung von meso-Tetraphenylporphyrin | Behandlung von m-TPP in Dichlormethan mittels Perchlorsäure | Man löst im großen Rggl. wie beschrieben m-TPP in Dichlormethan und gibt dann unter Schütteln Perchlorsäure hinzu. Zur Entsorgung rührt man die Reaktionslösung später in eine warme gesättigte Natriumthiosulfat-Lösung ein. | Lehrer-/ Schülerversuch | Dichlormethan, Perchlorsäure (verdünnt, w: ca.10%) | |
Farbwechsel eines mit Polyanilin beschichteten FTO-Glases | Reaktionen in saurem und alkalischem Milieu | Man stellt gemäß Anleitung Natronlauge und Schwefelsäure in zwei KS-Gefäßen bereit, ein drittes Gefäß wird mit dest. Wasser befüllt. Ein mit PANI beschichtetes FTO-Glas wird zunächst in die Natronlauge getaucht, danach in das dest. Wasser und anschließend in die Schwefelsäure. In gleicher Weise verfährt man mit einem FTO-Glas, das mit dem gelben Leukoemeraldin Salz beschichtet ist. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L), Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)) | |
Polyanilin-Schicht auf verspiegeltem FTO-Glas | Bau eines elektrochromen, selbstabblendbaren Spiegels | Die PANI-Schicht auf dem verspiegelte FTO-Glas wird zunächst gemäß Anleitung in der Elektrolyt-Lösung als -Pol geschaltet und zum Leukoemeraldin-Salz entfärbt. Die Spiegelwirkung des Glases wird getestet. Danach färbt man die elektrochrome Schicht durch Umpolen der Anordnung zu einer dunklen Pernigranilin-Schicht um und prüft die stark gedämpfte Spiegelwirkung. Durch erneutes Umpolen wird die elektrochrome Schicht wieder zum transparenten Leukoemeraldin-Salz umgewandelt. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
Nano-Silber aus Silbernitrat und Natriumcitrat | Gewinnung der Nanopartikel | Ein Reagenzglas mit Silbernitrat-Lösung wird gemäß Anleitung in ein Becherglas mit Wasser gestellt, das zum Sieden erhitzt wird. Dann wird Natriumcitrat-Lösung hinzu pipettiert. | Lehrer-/ Schülerversuch | Silbernitrat-Lösung (verdünnt, w=____% (<5%)) | |
Nano-Gold aus Tetrachloridogold(III)-säure und Natriumcitrat | Farbdifferenzierung kleinerer und größerer Nanopartikel | In ein Becherglas mit Wasser, das zum Kochen gebracht wurde, stellt man zwei Reagenzgläser mit den vorbereiteten Lösungen gemäß Konzentrationstabelle und beobachtet den Farbverlauf. Anschließend wiederholt man den Versuch und setzt diesmal beiden Ansätzen einige Körnchen Natriumchlorid zu. | Lehrer-/ Schülerversuch | Tetrachloridogold(III)-säure-Hydrat | |
Modellhafter Versuch zum Auerlicht | Luminiszenz mit Yttrium- und Cer-Verbindungen | Gemäß Anleitung löst man in einem Rggl. Magnesiumoxid in verd. Salpetersäure, in einem zweiten Rggl. Magnesiumoxid, Yttrium(III)-oxid und Cer(III)-nitrat ebenfalls in verd. Salpetersäure. Kleine Baumwolltuchstücke werden mittels Pinzette in die jeweilige Lösung getaucht. Man trocknet sie über Nacht an der Luft oder im Trockenschrank. Die so präparierten Tuchstückchen hält man in die rauschende Flamme des Gasbrenners. | Lehrer-/ Schülerversuch | Cer(III)-nitrat, Salpetersäure (verd. w=____% (5-20%)) | |
Synthese eines Kunststoffkomposits mit Al2O3-Nanoadditiven | Modifizierung der Stoffeigenschaften eines Kunstharzes | Gemäß Anleitung gibt man unter dem Abzug Komponente 1 des Polyesterharzes in einen Teelichtbecher und tropft unter Rühren Komponente 2 hinzu. In einem 2. Ansatz wird der Komponente 1 wie beschrieben eine Portion Aluminiumoxid-Nanopartikel hinzugegeben, bevor die Komponente 2 unter Rühren zugetropft wird. Die Verharzung läuft unter Wärmeentwicklung innerhalb von 30 min. Man lässt die KS-Körper über Nacht aushärten, entfernt die Alu-Becher und vergleicht später die Eigenschaften Härte bzw. Bruchfestigkeit wie beschrieben mit einem Kugel-Aufprall-Experiment. In ähnlicher Vorgehensweise lassen sich die Wirkungen von Aluminiumoxid-Partikeln unterschiedlicher Größe (Makro-, Mikro- und Nanopartikel) vergleichen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Polyesterharz PRESTO Kombibox (styrolreduziert (w= unter 10%)) | |
Elektrochromes Umfärben einer Emeraldin-Salzschicht in Schwefelsäure | Farbreaktion von Polyanilin auf FTO-Glas | Wie beschrieben und in der Skizze dargestellt befestigt man zwei mit Aceton gespülte Graphitfolien-Streifen und das mit Polyanilin beschichtete FTO-Glas in der flachen Plastikdose, die mit Schwefelsäure befüllt ist. Man verschaltet die Elektroden, wobei zunächst die Graphitfolie als Anode agiert, mittels Krokodilklemmen, Kabeln und Gleichspannungsquelle in einen Stromkreis und färbt die FTO-Platte durch Anlegen einer 1,2 V-Spannung von grün (Emeraldin-Salz) über gelb auf farblos um. Dann schaltet man die FTO-Platte als Anode und elektrolysiert noch einmal mit 1,2 V, bis die Platte nach Gelb- und Grünfärbung einen blau/ violetten Farbton (Pemigranilin-Salz) zeigt. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Aceton | |
Elektrolytische Abscheidung von Polyanilin (PANI) auf ein FTO-Glas | Herstellung von organischem polyelektrochromem Material | Vorbereitend wird nach Angaben eine schwefelsaure Anilinlösung hergestellt. Man hängt gemäß Beschreibung ein FTO-Glas und eine Graphitfolie in das vorgesehene Plastikgefäß mit der Elektrolytlösung ein. Beide Elektrodenmaterialien wurden zuvor gründlich mit Aceton gespült. Man verschaltet die Elektroden mittels Krokodilklemmen, Kabeln und Gleichspannungsquelle in einen Stromkreis und lädt das System 90 sec lang mit 3 V. Danach wird das mit dem Emeraldin-Salz beschichtete FTO-Glas entnommen, in ein Wasserbad getaucht und auf einem saugfähigen Tuch getrocknet. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Aceton, Methanol, Anilin, Schwefelsäure (Maßlösung c= 0,5 mol/L) | |
Fluoreszenz von Porphyrinen | Eigenschaftsunterschiede bei mTPP, mT(o-Cl)PP und mT(p-OH)PP | Man löst in Rggl. gemäß Anleitung meso-Tetraphenylporphyrin, meso-Tetra(o-Chlor)phenylporphyrin in wenig Dichlormethan und meso-Tetra(p-Hydroxy)phenylporphyrin in etwas Aceton. Man schüttelt jeweils gut durch und betrachtet die drei Proben im abgedunkelten Raum im UV-Licht. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Dichlormethan, Aceton | |
Silber-Nanopartikel aus dem Nanoreaktor | Nutzung des Leidenfrost-Phänomens | Ein Heizrührer wird gemäß Anleitung zu einem Leidenfrost-Reaktor umgebaut. Die Arbeit mit dieser Apparatur erfolgt bei sehr hohen Temperaturen (350-400 °C). Die benötigten Lösungen stellt man in der angegebenen Konzentration bereit. Man erzeugt wie beschrieben zunächst mit dest. Wasser einen Leidenfrost-Tropfen, anschließend mit stark verdünnter Natriumcitrat-Lösung. Diesem Tropfen wird dann die stark verdünnte Silbernitrat-Lösung zugesetzt. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Silbernitrat-Lösung (Maßlösung, 0,1N) | |
Dentalabdruckmischung aus Alginaten | Herstellung einer Formmasse | Gemäß angegebener Rezeptur und Anleitung mischt man die 7 Komponenten zu einem Dentalabdruckpulver. Die Formmasse wird dann wie beschrieben im Mörser durch kräftiges Verrühren mit Wasser angemischt und zur Abformung eines Vampirgebisses genutzt. | Lehrerversuch / nicht für Lehrerinnen i.g.A. | Kieselgur, tri-Natriumphosphat-12-Hydrat, Phenolphthalein, Kaliumhexafluorotitanat(IV) |
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