Der Beitrag stellt Material zum Experimentalvortrag „Flüssiger Stickstoff im Chemieanfangsunterricht“ zur Verfügung. Der Vortrag wurde auf der 38. Fortbildungs- und Vortragstagung der Fachgruppe Chemieunterricht (FGCU), eine Fachgruppe der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh), in Osnabrück gehalten.
Herzlichen Dank an dieser Stelle für die perfekte Organisation und das schöne Rahmenprogramm, das von Prof. Beeken, Didaktik der Chemie, Universität Osnabrück, mit seinem Team auf die Beine gestellt worden ist.
Intention des Vortrags
Flüssiger Stickstoff hat ein solch hohes Motivationspotential, dass er zu schade ist, am Ende des Schuljahres für das Einfrieren von Wiener Würstchen oder das Zerschlagen von Gummischläuchen verwendet zu werden.
Wie flüssiger Stickstoff beschafft und für Wochen aufbewahrt werden kann, welche Materialien im Umgang mit flüssigen Stickstoff verwendet werden und wie vielfältig Versuche für den Anfangsunterricht in Demonstration und Schülerübung sein können, das beschreibt dieser Vortrag.
Materialien
Der Powerpoint-Vortrag kann hier in einer leicht überarbeiteten Version heruntergeladen werden:
Flüssiger Stickstoff im Anfangsunterricht
Im Experimentalvortrag wurde eine Reihe von Versuchen vorgestellt, die in folgender Tabelle heruntergeladen werden kann. Zusätzlich sind noch weitere Versuch mit flüssigem Stickstoff enthalten:
| Versuch | Stichworte | Materialien |
|---|---|---|
| Aggregatzustände Chlor | 9, Aggregatzustände, Bindung, Zwischenmolekulare Kräfte | |
| Erdbeereis | 5-13, Motivation, Schulfest | |
| Flüssiger Sauerstoff | 8, Aggregatzustände, CASSY, Chemische Reaktion | CASSY_Labx: Messung tiefer Temperaturen |
| Flüssiger Sauerstoff aus der Luft | 8, Aggregatzustände, Chemische Reaktion | |
| Flüssiger Stickstoff-Demo | 8, 9, Aggregatzustände, Zwischenmolekulare Kräfte | |
| Fraktionierte Destillation | 8, 9, Aggregatzustände, Trennmethoden, Zwischenmolekulare Kräfte | |
| Master of Hellfire | 8, Alltag, Aggregatzustände, Show, | Bild: Master of Hellfire |
CASSY-Labx-Dateien können mit dem Programm CASSY-Lab 2 betrachtet und bearbeitet werden. Diese Art von Nutzung ist kostenlos und benötigt keine Freischaltung.
CASSY-Lab 2 Download
Technik der Temperaturmessung
Mit einem NiCr-Ni-Temperaturfühler (Fühlerrohr 3 mm) kann die tiefe Temperatur von flüssigem Stickstoff gemessen und so bei den Schülern Respekt beim Umgang mit dieser Substanz erzeugt werden:
Video: Temperaturmessung Flüssiger Stickstoff
Der NiCr-Ni-Temperaturfühler wurde nicht kalibriert, er ist außerdem am Rande seines Messbereichs, so dass der Literaturwert nicht immer erreicht wird (in diesem Fall Abweichung um 1 °C). Der große Messbereich von – 200 bis + 1300 °C ist eine der großen Stärken digitaler Messwerterfassung gegenüber von Quecksilberthermometern. (- 36 bis + 360 °C).
Die Messung im Film wurde mit dem Messsystem von LD-Didactic, dem Mobile CASSY 2 WLAN, durchgeführt. Das Mobile CASSY 2 WLAN ist ein Gerät für den Unterricht und die Schülerübung mit einer eigenen, leuchtstarken Anzeige, so dass es auch, wie im Vortrag, ohne Computer genutzt werden kann.
Mobile-CASSY 2 WLAN
Die Filmaufnahme, Realobjekt zusammen mit dem Computerbildschirm, wurden mit dem Cynap von Wolfvision und einer Dokumentenkamera, ebenfalls von Wolfvision, hergestellt.
Hersteller des Dewars zur Lagerung von LN2
Der Dewar der Firma Taylor Wharton wird jetzt unter dem Namen einer neuen Firma vertrieben, die sich ICBiomedical nennt. Dort kann man den angegeben Dewar unter dem Namen 35LD LN2 Dewar erwerben.
Katalog ICBiomedical
Die Firma gibt eine statische Haltezeit von bis zu 152 Tagen an, danach ist er leer. Pro Tag verdunsten nur 0,23 L, dies kann aus der Arbeit mit dem Behälter am Armin-Knab-Gymnasium, Kitzingen, bestätigt werden. Die Behälter gibt es in verschiedenen Größen, der 35 L-Behälter hat aber die beste statische Haltezeit.
Für die Schule empfiehlt sich noch eine Entnahmevorrichtung zu beschaffen, da der Behälter aufgrund seiner Größe sehr schwer ist und nur mit zwei Personen gekippt werden kann.
Mit dem Behälter kann die Arbeitsweise, wie sie im Vortrag beschrieben wurde, in der Schule umgesetzt werden.