Die Schülerinnen und Schüler untersuchen Stoffgemische und lernen die Begriffe „Reinstoff“ und „Stoffgemisch“ kennen. Sie werden zum eigenständigen experimentellen Erforschen naturwissenschaftlicher Phänomene ermuntert. Mit dieser Unterrichtseinheit sollen Schülerinnen und Schüler dazu befähigt werden, naturwissenschaftliche Projekte weitgehend selbstständig durchführen zu können. Die Lernenden untersuchen verschiedene Stoffgemische in praktischen Experimenten. Dabei werden sie vor das Problem gestellt ein vorliegendes Stoffgemisch in seine Bestandteile zu zerlegen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten die geeigneten Gerätschaften und dürfen dann ausprobieren. Begonnen wird mit der einfachen Auslese, gefolgt von Filtrieren und Trennen mit einem Magnete, dabei steigert sich nach und nach der Schwierigkeitsgrad. Im letzten Schritt experimentieren die Kinder selbst mit Reagenzglas und Brenner, um ein Gemisch zu erhitzen und es auf diese Weise in seine Bestandteile zu trennen. Entstanden ist diese Unterrichtseinheit im Rahmen der Initiative "Naturwissenschaftliche Erlebnistage" mit jährlich stattfindenden Präsentationstagen. Die Schülerinnen und Schüler können sich allein oder in Gruppen mit dem Thema beschäftigen, wobei die Gruppenarbeit bevorzugt werden sollte. Es bietet sich an, dass die Lernenden im Anschluss an ihre eigene Durchführung als Experten für andere auftreten. Zur Dokumentation erstellen sie einfache, übersichtliche Plakate, die den Versuchsablauf zeigen und mit Bildern illustrieren. Die Versuche führen sie dann mit anderen Schülerinnen und Schülern, die die Versuche noch nicht kennen, gemeinsam durch. Für diese Präsentation eignet sich der Rahmen der Naturwissenschaftlichen Erlebnistage. Hinweise zur Durchführung Verschiedene Versuche zum Thema Stofftrennung, die die Schülerinnen und Schüler eigenständig durchführen können, werden erläutert. Die Schülerinnen und Schüler sollen ihre naturwissenschaftlichen Kenntnisse und methodischen Fähigkeiten erweitern. anhand der angeeigneten Methoden eigene Versuche planen und durchführen. mit dem Brenner umgehen können, um Wasser von Salz zu trennen. die Versuche und Versuchsergebnisse dokumentieren und präsentieren. Thema Trennen von Stoffgemischen Autor Nicole Neumann Fach Sachkunde, Chemie, Biologie Zielgruppe Grundschule Klasse 3-4 Hauptschule Klasse 5-6 Realschule Klasse 5 Zeitraum etwa 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang für die Recherche; Präsentationsprogramm wie PowerPoint oder Ähnliches Material Laborbedarf: Bechergläser, Reagenzgläser, Reagenzglashalter, Brenner, Trichter, Rundfilter, Eisenspäne, Petrischale, Siedesteinchen, Schutzbrillen; Haushaltsmaterialien: verschiedene Döschen, mehrere Haushaltssiebe, Lupe, zu siebende Substanzen (Vollkornmehl, Salz, Erdboden, Nüsse, Linsen Senfkörner, Reis und Ähnliches), Löffel, Sand, Küchenrolle; der Umgang mit dem Gasbrenner sollte vertraut sein. Dieser Versuch eignet sich, um mit den Schülerinnen und Schülern den Begriff "Reinstoff" und "Stoffgemisch" zu erläutern. Den Lernenden werden Dosen ausgeteilt, in denen sich verschiedene Hülsenfrüchte befinden: Reiskörner, Senfkörner, Linsen, Nüsse, Bohnen und so weiter. Die Schülerinnen und Schüler erhalten die Aufgabe, Ordnung in dieses "Chaos" zu bringen. Anschließend wird geklärt, nach welchen Kriterien die Kinder sortiert haben. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten. Manche von ihnen sortieren zum Beispiel nach Farbe oder Größe. Wichtig ist, dass die Lösungen nicht falsch sind. Die Lernenden sollen letztlich aber den Unterschied zwischen Stoffgemisch und Reinstoff verstehen. Reinstoff Einheitliche Stoffe, die nicht mit anderen Stoffen gemischt sind, nennt man "Reinstoffe". Sie bestehen aus gleichen Teilchen. Stoffgemisch Ein Stoffgemisch besteht aus verschiedenen Reinstoffen. Ein Stoffgemisch ist nicht einheitlich. Zunächst erhalten die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe, das Mehl mit einer Lupe zu betrachten, um die einzelnen Stoffe, die vielleicht mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind, zu identifizieren. Anschließend sollen sie selbstständig das Vollkornmehl in Schrot und Mehl trennen. Die Bodenprobe wird in einem Becherglas mit Wasser vermischt und mit dem Löffel umgerührt. Die Lernenden setzten den Trichter auf den Erlenmeyerkolben und setzten den Rundfilter ein. Langsam gießen die Schülerinnen und Schüler das Schmutzwasser in den Filter. Der Vorgang kann nach Bedarf wiederholt werden. Die Kinder erhalten eine Petrischale, die ein Sand-Eisenspäne-Gemisch enthält. Mithilfe des Magneten sollen die Schülerinnen und Schüler nun das Gemisch trennen. Achtung: Unbedingt den Magneten mit einem Küchentuch einwickeln lassen, da sich die feinen Eisenspäne nur schwer bis gar nicht vom Magneten lösen und dieser unbrauchbar wird! Die Lernenden erhalten die Salz-Wasser-Lösung und überlegen, wie sie dieses Gemisch trennen können. Dazu erhalten sie die im rechten Kasten angegebenen Materialien. In das Reagenzglas werden Siedesteinchen gegeben, damit das Wasser nicht so leicht aus dem Reagenzglas spritzt. Die Schülerinnen und Schüler setzten sich Schutzbrillen auf. Während das Gemisch erhitzt wird, ist darauf zu achten, dass die Kinder das Reagenzglas leicht hin und her bewegen und die Öffnung nie auf Personen richten, da das heiße Wasser herausspritzen kann. Das Wasser verdampft und im Reagenzglas bleibt das Salz zurück. Die Kinder können unter Anleitung der Lehrkraft überlegen, ob ihnen ein Beispiel zur Salzgewinnung dazu einfällt. In manchen Ländern nutzt man die Verdunstungskraft der Sonne und lässt Meerwasser in flachen Becken verdunsten, bis das Salz auskristallisiert, das man anschließend "erntet". Die Schülerinnen und Schüler bekommen die Aufgabe im Internet nach Informationen zum Thema "Reinstoff" und "Stoffgemisch" zu suchen. Ziel ist es, Beispiele für Reinstoffe und Stoffgemische zu finden. Außerdem sollen die Schülerinnen und Schüler recherchieren, ob sie noch weitere Trennverfahren von Stoffgemischen finden. Zur Dokumentation bietet es sich an, dass die Gruppen einfache, übersichtliche Plakate zu ihren Versuchen erstellen. Es wäre aber auch denkbar, dass die Schülerinnen und Schüler am Computer kleine PowerPoint-Präsentationen erstellen, in denen die Durchführung der Versuche in kleinen Schritten dargestellt wird. Diese Präsentationen könnten dann an Schülerinnen und Schüler einer anderen Schule weitergeleitet werden. Mithilfe einer Plattform wie lo-net² können sich die Lernenden der beiden Schulen austauschen und über ihre Erfahrungen berichten.

In dieser Unterrichtssequenz zum Themenbereich "Mischen und Trennen" lernen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Trennverfahren in Schülerversuchen kennen und trainieren das sichere Experimentieren. Einfache Trennverfahren gehören zu den Grundlagen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Sie tauchen in vielen chemischen Versuchen auf und sind Voraussetzung für das Verständnis komplexerer Vorgänge. In der Unterrichtseinheit "Reinstoffe, Stoffgemische und einfache Trennverfahren im Anfangsunterricht" erfahren die Lernenden durch eigenes Handeln und genaues Hinschauen den Unterschied zwischen Reinstoffen und Stoffgemischen. Anschließend arbeiten sie über mehrere Stunden in Stammgruppen zusammen, um verschiedene einfache Trennverfahren kennenzulernen. Dabei kommt es nicht nur auf die Durchführung der Trennverfahren an, sondern auch auf die Sicherheit bei Versuchen, die Beachtung der Versuchsanleitungen und die Zusammenarbeit in einer Gruppe. Das Thema "Trennverfahren" im Chemie-Unterricht Trennverfahren gehören zu den ersten Themen im Anfangsunterricht und können sehr handlungsorientiert bearbeitet werden, da die fachlichen Inhalte überschaubar und verständlich sind, das Gefahrenpotential niedrig ist und die Lernenden gleichzeitig an eine sichere und konstruktive Gruppenarbeitsweise herangeführt werden. Vorkenntnisse Das Untersuchen und Erkennen von charakteristischen Stoffeigenschaften sowie die wichtigsten Laborgeräte müssen den Schülerinnen und Schülern bekannt sein. Sicherer Umgang mit dem Gasbrenner und Kenntnis der Sicherheitsregeln im Chemieraum werden vorausgesetzt. Didaktische Analyse Der Unterschied zwischen Reinstoffen und Stoffgemischen ist den Lernenden grundsätzlich bekannt, wenn auch nicht bewusst. Sie kennen einen großen Teil der verwendeten Stoffe und Trennverfahren aus ihrem Alltag, zum Beispiel vom Kochen und von der Mülltrennung. Die Betonung der Eigenaktivität sowie die verständlichen Inhalte der Unterrichtseinheit motivieren die Schülerinnen und Schüler zur Mitarbeit. Methodische Analyse Die Gruppenarbeit wird durch die Lehrkraft anfangs eng begleitet. Durch die wiederholten Abläufe über mehrere Stunden entsteht eine Ritualisierung und wachsende Selbstständigkeit bei den Lernenden. Die deutlich beschriebenen Aufgaben und Versuchsanleitungen beugen Verständnisproblemen vor; lange Erklärungsphasen durch die Lehrkraft können so vermieden werden. Umgang mit Fachwissen Die Schülerinnen und Schüler nennen Ordnungsprinzipien für Stoffe und teilen diese aufgrund ihrer Zusammensetzung in Reinstoffe und Stoffgemische ein. nutzen charakteristische Stoffeigenschaften zur Unterscheidung beziehungsweise Identifizierung von Stoffen. Erkenntnisgewinnung Die Schülerinnen und Schüler planen einfache Versuche zur Trennung von Stoffen in Stoffgemischen und führen sie sachgerecht durch. Kommunikation Die Schülerinnen und Schüler erstellen einfache Zeichnungen von Versuchsaufbauten. übernehmen Initiative und Verantwortung in Kleingruppen und erfüllen diese im verabredeten Zeitrahmen. lesen Texte mit chemierelevanten Inhalten Sinn entnehmend. Bewertung Die Schülerinnen und Schüler nennen geeignete Maßnahmen zum sicheren und umweltbewussten Umgang mit Stoffen und setzen diese um. beurteilen Trennverfahren nach ihrer Angemessenheit.