Oberstufe 11. bis 13. Klasse

Oberstufe: 11. bis 13. Klasse

Einfache Versuche zur Chemischen Reaktionskinetik

Es wird eine Einführung in die chemische Reaktionskinetik gegeben. Es werden einfache Reaktionen kinetisch mit verschiedenen Methoden und Messtechniken verfolgt. Die Auswertung setzt die Kenntnis der Exponentialfunktion voraus. Die Schüler lernen das Rechnen mit Konzentrationen und dem Lambert-Beerschen Gesetz.

Versuche zum Chemischen Gleichgewicht

Es wird das chemische Gleichgewicht und das Massenwirkungsgesetz besprochen. Die Gleichgewichtskonstante wird sowohl thermodynamisch als auch kinetisch (Geschwindigkeit der Einstellung eines Gleichgewichts) bestimmt. Mit dem Heberversuch in seiner kinetischen Ausführung wird experimentell der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit der Einstellung eines Gleichgewichts und der Hin- und Rückreaktion experimentell ermittelt. Die Auswertung setzt die Kenntnis der Exponentialfunktion voraus. Die Schüler lernen das Rechnen mit Konzentrationen und dem Lambert-Beerschen Gesetz.

Die Grignard-Reaktion

Es wird die Grignard-Reaktion als typische CC-Kupplungsreaktion behandelt. Experimentell wird ein Keton mit Ethylmagnesiumbromid zu einem Alkohol umgesetzt. Das Produkt wird fraktioniert destilliert und durch ein 1H- und ein 13C-NMR-Spektrum charakterisiert. Die Grundlagen der NMR-Spektroskopie werden kurz besprochen.

Synthese eines Esters

Es wird ein Ester (Aromastoff) synthetisert und durch fraktionierte Destillation im Vakuum gereinigt. Alternativ oder auch nebenbei kann Acetylsalicylsäure hergestellt und charakterisiert werden.

Reaktionskinetik & Mechanismus

Durch einfache und trickreiche Versuche werden die Geschwindigkeitsgesetze für die Jodierung von Aceton und für die Sulfitaddition an Aldehyde experimentell bestimmt. Ein Reaktionsmechanismus wird auf der Basis des ermittelten Geschwindigkeitsgesetzes postuliert. Die Zwischenprodukte werden erarbeitet. Es wird Peroxonitrit als Zwischenprodukt bei der Oxidation von salpetriger Säure mit Wasserstoffperoxid abgefangen.

Grundlagen der Kernmagnetischen Resonanzspektroskopie (nur Theorie)

Es wird eine Einführung in die NMR-Spektroskopie gegeben (nur Theorie). Dies sollte über zwei Tage verteilt geschehen (ca. 5-6 Schulstunden). Es werden Beispiele besprochen. Die Schüler sollen lernen, einfache Spektren zu interpretieren. Eine Führung zu einem NMR-Gerät gehört dazu.

Wasserdampfdestillation

Die Wasserdampfdestillation ist eine Methode, mit der etherische Öle aus Pflanzenmaterialien gewonnen werden können.

Im Versuch führen die Schülerinnen und Schüler eine Wasserdampfdestillation von Kamillen- oder Schafgarbeblüten durch und gewinnen

dabei das blaue Chamazulen. Bei Interesse kann das Thema „Aromatizität“ besprochen werden. Auf Anfrage könne auch andere

Pflanzen verwendet werden.

Arzneimittel

Es wird der Weg vom schon in der Antike bekannten Weidenrindenextrakt zum weltweit erfolgreichen Wirkstoff Acetylsalicylsäure (Aspirin) aufgezeigt. Zudem wird die Wirkungswiese von Schmerzmitteln thematisiert. Der praktische Teil umfasst die Synthese und den Nachweis von Acetylsalicylsäure sowie den Vergleich mit dem ebenfalls weitverbreiteten Schmerzmittel Paracetamol.

Kunststoffe

Es werden Versuche zur Chemie der Kunststoffe durchgeführt und theoretisch erläutert:

  • Herstellung eines Silanols und Vernetzung von Polysiloxanen zu dem viskoelastischen „Silly Putty“
  • Herstellung eines Nylon- und Perlon-Fadens
  • Eigenschaften von ausgewählten Kunststoffen wie zum Beispiel Polyacrylat („Superabsorber“, „Insta-Snow“), PET (Getränkeflaschen), Polystyrolbecher und Polymilchsäure (PLA)