Die Experimente zur Chromatographie verdeutlichen die Bedeutung der Trennmethode und geben Denkanstöße zu anderen Themenbereichen - bis hin zur DNA-Analyse oder dem Nachweis von toxischen Verunreinigungen oder Fremdsubstanzen in Modedrogen. Vor den praktischen Übungen werden mit einem Tabellenkalkulationsprogramm (hier Excel) die Verteilungsvorgänge bei der Dünnschichtchromatographie (Austauschvorgänge zwischen mobiler und fester Phase) mathematisch modelliert und grafisch dargestellt.
Dünnschichtchromatographie - Farbstoffe, Schmerztabletten
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In dieser Unterrichtseinheit für das Fach Chemie beschäftigen sich die Lernenden im Rahmen von spielerischen Versuchen mit der Dünnschichtchromatographie. Die Lernenden trennen zunächst die Farben von Faserstiften und untersuchen anschließend mithilfe von Referenzsubstanzen die Inhaltsstoffe gängiger Schmerztabletten. Ergänzende Excel-Modelle helfen dabei, das multiplikative Gleichgewicht bei der Chromatographie besser zu verstehen.
- Chemie / Natur & Umwelt
- Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
- etwa 4 Unterrichtsstunden (ohne Projektarbeiten)
- Video, Arbeitsblatt, Arbeitsblatt interaktiv, Software
- 1 Arbeitsmaterial
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Unterrichtsablauf
Inhalt
1. Stunde: Chromatographie - eine revolutionäre Technik
In der ersten Stunde setzten die Lernenden sich mit allgemeinen Hinweisen zur Dünnschichtchromatographie auseinander.
45 Minuten2. Stunde: Mathematische Simulation der multiplikativen Verteilung
In der zweiten Stunde wird mit Excel-Dateien die multiplikative Verteilung von zwei zu trennenden Stoffen berechnet und in Diagrammform dargestellt.
45 Minuten3. Stunde: Chromatographie von Farbstoffgemischen
In der dritten Stunde folgt ein Einstieg in die Chromatographie-Praxis.
45 Minuten4. Stunde: Chromatographie von Schmerzmitteln
In der vierten Stunde analysieren die Lernenden die Bestandteile eines Schmerzmittels und nutzen das Internet, um die Medikamenten-Marke zu bestimmen.
45 MinutenMögliche Zusatzaufgaben
Die Lernenden können weitere Versuche zur Trennung von Pflanzenfarbstoffen durchführen. Als Anknüpfungspunkt zu einem fachübergreifenden Projekt bietet sich im Zusammenhang mit der Chromatographie das Thema „Zusammensetzung von Modedrogen“ an.
45 Minuten
Didaktisch-methodischer Kommentar
- 1. Stunde: Chromatographie - eine revolutionäre Technik
Allgemeine Hinweise zur Dünnschichtchromatographie - 2. Stunde: Mathematische Simulation der multiplikativen Verteilung
Mit Excel-Dateien wird die multiplikative Verteilung von zwei zu trennenden Stoffen berechnet und in Diagrammform dargestellt. - 3. Stunde: Chromatographie von Farbstoffgemischen
Einstieg in die Chromatographie-Praxis: Hier finden Sie Hinweise zur Durchführung, Ergebnisbeispiele und eine ausführliche Versuchsanleitung für die Lernenden. - 4. Stunde: Chromatographie von Schmerzmitteln
Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Bestandteile eines Schmerzmittels und nutzen das Internet, um die Medikamenten-Marke zu bestimmen. - Weitere Versuchsvorschläge und Anregungen
Experimente zur Trennung von Pflanzenfarbstoffen
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Alle Simulationen, Informations- und Arbeitsblätter, eine Gefahrstoffliste mit Infos zur Laufmittelzusammensetzung sowie sämtliche Grafiken und Fotos in einem Rutsch
Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- verstehen das Grundprinzip der Chromatographie und können die Verteilung von Stoffen zwischen verschiedenen Phasen erklären.
- identifizieren die Bestandteile von Schmerztabletten mithilfe von Referenzsubstanzen und grenzen mögliche Produkte anhand ihrer Inhaltsstoffe ein.
- führen chromatographische Versuche mit verschiedenen Stoffgemischen, beispielsweise mit Paprika-, Curry- und Blattfarbstoffen, sachgerecht durch.
- können ausgewählte Rechenwege zur Berechnung von Konzentrationen nachvollziehen und Zusammenhänge zwischen Verteilungskoeffizient und Stoffverteilung erklären.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- nutzen eine vorgegebene Excel-Datei, um die Verteilung von Farbstoffen bei unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten zu simulieren.
- lesen und interpretieren die in Excel dargestellten Grafiken und leiten daraus Auswirkungen unterschiedlicher Verteilungskoeffizienten ab.
- recherchieren im Internet gezielt zu den Inhaltsstoffen von Schmerzmitteln und nutzen die gefundenen Informationen, um untersuchte Präparate möglichen Markennamen zuzuordnen oder die Auswahl einzugrenzen.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- arbeiten bei der Durchführung von Experimenten verantwortungsvoll und sorgfältig zusammen.
- vergleichen und diskutieren ihre Beobachtungen und Versuchsergebnisse und begründen unterschiedliche Ergebnisse sachlich.
- gehen beim Experimentieren verantwortungsbewusst mit Materialien, Geräten und chemischen Substanzen um.
Internetadressen
- Stephanie Weick, Rüdiger Blume, Uni Bielefeld: Farben auf Wanderschaft
Infos zur Chromatographie auf Professor Blumes Bildungsserver für Chemie
Über den Autor dieses Materials
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