Chemische Experimente in naturwissenschaftlich-technischen Museen E-Book

Georg Schwedt

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2012

Seitenzahl: 272

Beschreibung

Georg Schwedt lädt Sie ein, ihn auf seiner abwechslungsreichen Reise durch ausgewählte naturwissenschaftlich-technische Museen quer durch Deutschland zu begleiten. Die Stationen seiner spannenden Reise sind: · das Bergbaumuseum Weltkulturerbe Rammelsberg Goslar, · das Deutsche Erdölmuseum Wietze, · das Deutsche Salzmuseum Lüneburg, · das Deutsche Apothekenmuseum Heidelberg, · das Landesmuseum für Technik und Arbeit Mannheim, · das Museum für Brotkultur Ulm und · das Fuhlrott-Museum & Forschungsinstitut in Wuppertal. In bewährter Manier kombiniert Georg Schwedt spannende Chemieexperimente mit interessanten Hintergrundinformationen zu den Museen und ihren vielfältigen Themenschwerpunkten. Lassen Sie sich einfangen von der Faszination, wie man mit einfachen Hilfsmitteln Chemieexperimente - ob im Museum, in der Schule oder zu Hause - nachvollziehen kann. Wie kann beispielweise aus dem Grundstoff Erdöl ein Arzneimittel hergestellt werden? Wie entsteht lockeres Brot aus den Grundzutaten Mehl, Backtriebmittel und Wasser? Und vielleicht können die Experimente Sie so fesseln, dass Sie als nächste Urlaubsreise eine Museumstour planen, um die vorgestellten Museen einmal in Natura kennen zu lernen. Oder Sie nutzen den nächsten anstehenden Schulausflug, um den fälschlich als langweilig verpönten Museumsbesuch bei Jugendlichen und Schülern zu einem attraktivem Erlebnis zu machen. Dieses Buch ist für alle Kenner der anderen "Schwedt Experimentierbücher", für naturwissenschaftlich interessierte Kulturhistoriker, für kulturhistorisch interessierte Naturwissenschaftler und natürlich für alle, die einfach gerne ins Museum gehen und dort mehr wollen als nur Exponate ansehen.

Leseprobe

Contents

Vorwort

1 Die Farben des Berges mit Feuer und Flamme

Aus der Geschichte des Bergbaus im Rammelsberg

Erze aus dem Rammelsberg – zur Geologie und Mineralogie

Über die Gewinnung der Vitriole

Silber aus dem Rammelsberg

Experiment 1 Versuchsreihe zur Chemie des Silbers (Silber im Scheidewasser – Fällungen und Auflösungen)

Die Farben des Berges – Pigmente

Experiment 2 Versuchsreihe zu den Farben der Kupferverbindungen – ausgehend vom Kupfervitriol

Experiment 3 Zementierung von Kupfer mit Eisen

Experiment 4 Versuchsreihe zu den Farben der Eisenverbindungen – vom Eisenvitriol ausgehend

Experiment 5 Umwandlung von Bleiweiß in Mennige

Experiment 6 Versuchsreihe zur Bildung von »Metallbäumen«

Experiment 7 Versuchsreihe zu silicatischen Metallvegetationen

... mit Feuer und Flamme

Experiment 8 Schwarzpulver – historisch

Aus der Geschichte des Schwarzpulvers

Farbige Feuer

Experiment 9 Flammenfärbungen

Experiment 10 Versuchsreihe farbige Flammen

Literatur

2. Vom Erdöl zum Arzneimittel – Experimente zur Erdölchemie

Deutsches Erdölmuseum

Einleitung

Experiment 1 Brechung einer Öl-in-Wasser-Emulsion im Modellversuch

Experiment 2 Tenside oder Seifen?

Historisches zum Erdöl

Erdöl als Licht- und Energiequelle – aus der Wirtschaftsgeschichte

Experiment 3 Untersuchung der Brennbarkeit von Erdöl und seinen Produkten

Experiment 4 Rußen bei der Verbrennung von Benzin – Vergleich zum Spiritus

Erdölprodukte – Petrolchemie

Experiment 5 Alkohole – Umsetzung mit Kaliumpermanganat

Phenol – aus der Oxidation von Toluol

Experiment 6 Sublimation und Basisreaktion des Phenols mit Eisen

Experiment 7 Synthese eines Farbstoffes

Materialien

Experiment 8 Synthese eines Kunststoffes – von Polyurethan

Pharmazeutische Produkte

Experiment 9 »Schwarze Salbe« Ichtholan mit dem Wirkstoff Ammoniumbituminosulfonat

Experiment 10 Salicylsäure, Resorcin und auch Vanillin – aromatische Verwandte des Phenols

Experiment 11 Salicylsäure in der Aspirin-Tablette

3. Chemische Experimenter und um das Salz

»Salz« im Deutschen Wörterbuch der Brüder Grimm

Die Salzgewinnung bei Agricola

Experiment1 Nachweis von Chlorid mit Silbernitrat

Experiment2 Flammenfärbung durch Natriumchlorid

Experiment3 Nachweis von Magnesium mit Titangelb

Experiment4 Nachweis von Sulfat

Experiment5 lodat-Nachweis in iodiertem Speisesalz

Experiment6 Fluoridnachweis

Experiment 7 Nachweis von Kalium

Experiment8 Nachweis von Silikat

Experiment9 Nachweis von Phosphaten

Experiment10 Nachweis der Brom-Salze im »Original Totes Meer Bade-Salz«

Experiment11 Synthetische Badesalze – neutral oder basisch

Experiment12 Badesalz-Ingredientien-Reaktion mit Kaliumpermanganat

4. Analysen mit einem historischen chemischen Probierkabinett

4.1 »Die Aechtheit pharmaceutischchemischer Zubereitungen bey Visitation der Apotheken zu entdecken«

Experiment 1 Borsäure

Experiment 2 Kaliumcarbonat

Experiment 3 Ammoniumcarbonat

Experiment 4 Hirschhornsalz

Experiment 5 Materialien Ammoniumchlorid

Experiment 6 Natriumsulfat – Glaubers Wundersalz

Experiment 7 Kaliumacetat

Experiment 8 Magnesiumsulfat

4.2 Mineralwasseranalytik und künstliche Mineralwässer

Experiment 9 Zur Enteisenung von Mineralwasser

Experiment 10 Hohe Calciumgehalte im Mineralwasser – ohne freie Kohlensäure

Experiment 11 Das Verhalten von Mangan(II)-Ionen im Mineralwasser

5. Alltagschemie und Tintenchemie

5.1 Alltagschemie – Säuren und Laugen (in der Zukunftswerkstatt)

Experiment 1 Sauer – neutral – basisch: Rotkohlsaft als Indikator

Experiment 2 Andere Säure-Base-Indikatoren und ihre Geschichte

Experiment 3 Metalle lösen sich in Säuren

Experiment 4 Aluminium löst sich auch in Laugen

Experiment 5 Der spezifische Säurerest in Salzen – Nachweisreaktionen (Carbonat, Sulfat, Chlorid und Phosphat)

Experiment 6 Flüchtige Säuren

Experiment 7 Die anorganische Säure aus Kohlenstoff

Experiment 8 Fruchtsäuren entdecken

Experiment 9 Ungesättigte organische Säuren

Experiment 10 Säuren als Kalklöser – und der Saure Regen

Experiment 11 Die schweflige Säure im Haushaltsessig

Experiment 12 Reaktionen der Salicylsäure mit einem Eisen(III)salz

Experiment 13 Brausepulver – selbst hergestellt

5.2 Tintenchemie (in der Kinderwerkstatt)

Experiment 1 Schwarze Tinte

Experiment 2 Rote Fuchsintinte

Experiment 3 Carmintinte

Experiment 4 Orangefarbene Tinte

Experiment 5 Violette Tinte

Experiment 6 Indigocarmin-Tinte

Experiment 7 Grüne Tinte

Experiment 8 Zur Stabilität der Tinten – Fleckenentfernung für die Praxis

Tintenfarbstoffen analytisch auf der Spur

Experiment 9 Trennungen der Farbstoffe aus Faserschreibern auf Papier – 1. Variante

Experiment 10 Trennung der Farbstoffe aus Faserschreibern auf Papier – 2. Variante

Experiment 11 Trennung der Farbstoffe aus Faserschreibern – 3. Variante

Experiment 12 Dünnschicht-Chromatographie an Aluminiumoxid

6. Vom Getreide zum Brot Experimente um Backmittel und Zutaten

Museum der Brotkultur Ulm

Aus der Geschichte des Brotbackens

Aus dem »Brockhaus« von 1837

Brot – Definition im Brockhaus (seit 1796) Ausgabe 2001 – zum Vergleich

Das Brotsortiment heute

Die Vorgänge beim Brotbacken

Experiment 1 Hefe und Gärung

Experiment 2 Teigauftrieb

Experiment 3 Mehlsorten

Experiment 4 Backoblaten

Experiment 5 Stärkeabbauprodukte – Beispiel Maltodextrine

Experiment 6 Stärkeverkleisterung

Experiment 7 Mineralstoffe im Mehl

Experiment 8 Kleber-Nachweis

Experiment 9 Backpulver – von Liebig bis heute

Literatur

7. Bausteine des Lebens – Experimente mit Kalk und Naturfarbstoffen

7.1 Kalk als Baustein des Lebens

Experiment 1 Goethes Experiment mit Kalk und Schwefelsäure im Roman Die Wahlverwandtschaften

Experiment 2 Die verschiedenen Formen des Kalks: Eierschale, Muschel, Perlmutt, Kreide, Marmor – Verhalten in Essigsäure

Experiment 3 Gips und Schulkreide – Verhalten im Zitronensäurebad (Entkalker)

Experiment 4 Betrachtungen unter dem Mikroskop: Kristallformen

Experiment 5 Calcium im Mineralwasser (Ausfällung mit Soda)

Experiment 6 Auflösung von Calciumcarbonat in Kohlensäure (Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht) – mit und ohne Indikator

Experiment 7 Gebrannter Kalk (Vergleich mit Kalk)

Experiment 8 Kalkwasser

Experiment 9 Kalkstein und »Kalklöser« – ein Alltagsproblem

Experiment 10 Mörtel – Baustoff, Vorgang des Abbindens

Experiment 11 Kalk als Düngemittel

Experiment 12 Kalkseifen

Experiment 13 Kalkfarben

7.2 Naturfarbstoffe im chemischen Experiment (für Lippenstift und Gummibärchen)

Experiment 1 Anthocyane im Rotkohlsaft – das vegetabilische Chamäleon

Experiment 2 Betenrot in Gummibärchen

Experiment 3 Chlorophylle und Xanthophylle im Blattgrün

Experiment 4 Safran oder Curcuma? Nachweis einer Verfälschung

Experiment 5 Die Geschichte vom Lackmus

Experiment 6 Carotinoide – nicht nur im Karottensaft (Beispiel: Paprika)

Experiment 7 Blauholz und seine Färbestoffe

Experiment 8 Alizarin und Alaun zum Färben

Experiment 9 Indigo – eine schnelle Synthese aus seiner pflanzlichen Vorstufe

Historisches

Experiment 10 Vom Indigo zum Indigocarmin

Experiment 11 Purpur aus Schnecken – oder Murexid

Experiment 12 Anthra- und Naphthochinone – im Rhabarber und im Sennesblättertee

Experiment 13 Morin – der Farbstoff des Gelbholzes

Experiment 14 Gallotannine und ihre Reaktion mit Eisensalzen

Experiment 15 Carmin – der Farbstoff der Cochenille-Schildlaus

Experiment 16 Hennafarbstoffe

Literatur

Index

Chemie macht Spaß!

G. Schwedt

Chemische Experimente in Schlössern, Klöstern und Museen

Aus Hexenküche und Zauberlabor 2002, ISBN 3-527-30669-2

G. Schwedt

Experimente mit Supermarktprodukten

Eine chemische Warenkunde Zweite, aktualisierte und korrigierte Auflage 2003, ISBN 3-527-30988-8

G. Schwedt

Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten

Das Periodensystem als Wegweiser 2003, ISBN 3-527-30809-1

F. R. Kreißl, O. Krätz

Feuer und Flamme, Schall und Rauch

Schauexperimente und Chemiehistorisches 1999, ISBN 3-527-29818-5

H. W. Roesky, K. Möckel

Chemische Kabinettstücke

Spektakuläre Experimente und geistreiche Zitate 1996, ISBN 3-527-29426-0

Prof. Dr. G. Schwedt

Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Technischen Universität

Paul-Ernst-Str. 4

38678 Clausthal-Zellerfeld

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Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek

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© 2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

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Print ISBN 9783527308101

Epdf ISBN 978-3-527-66280-7

Epub ISBN 978-3-527-66279-1

Mobi ISBN 978-3-527-66278-4

Vorwort

Seit mehr als 200 Jahren bilden Experimentierbücher den Schlüssel zur Beschäftigung mit den sich rasch entwickelnden Naturwissenschaften – sie tragen auch zur Popularisierung der Chemie bei.

In einer Ausstellung im Deutschen Museum München wurden 2002/2003 unter dem Titel »›Zur Belustigung und Belehrung‹ Experimentierbücher aus zwei Jahrhunderten« 56 ausgewählte Werke gezeigt. (Katalog Helmut Hilz und Georg Schwedt, GNT-Verlag/Deutsches Museum, Berlin/München/Diepholz 2002)

Als Einleitung haben wir unter der Überschrift »Experimentierbücher – Schlüssel zur Popularisierung der Naturwissenschaften« u.a. geschrieben:

»Das Popularisieren einer Wissenschaft wurde von dem Philosophen Friedrich Nietzsche (1844–1900) als das ›berüchtigte Zuschneiden des Rocks der Wissenschaft auf den Leib des gemischten Publikums‹ (1874) verspottet. Der Baseler Kunsthistoriker Jacob Burckhardt (1818–1897) hatte dagegen wenige Jahre zuvor in einem Kolleg ein anderes Verständnis der Vermittlung von Wissenschaft zum Ausdruck gebracht: ›In den Wissenschaften kann man nur noch in einem begrenzten Bereich Meister sein, nämlich als Spezialist … Soll man aber nicht die Fähigkeit der allgemeinen Übersicht, ja der Würdigung derselben einbüßen, so sei man noch an möglichst vielen anderen Stellen Dilettant.‹

Die Kernaussage hat heute – über hundert Jahre nach dem Kolleg Burckhardts – mehr denn je ihre Richtigkeit. Der Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft wird inzwischen von allen Wissenschaftsorganisationen unter der Federführung des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft gefordert und gefördert.«

Bereits 1779 erschien im Verlag des Friedrich Nicolai (1733–1811) das Werk Johann Martius Unterricht in der natürlichen Magie, oder zu allerhand belustigenden und nützlichen Kunststücken. Nicolai gilt als ein Vermittler im gelehrten und literarischen Leben der Spätaufklärung und war einer der führenden Persönlichkeiten des deutschen Buchhandels. 1783 bis 1787 gab Johann Samuel Halle (1727–1810), Professor für Geschichte in der Kadettenanstalt Friedrich des Großen, seine vierbändige Magie, oder, die Zauberkräfte der Natur, so auf den Nutzen und die Belustigung angewandt worden heraus. Wichtigste Ziele waren ihm die »Befriedigung der Wissbegierde« und die »vernünftige Belustigung« sowie die Tatsache, dass der Autor die Versuche erprobt, neueste Versuche berücksichtigt und trotz aller Wissenschaftlichkeit das »Wunderbare« nicht aus den Augen verloren hat. Wir würden heute formulieren, dass es ihm auf die Phänomene im Zusammenhang mit der praktischen Anwendung ankam.

Der erfolgreichste Experimentierbuchautor auf dem Gebiet der Chemie war in den 1930er Jahren wie auch in der frühen Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg der württembergische Chemielehrer Hermann Römpp (1901–1964). Sein Name ist bis heute mit dem führenden Chemie-Lexikon, dem Römpp, verbunden. Mit seinen Bestsellern Chemie des Alltags (1936), Chemische Experimente die gelingen (1939) und Organische Chemie im Probierglas (1940) erreichte er ein breites Publikum. Die von ihm beschriebenen Experimente waren jedoch häufig nicht ungefährlich.

Mit Beginn der 1970er Jahre verschwanden diese Bücher, auch aufgrund der einsetzenden Umweltschutzbewegung, vom Markt. Die Folge war aber auch ein gegenüber früheren Generationen verringertes Verständnis für die Grundlagen (und auch für die Wurzeln) der Chemie. Dafür entwickelte sich ein umfangreiches Sortiment an Taschenbüchern, in denen die negativen Auswirkungen chemischer Stoffe im Alltag dargestellt wurden.

Im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts entstand eine neue Art von Experimentierbüchern, in denen auf spielerische Weise einfache Experimente (auch mit Show-Effekten) vermittelt werden. Die Experimentierbücher unserer Zeit sollten zweierlei Ziele verfolgen, die sich auf angenehme Weise miteinander verbinden lassen: die Experimente sollen unterhaltend und belehrend zugleich sein – und sie sollen möglichst ungefährlich sein, was die meisten Versuche in den Experimentierbüchern bis in die Zeit von Hermann Römpp nicht waren. Es gilt aber auch heute noch die Aussage eines adeligen Alchemisten, des Grafen Wolfgang II. von Hohenlohe in Schloss Weikersheim um 1600: sie sollen Lust machen zu eigenen chemischen Experimenten (nach: Helmut Hilz und Georg Schwedt – s.o. – aus dem Text des Ausstellungskataloges).

Im Jahre 2000 zeichnete der »Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft« mein Projekt Chemische Experimente mit Supermarktprodukten im Rahmen seines 1999 ausgeschriebenen Förderprogramms PUSH (public understanding of science and humanities) mit einem Preis aus: Daraus entwickelte ich das Clausthaler SuperLab als Schülermitmachlabor im Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Technischen Universität Clausthal und das Buch Experimente mit Supermarktprodukten. Eine chemische Warenkunde (2001). 2003 erschien eine 2. Auflage und ein weiteres Buch zum Thema mit dem Titel Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten. Das Periodensystem als Wegweiser. Ausgewählte Experimente mit Supermarktprodukten wurden auch in dem im Jahr der Chemie 2003 durch Deutschland tourenden »Chemie-Truck« durchgeführt.

2002 erhielt mein Projekt Chemische Experimente in Schlössern, Klöstern und Museen ebenfalls einen Preis des Stifterverbandes. Insgesamt konnte ich 50 Experimentalvorträge an 30 Orten in den Bundesländern Brandenburg, Berlin, Mecklenburg-Vorpommern, Niedersachsen, Hessen und vor allem Baden-Württemberg (Schwerpunkt des Förderpreises) mit zusätzlicher Förderung durch die »Stiftung Niedersachsen« und den »Fonds der Chemischen Industrie« durchführen. Es entstand das gleichnamige Buch mit dem Untertitel Aus Hexenküche und Zauberlabor.

Im Jahre 2003 erhielt ich eine finanzielle Förderung durch die »Robert Bosch Stiftung« in Stuttgart, durch die für sieben ausgewählte naturwissenschaftlich-technische Museen ihren Themenschwerpunkten entsprechende Experimentalprogramme entwickelt und erprobt werden konnten. Sie können ab 2004 von Museumspädagogen der jeweiligen Museen im Rahmen eigener Mitmachlabore, von Sonderführungen oder Sonderveranstaltungen angeboten werden. Die Museen werden in diesem Buch zusammen mit den Experimentalprogrammen ausführlich vorgestellt.

Alle Experimente in diesem Buch sind auf einfache Weise durchführbar. Alltagsprodukte werden vor allem in den Kap. 3, 5.1, 6 und 7.1 verwendet. Experimente mit farbigen Flammen sind in Kap. 1, mit feurigen Farben in Kap. 5.2 (Tintenchemie) und 7.2 (Naturfarbstoffe) zu finden.

Alle Projekte und Bücher verfolgen das Ziel, die Chemie als wesentlichen Teil unseres Alltags (»Supermarktprodukte«), unserer Kulturgeschichte (»… in Schlössern und Klöstern«) sowie der Technik- und Wissenschaftsgeschichte (»Museen«) zu vermitteln.

im Mai 2003

Georg Schwedt

1

Die Farben des Berges mit Feuer und Flamme

Weltkulturerbe Rammelsberg

Museum und Besucherbergwerk,

Bergtal 19, D-38640 Goslar

Tel.: [phone], www.rammelsberg.de,

E-Mail: [email protected]

Übertage:

Kulturhistorische Daueraustellung im ehemaligen Magazingebäude und Grubenbahnhof, Rammelsberger Erdgeschichte (Geologie und Mineralogie) im Gebäude der Erzaufbereitung, wechselnde Ausstellungen zur Industriekultur in der Kraftzentrale, Museumsveranstaltungen in Schlosserei und Schmiede.

Untertage (Temperatur im Berg ca. + 12 °C):

Der im 12. Jahrhundert aufgefahrene (»Abenteuer Mittelalter«) mit farbenprächtigen Mineralen (Vitriole), der (200 Jahre alt mit gewaltigen