#chemieunterricht #chemie #schule

Andere Länder, andere Münzen. Glänzt die 5 Jiao-Münze aus China nicht herrlich goldgelb? Wir wissen natürlich, dass nicht alles Gold ist, was glänzt. Vielleicht sollten Sie das auch Ihren Schülern näher bringen, um sie auf das Berufsleben vorbereiten.

Lassen Sie Ihre Schüler in der letzten Chemiestunde vor Weihnachten doch die rot-bräunliche 2-Euro-Cent-Münze versilbern und vergolden.

Achtung Haftungsausschluss

Führen Sie dieses Schülerexperiment nicht ohne Risikobewertung und Gefährdungsabschätzung für Ihre Lerngruppe durch! Beachten Sie insbesondere die GHS-Einstufungen für Zinkstaub!

Schritt 1: „Versilbern“

Das Schülerexperiment besteht aus zwei Phasen. In einem ersten Schritt erhitzen die Schüler eine oder mehrere gereinigte 2-Euro-Cent-Münze (geht auch mit einer 5-Cent-Münze) in einer Natronlauge mit Zinkpulver vorsichtig bis zum Sieden. Dadurch wird die Kupfermünze (Cu, für Kupfer) mit Zink (Zn) überzogen (Abb. 1) Die Schüler spülen die grobe Zinkschicht kurz mit (dest.) Wasser ab. Die Münze verfärbt sich und bekommt einen silbernen Glanz, die Münze wird ,,versilbert“ (Abb. 2).

Schritt 2: „Vergolden“

In einem zweiten Schritt Münze erwärmen die Schüler die Münze mit Hilfe einer Tiegelzange in der Brennerflamme. Die Münze darf dabei nicht glühen. Dabei drehen sie die Münzen regelmäßig im Feuer. Nach kurzer Zeit verwandelt die Münze ihre silbrige Oberfläche in goldgelben Glanz! (Abb. 3). Beim Erhitzen erhält die silber-glänzende Münze eine gold-glänzende Oberfläche die Münze wird „vergoldet“. Tatsächlich findet hier aber eine andere Reaktion statt.

Nicht-technische Erläuterung

Kupfer (Cu) und Zink (Zn) sind Metalle. Eine Mischung aus einem oder mehreren reinen Metallen bezeichnen wir als Legierung. Legierungen sind zugleich homogene Stoffgemische, die einzelnen Bestandteile sind weder mit dem bloßen Auge noch mit optischen Hilfsmitteln wie Lupe oder Mikroskop zu erkennen.

Legierungen haben andere Eigenschaften als ihre Ausgangsmetalle. Sie sind fester, härter, korrosionsbeständiger und haben i.d.R. eine andere Farbe.

In unserem Experiment verbinden sich die Ausgangsmetalle Kupfer und Zink zu der Legierung Messing. Anders herum ausgedrückt:

Messing ist eine Verbindung der beiden Metalle Kupfer und Zink.

Zinngießen bietet eine perfekte Kombination aus Methodenerwerb (Schmelzpunkt experimentell bestimmen) und Aha-Effekt für die letzte Chemiestunde vor den Weihnachtsferien.

Beim Zinngießen wechselt Zinn zunächst durch Erhitzen vom festen (s, für solid) in den flüssigen (l, für liquid) Aggregatzustand.

Statt einer Kerze wie im handelsüblichen Set verwenden die Schüler einen Gasbrenner. Erhitzt wird in einem Verbrennungstiegel (statt Löffel im Set). Die Menge von 2-3 Gramm Zinn. behalten wir bei. Mit einem Temperaturmessgerät (Infrarotmessung der Oberflächentemperatur) bestimmen die Schüler iterativ einen Näherungswert für den Schmelzpunkt von Zinn. Sie messen unmittelbar nachdem sie die vollkommen flüssige Schmelze vom Feuer genommen haben (die Messung ergibt circa 280-290°C).

Sie beobachten nun, wie die Schmelze wieder erstarrt und messen erneut, sobald die Oberfläche des Zinn wieder in den festen Aggregatzustand übergeht. Aus den Messwerten bestimmen Sie ein Intervall, innerhalb dessen die tatsächliche Schmelztemperatur von Zinn liegt (232°C). Abschließend vergleichen Sie ihren Näherungswert mit dem Wert aus dem Tafelwerk.

Und zum Schluss kommt der Gag: die Schüler schmelzen das Zinn ein weiteres Mal und lassen die Schmelze in eine mit Wasser gefüllte pneumatische Wanne gleiten. Die entstehenden Figuren (siehe Foto), sagen nach antiker Überlieferung die Note in der nächsten Klassenarbeit voraus ;). Die beiden Videos zeigen das ganze Experiment in Kurzform.

P.S. die Einheit für die Temperatur Grad Celsius (°C) wurde vor 300 Jahren vom Schweden Anders Celsius erfunden (kein Scherz).