Schülerinnen während des Experimentierens im Schülerlabor

Schülerlabor

Das Schülerlabor der Arbeitsgruppe Chemiedidaktik ist ein kostenfreies Angebot für interessierte Lerngruppen und Schulklassen aller Jahrgangsstufen und Schultypen. Je nach Altersstufe und Schwerpunktsetzung bietet ein Besuch in unserem Labor die Möglichkeit, naturwissenschaftliche Phänomene aus Umwelt und Alltag experimentell zu untersuchen sowie fachliche und praktische Kompetenzen ergänzend zum naturwissenschaftlichen Unterricht weiter auszubauen.
Schülerinnen während des Experimentierens im Schülerlabor
Foto: Christoph Worsch (Universität Jena)

HERZLICH WILLKOMMEN im Chemie-Schülerlabor Jena

Schülerin beim Befüllen einer Bürette (Praktikum "Titration")
Hinweis

Liebe Besucher/-innen,

aufgrund der aktuellen Entwicklungen und Beschlüsse zur Eindämmung des Corona-Virus bleibt unser Schülerlabor bis auf weiteres (voraussichtlich bis zum Ende des ersten Halbjahres im Februar 2022) geschlossen. Wir bitten um Ihr Verständnis!

Das Team der Arbeitsgruppe Chemiedidaktik Jena wünscht allen Schüler/-innen, Eltern und Lehrkräften weiterhin beste Gesundheit sowie eine besinnliche Adventszeit!

Hinweis

Wir möchten darauf hinweisen, dass das Angebot unseres Schülerlabores für die Gestaltung von Wandertagen oder anderen Freizeitaktivitäten weder vorgesehen noch erwünscht ist, sondern der Ergänzung des naturwissenschaftlichen Unterrichts dient.

Angebote für Kindergärten sowie für die Klassenstufen 1 bis 4

Bionik - Lernen von der Natur Inhalt einblenden

Der Traum vom Fliegen - welches Kind hat ihn nicht schon einmal geträumt? Auch der berühmte italienische Künstler, Philosoph und Ingenieur Leonardo da Vinci (1452 - 1519) träumte diesen Traum und konstruierte eine Flughilfe, die an das Vorbild des Vogelfluges angelehnt war. Nach den technischen Fortschritten der letzten Jahrhunderte erfüllte sich der Traum und auch der Mensch hat den Himmel heute erobert und fliegt, z.B. mit Flugzeugen, ganz selbstverständlich durch die Lüfte. Hierbei handelt es sich jedoch nur um eines von vielen Beispielen, wie Vorbilder aus der Natur unser Leben beeinflussen. Man denke an wasserabweisende Beschichtungen, den Salzstreuer oder den Klettverschluss. Vorbilder aus der Natur technisch nutzbar machen, ist der Kerngedanke der noch sehr jungen Disziplin Bionik (Biologie + Technik). Ausgehend von den Erfahrungen mit dem Lernset aus dem MNT- und NwuT-Unterricht, findet sich das Praktikum Bionik - Lernen von der Natur auch im Kanon der Schülerlaborangebote für Grundschulen wieder. Schwerpunktmäßig soll den Kindern hierbei die Rolle der Naturwissenschaften in unserem Alltag an konkreten Beispielen verdeutlicht werden. Dabei bedient sich das Set vordergründig spielerischer Zugänge und schenkt dem Spaß beim Erforschen bionischer Beispiele besonderes Augenmerk. Als Ziel gilt es weiterhin, das wissenschaftliche Beobachten sowie das praktische Arbeiten (psychomotorische Fähigkeiten) zu trainieren, um diese im späteren naturwissenschaftlichen Unterricht weiter ausbauen zu können.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • keine Vorkenntnisse nötig
Tarentola gomerensis Joger & Bischoff, 1983, der "Gomera-Gecko" (aufgenommen in Valle Gran Rey, La Gomera) Tarentola gomerensis Joger & Bischoff, 1983, der "Gomera-Gecko" (aufgenommen in Valle Gran Rey, La Gomera) Foto: Marcel Simon
Düfte & Duftstoffe Inhalt einblenden

Bei der Aufnahme von Informationen aus der Umwelt ist das Sehen für den Menschen  zweifelsfrei der wichtigste Sinn. Aber auch Hören, Schmecken, Fühlen und gerade das Riechen sollten keineswegs unterschätzt werden! Denn ein Duft kann auch beim Menschen ungeahnte Wirkungen entfalten: So verbinden wir mit bestimmten Gerüchen konkrete Situationen im Laufe unseres Lebens. Düfte entscheiden außerdem, ob wir uns zu einer anderen Person hingezogen fühlen oder wir uns eher von dieser distanzieren, getreu dem Sprichwort "Ich kann dich nicht riechen!". Und nicht zuletzt lässt uns so mancher Wohlgeruch buchstäblich das Wasser im Munde zusammenlaufen. Bei anderen Tieren und auch bei Pflanzen spielen Gerüche hingegen eine fundamentale Rolle, entscheiden über Freund oder Feind, evolutionären Erfolg oder Aussterben. Die chemische Sprache der Düfte gilt als die älteste Form der Kommunikation in der Natur überhaupt. Der Kurs Düfte & Duftstoffe nimmt die Kinder mit auf eine Entdeckungsreise in das Reich unseres Geruchssinns. Von der Duftstoffextraktion, über die Herstellung eigener Duftsticker bis hin zur Frage Wie schnell sich unsere Nase eigentlich an Gerüche gewöhnt? wird dieses Thema so auf spielerisch-experimentelle Weise erkundet.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • keine Vorkenntnisse nötig
Blüte von Tripleurospermum maritimum agg. Blüte von Tripleurospermum maritimum agg. Foto: Marcel Simon
Sinneswahrnehmung Inhalt einblenden

Mit großem Interesse und unstillbarer Neugier setzt sich der Mensch seit jeher mit Vorgängen in der ihn umgebenden Natur auseinander. In diesen Prozessen naturwissenschaftlichen Arbeitens spielen die menschliche Sinneswahrnehmung sowie das objektive Beobachten eine essentielle Rolle. Die Sinne ermöglichen so bereits kleinen Kindern durch Betrachten, Anfassen, Riechen, Hören sowie Schmecken erste Zugänge zur Erkundung von Naturphänomenen und somit auch ihrer eigenen Umwelt. In diesem Zusammenhang bietet sich der Kurs Sinneswahrnehmung nicht nur für den MNT-Unterricht, sondern bereits zum Sammeln erster naturwissenschaftlicher Erfahrungen im Vor- und Grundschulalter an. In diesem werden Versuche bearbeitet, die visuell und taktil reizvoll sind sowie zum Stellen von Fragen an die Natur anregen sollen. Die Kinder werden so altersgerecht an den Prozess wissen­schaftlichen Arbeitens herangeführt. Darüber hinaus adressiert das Praktikum auch die Förderung naturwissenschaftlicher Schlüssel­quali­fi­ka­tionen, z.B. des Beschreibens, des Messens oder Schlussfolgerns sowie nicht zuletzt die Aus­bildung psycho­moto­rischer Fähigkeiten.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • keine Vorkenntnisse nötig
Herzen (aufgenommen im Museum der Illusionen, Wien) Herzen (aufgenommen im Museum der Illusionen, Wien) Foto: Marcel Simon
Wasser-Boden-Luft Inhalt einblenden

Ausgehend von den Erfahrungen im MNT-Unterricht wurde der Lernzirkel Wasser-Boden-Luft auch als Angebot für Grundschulen, vor allem im Hinblick auf die Themenfelder "Wasser" und "Luft", grundlegend überarbeitet und um einige Versuche erweitert. Damit soll es den Kindern ermöglicht werden, Eigenschaften dieser Stoffe kennenzulernen und z.B. nach ihren Aggregatzuständen oder ihrem Aussehen (feste Körper, Flüssigkeiten, Gase) einzuordnen. Mit Hilfe von effektvollen und altersangemessenen Experimenten werden Erfahrungen mit naturwissenschaftlichen Gesetzmäßigkeiten, z.B. Dichte von Stoffen: Welche Materialien schwimmen, welche sinken im Wasser? oder Stoffeigenschaften aktiv von den Schüler/-innen erworben. So vermittelt der Lernzirkel einerseits die dahinter stehenden fachlichen Inhalte in einer kindgerechten Weise und führt andererseits spielerisch an Basiskonzepte der Naturwissenschaften und das wissenschaftliche Arbeiten heran: Die Kinder werden bewusst zur Bildung von Hypothesen/zum Stellen von Fragen animiert, angehalten, diese experimentell zu beantworten und es werden Freiräume gegeben, Versuchsbedingungen bewusst zu variieren.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • keine Vorkenntnisse nötig
Wasser, Boden und Luft (aufgenommen am Loch Tay, Schottland) Wasser, Boden und Luft (aufgenommen am Loch Tay, Schottland) Foto: Marcel Simon
Wunderbare Farben Inhalt einblenden

"Farben sind das Lächeln der Natur [...]" Leigh Hunt, 1784 - 1859. Sei es ein Regenbogen, ein Meer an bunten Blüten oder die farbliche Pracht, mit welcher sich die Laubbäume im Herbst einkleiden: Farben gehören zu den wohl faszinierendsten Erscheinungen der uns umgebenden Welt. Darum verwundert es auch kaum, dass das Thema "Farben" in so vielen Bereichen unserer Gesellschaft präsent ist, sei es in der Kunst, der Literatur, in den Naturwissenschaften oder auch in der Philosophie. So werden Farben verschiedenste Bedeutungen und Emotionen zugeschrieben: "rot vor Wut" oder auch "gelb vor Neid". Besonders Kinder sind von bunten Naturphänomenen begeistert und richten Fragen an die Natur: Wie entstehen Farben? oder Warum haben Dinge gerade diese Farben? Der Kurs Wunderbare Farben will einigen dieser Kinderfragen auf den Grund gehen und einen naturwissen-schaftlich-entdeckenden Zugang zu dieser Thematik schaffen. In diesem Praktikum können die Kunder mit Naturmaterialien verschiedene Farben selbst herstellen, Blattfarbstoffe extrahieren, diese untersuchen, mit Pflanzenfarben Textilien färben oder auch das Phänomen der Fluoreszenz entdecken.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • keine Vorkenntnisse nötig
Herbstliche Farbenpracht (aufgenommen in Wurzbach, Thüringen) Herbstliche Farbenpracht (aufgenommen in Wurzbach, Thüringen) Foto: Marcel Simon

Angebote für die​ Klassenstufen 5 und 6

Bionik - Lernen von der Natur Inhalt einblenden

Der Mensch beobachtet seit jeher die Natur, lässt sich von ihr inspirieren und versucht sie in ihrer Gestalt und ihrer Wirkungsweise nachzuahmen. Eines der berühmtesten Beispiele hierfür sind die Zeichnungen Leonardo da Vincis zur Konstruktion von Flugapparaten, die an das Vorbild des Vogelfluges angelehnt sind. Erst das Jahr 1960 war die Geburtsstunde der Bionik als eigenständige Disziplin. Bionik ist dabei ein Kofferwort, welches sich aus den Begriffen Biologie und Technik zusammensetzt. Heute finden wir eine Vielzahl alltäglicher Gegenständ bzw. Produkte, die an Vorbilder aus der Natur angelehnt sind, z.B. der Salzstreuer. Im Lernset Bionik - Lernen von der Natur wer­den den Schülerinnen und Schülern die Themen der noch jungen, interdisziplinären Wis­­sen­schaft nähergebracht. Durch die Bearbeitung von insgesamt elf Stationen, darunter beispielsweise zum Lotuseffekt, zu Faltungen in der Natur, zum Klettverschluss oder der Bienenwabe, soll den Schüler/-innen  ein Einblick in das Wesen der Bionik ermöglicht sowie die unmittelbare Verbindung zwischen Naturvorbildern und alltäglichen Produkten aufgezeigt werden.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • keine Vorkenntnisse nötig
Unreife Kapsel von Papaver somniferum L. Unreife Kapsel von Papaver somniferum L. Foto: Marcel Simon
MNT I - Sinneswahrnehmung Inhalt einblenden

Über alle Fachgrenzen der Natur­wissenschaften hinaus bilden der bewusste Umgang mit der mensch­­lichen Sinnes­wahr­neh­mung sowie ein ziel­gerichtetes und objektives Be­o­­bachten eine der Not­wen­digkeiten und Grund­festen des natur­­wissen­schaft­lichen Ar­beitens. Im Kurs Sinneswahrnehmung werden Versuche bearbeitet, die visuell und taktil reizvoll sind sowie zum richtigen Forschen anregen sollen. Die Schülerinnen und Schüler werden schrittweise mit der Art des wissen­schaftlichen Arbeitens vertraut gemacht. So stehen im Fokus dieses Lernzirkels, neben der Ausbildung der Fähigkeiten des Be­obachtens auch die Entwicklung der Schlüssel­quali­fi­ka­tionen des Beschreibens, Messens, des Schlussfolgerns und die Aus­bildung der psycho­moto­rischen Fähigkeiten. Damit eignet sich dieser Lernzirkel für den Einbau in den naturwissenschaftlichen Anfangsunterricht im Fach Mensch-Natur-Technik (MNT).

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • keine Vorkenntnisse nötig
Gewölbte Quadrate (aufgenommen im Museum der Illusionen, Wien) Gewölbte Quadrate (aufgenommen im Museum der Illusionen, Wien) Foto: Marcel Simon
MNT II - Aufbau von Stoffen Inhalt einblenden

"Dass ich erkenne, was die Welt // Im Innersten zusammenhält." Dieses berühmte Zitat aus Johann Wolfgang Goethes Faust. Der Tragödie erster Teil verdeutlicht, wie kein anderes, das Streben der Menschen um das Wissen zum Aufbau der Materie. Auch junge Schülerinnen und Schüler bringen unterschiedlichste Vorstellungen zu dieser Thematik mit in den naturwissenschaftlichen Anfangsunterricht. Für diesen, speziell für das Fach MNT, wurde  das Praktikum Aufbau von Stoffen entwickelt. Ähnlich wie in der Lerneinheit zum Thema "Sinneswahrnehmung", werden auch im vorliegenden Lernzirkel naturwissenschaftliche Arbeitsweisen, wie das Beobachten, das Untersuchen und vor allem das Experimentieren adressiert. Die damit verbundene praktische Tätigkeit soll die Schüler/-innen darüber hinaus an das selbstständig forschende Lernen in den Naturwissenschaften heranführen. Im Zentrum dieses Lernzirkels steht jedoch der Stoffbegriff sowie dessen Abstraktion auf Teilchenebene, unter Zuhilfenahme altersgerechter Modelle. So werden in den Experimenten Themen, wie z.B. Reinstoffe vs. Stoffgemische und Stofftrennung, angesprochen.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Begriffe "Körper" und "Stoff"
  • Vorstellungen zum Teilchenmodell (Kugelteilchenmodell)
Modelle zum Aufbau von Stoffen Modelle zum Aufbau von Stoffen Foto: Marcel Simon
MNT III - Wasser-Boden-Luft Inhalt einblenden

Wasser, Erde, Luft und Feuer - aus diesen Elementen bestehe, in jeweils bestimmten Mischungsverhältnissen, alles Irdische, so bereits die Vorstellung der griechischen Philosophen in der Vier-Elemente-Lehre. Diese wurzelt bereits in den Werken des Thales von Milet (624-546 v. Chr.) und behielt für die Chemie bis ins 17. jahrhundert eine zentrale Stellung bei. Sogar noch heute findet sich der Gedanke dieser "Grundelemente" in Esoterik, Kunst sowie Comics und Filmen, wie bei den Fantastic Four aus den Marvel-Comics, wieder. Der Kurs Wasser-Boden-Luft ermöglicht es den Schüler/-innen drei dieser "Elemente" aus naturwissenschaftlicher Perspektive mithilfe effektvoller und altersangemessener Experimente zu erkunden. Hierbei steht das Erfahrbarmachen der naturwissenschaftlichen Phänomene sowie der stofflichen Eigenschaften im Vordergrund. An den Stationen können typische Schülervorstellungen bearbeitet werden, die zu Lernhindernissen bei Schüler/-innen in Auseinandersetzung mit dem Teilchenmodell bei den Themenfeldern Wasser, Boden und Luft führen können.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Stoffbegriff
  • Vorstellungen zum Teilchenmodell
Wasser, Boden und Luft (aufgenommen bei Kingussie, Schottland) Wasser, Boden und Luft (aufgenommen bei Kingussie, Schottland) Foto: Marcel Simon
MNT IV - Nahrung & Ernährung Inhalt einblenden

"Vollwertig essen und trinken hält gesund, fördert Leistung und Wohlbefinden." - Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE). Es ist heute allgemeiner Konsens, dass eine ausgewogene Ernährung eine zentrale Rolle in der Gesunderhaltung des menschlichen Körpers einnimmt. Die Supermarktregale bieten den Konsumenten eine regelrechte Fülle unterschiedlicher Lebensmittel an: Welche sind gesundheitsförderlich? Was sollte man lieber nur in Maßen genießen? Empfehlungen geben hierbei Übersichten, wie der Ernährungskreis oder die bekannte Lebensmittelpyramide. Um sich gesund zu ernähren, sind aber auch fundierte Kenntnisse über die Inhaltsstoffe der Produkte, die wir zu uns nehmen, unerlässlich! Im Kurs Nahrung & Ernährung experimentieren die Schüler/-innen mit ganz gewöhnlichen Alltagsprodukten und weisen u.a. inhaltliche Bestandteile experimentell nach. Hierbei werden vordergründig die "drei großen Nährstoffklassen" (Proteine, Kohlenhydrate und Fette) sowie die Vitamine thematisiert. 

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Stoffbegriff
  • Vorstellungen zum Teilchenmodell
Gesunde Ernährung Gesunde Ernährung Foto: Marcel Simon

Angebote für die​ Klassenstufen 7 und 8

Chemie in der Federtasche Inhalt einblenden

Die ältesten bekannten Zeichnungen sind steinzeitliche Fingerritzungen in der Höhle Pech Merle bei Cabrerets in Frankreich und stammen aus einer Zeit circa 23.000 v. Chr. Sie wurden in die dünne Lehmschicht einer Höhlendecke geritzt. Die ersten "Schreibgeräte" wa-ren dabei die Finger. Daneben nutzte man Hölzer, Steine, Grasbüschel und Farbklumpen. Im Laufe der Zeit entwickelte sich aus diesem Ursprung eine Vielfalt unterschiedlichster Schreibutensilien. Heute gehört die Federtasche, trotz der voranschreitenden Digitalisierung, noch immer zur "Grundausrüstung" eines jeden Schülers/einer jeden Schülerin in der Schule. Ein Blick in diese zeigt die Diversität der heute verfügbaren Schreib- und anderen Behelfsmitteln. Von Tinte, dem Metallspitzer und Radiergummis hin zu einer Fülle verschiedenster Stifte: Bleistifte, Kugelschreiber, Filz- und Buntstifte, Tintenkiller oder Textmarker. Das Schülerlaborpraktikum Chemie in der Federtasche rückt diese alltäglichen Gegenstände in den Fokus und zeigt experimentelle Zugänge, diese unter chemischen Gesichtspunkten zu betrachten. So soll ein unmittelbarer Bezug zwischen dem Alltag der Schüler/-innen und dem Fach Chemie hergestellt werden. Die Experimente des Kurses befassen sich schwerpunktmäßig mit Tinte, Farbstoffen, Metallspitzer sowie Bleistiftmine und thematisieren dabei die chemischen Themenfelder chemische Reaktion, Redoxchemie, Stoffe/Stoffeigenschaften und Verbrennung.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Stoffbegriff und Stoffeigenschaften (Löslichkeit, elektrische Leitfähigkeit, usw.)
  • Merkmale chemischer Reaktionen
  • einfacher Redoxbegriff (Definition über Sauerstoff)
  • Handhabung des Bunsenbrenners
Stofftrennung durch Papierchromatographie Stofftrennung durch Papierchromatographie Foto: Marcel Simon
Glas Inhalt einblenden

Wenn heute von einer "gläsernen Welt" gesprochen wird, so ist zwar nicht der Werkstoff Glas per se gemeint, sondern viel mehr einer seiner wichtigsten Eigenschaften, die Transparenz. Dabei zählt Glas zu einem der ältesten und chemisch interessantesten Werkstoffe überhaupt und begegnet uns in vielerlei Form: Als Fensterglas, in Form von Trinkgläsern, auf Spiegeln oder als das gute Kristallglas. Die ältesten Glasfunde stammen aus Ägypten und dem östlichen Mesopotamien und werden auf das 3. Jahrtausend v. Chr. datiert. Schon um 1500 v. Chr. kamen in Ägypten die ersten kleinen Glasgefäße auf. Die Farbgebung durch Beimischung von Metalloxiden war damals bereits bekannt. Seit geraumer Zeit ist auch die Stadt Jena für ihre Glas-Tradition bekannt: Hier machte sich Otto Schott bereits im Jahre 1875 mit der Herstellung optischer Spezialgläser einen Namen. Schott, Abbe und Zeiss bauten in den Folgejahren die Produktion optischer Gläser in Jena auf. Auch für den Chemieunterricht ist Glas interessant: Chemisch gesehen versteht man unter Gläsern polymere Feststoffe, die nicht, wie ein Kristall, aus einem Basisgitter, das sich regelmäßig wiederholt bestehen, sondern vielmehr aus einem regellosen Netzwerk aufgebaut sind. Sie werden daher auch als "eingefrorene Flüssigkeiten" bezeichnet. Im Praktikum Glas können die Schüler/-innen daraus resultierende Eigenschaften experimentell untersuchen und selbst Farbglas sowie einen Überzug aus Emaille herstellen.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Stoffbegriff und Stoffeigenschaften
  • sichere Handhabung des Bunsenbrenners
Glas Glas Foto: Marcel Simon
Haushaltsreiniger - Säure-Base-Chemie leicht gemacht! Inhalt einblenden

In jedem Haushalt wird fast täglich gewaschen, gespült und geputzt. Hierfür steht uns als Konsumenten mittlerweile eine umfassende Produktpalette zur Auswahl. Dahinter steht eine riesige Industrie: Allein in Deutschland werden jedes Jahr insgesamt rund 1,3 Millionen Tonnen Reinigungs- und Waschmittel an den privanten Endverbraucher verkauft. Hierbei sind gewerbliche und industrielle Reinigungsmittel noch nicht mit erfasst! Konkreter aufgeschlüsselt sind das järhlich  630 000 Tonnen Waschmittel, 220 000 Tonnen Weichspüler und 480 000 Tonnen Reinigungs- und Pflegemittel. (Quelle: Umweltbundesamt)
Im Jahr 2020 erzielte die Reinigungsmittelindustrie dabei einen Umsatz von 1,2 Milliarden Euro  nur allein mit Haushaltsreinigern. Rechnet man noch Wasch-, Spül-, Poliermittel sowie Raumdüfte und weitere Produkte hinzu, liegt der Umsatz sogar bei 4,6 Milliarden Euro. (Quelle: Statista)
Viele Reinigungsmittel sind für spezielle Anwendungen optimiert und enthalten reaktive Stoffe. Die Schüler/-innen kennen aus ihrem Alltag bereits viele dieser Produkte. Im Praktikum Haushaltsreiniger - Säure-Base-Chemie leicht gemacht! wird das Hauptaugenmerk vordergründig auf saure und basiche Haushaltsreiniger sowie die damit verbundenen chemischen Reaktion gelegt. Den Schüler/-innen können so anhand alltagsorientierter Experimenter wichtige Grundlagen der Säure-Base-Chemie erwerben und festigen.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Säure-Base-Definition nach Arrhenius
  • Struktur und Dissoziation von Säuren und Basen (auf Teilchenebene, Ionenbegriff)
  • Begriffe pH-Wert, Indikator und Neutralisation

Experimentalskript Haushaltsreiniger zum Download [pdf, 4 mb]

Die "Rotkohlfarbenreihe" Die "Rotkohlfarbenreihe" Foto: Marcel Simon

Angebote für die​ Klassenstufen 9 bis 12

Arzneimittel Inhalt einblenden

Das Prinzip der Anwendung organischer Verbindungen gegen Infektionen ist schon seit dem Altertum bekannt. Einen wichtigen Meilenstein in der jüngeren Geschichte stellt dabei das Jahr 1929 dar: Alexander Fleming (1881 - 1955) entdeckte das Penicillin mit dessen antimikrobieller Wirkung, die sich primär gegen Staphylokoccen und Streptokoccen zeigte, zwei Bakterien, die eine große Zahl menschlicher Infektionskrankheiten verursachen. Es zählt als das erste Antibiotikum. 1945 erhielt Fleming, zusammen mit Howard Florey und Ernst Boris Chain, dafür den Nobelpreis für Medizin. Der Verbrauch von Arzneimitteln unterliegt seither auch in Deutschland einem stetigen Wachstum: So betrug der Verbrauch an Fertigarzneimitteln im Jahr 2012 knapp 40 Milliarden verordneten Tagesdosen. Im europäischen Vergleich gehört Deutschland zu den Ländern mit den höchsten Arzneimittelausgaben pro Einwohner. Aber nicht nur für medizinische Anwendungen spielen Arzneimittel eine Rolle. Sie sind zudem Bestandteil aktueller naturwissenschaftlicher Forschung und gliedern sich in den Industriezweig der Pharmaindustrie ein. Das Praktikum Arzneimittel thematisiert die Bereiche der Naturheilmittel, Analgetika und Antazida. Hierbei führen die Schüler/-innen Experi­men­te mit handelsüblichen Schmerzmitteln und Magensäure-Regulanzien durch. Beispiele dafür sind Untersuchungen zum Löse­verhalten magensaftresistenter Tabletten, zum Vita­min-C-Nach­weis in Kombipräparaten, zur Darstellung und Hydro­­lyse von ASS oder zur quanti­tativen Analyse von Ibuprofen.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Kenntnisse über zentrale organische Stoffklassen sowie deren funktionelle Gruppen (v.a. Alkohole, Carbonsäuren und Ester)
  • sicherer Umgang mit organischen Strukturformeln
  • Reaktionen von Säuren und Basen (insbesondere Neutralisationsreaktionen)
  • Begriffe pH-Wert und Indikator
  • Konzept der Aromatizität
Diverse Arzneimittel Diverse Arzneimittel Foto: Marcel Simon
Bionik - Lernen von der Natur Inhalt einblenden

Leonardo da Vinci, der sich den Traum vom Fliegen verwirklichen wollte, formulierte zu Beginn des 16. Jahrhunderts: „Der menschliche Schöpfergeist kann verschiedene Erfin-dungen machen [...], doch nie wird ihm eine gelingen, die schöner, ökonomischer und geradliniger wäre als die der Natur, denn in ihren Erfindungen fehlt nichts, und nichts ist zu viel.“ Diese verschiedenen biologischen Erfindungen möchte sich der Mensch zu Nutze machen. Es existiert seit Mitte der 1960er Jahre ein eigenes Forschungsgebiet, das sich mit den Baumustern der Natur auseinandersetzt und versucht, diese in die Technik zu übertragen, die Bionik (Kofferwort aus Biologie und Technik). In diesem Praktikum wer­den die Themen dieser noch jungen, interdisziplinären Wis­­sen­schaft bearbeitet, die bereits eine Vielzahl an markt­fähigen Pro­dukten hervorgebracht hat, die aus unserem Alltag nicht mehr weg­zudenken sind. Durch die Bearbeitung von insgesamt elf Stationen im Praktikum, beispielsweise zum Lotuseffekt, zu Faltungen in der Natur, dem Klettverschluss oder der Bienenwabe, erhalten die Schüler/-innen einen Einblick in das Wesen der Bionik. Nach Absprache kann dieses Praktikum um die Themengebiete Baubionik (funktionalisierte Fasern, Stabilitätsgewinn duch die Methode der Zugdreiecke) und Verfahrensbionik (Grätzelzelle) erweitert werden.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • keine Vorkenntnisse nötig
Unreife Kapsel von Papaver somniferum L. Unreife Kapsel von Papaver somniferum L. Foto: Marcel Simon
Duft- und Aromastoffe Inhalt einblenden

Düfte spielen in der Natur eine zentrale Rolle! Viele Tiere geben Pheromone ab. Das sind chemische Botenstoffe, die bei anderen Tieren ein bestimmtes Verhalten auslösen oder die Hormonausschüttung verändern. Pflanzen bilden Duftstoffe häufig in konzentrierter Form als ätherische Öle. Die Düfte der Pflanzen dienen dabei primär als Lockmittel. Während beim Menschen häufig die Geruchswahrnehmung als weniger wichtig als das Sehen und Hören eingeschätzt wird, nehmen Gerüche doch einen direkten, aber oft unbewussten Einfluss auf unser Gefühlsleben und unsere Einstellung. Bei Menschen spielen Körpergerüche, u.a. aus Atem, Hautsekreten, Muttermilch, Sexualsekreten, im sozialen Umfeld eine Rolle. Wir können Gerüche sehr lange in unserem Gedächtnis speichern und bewerten sie dabei meist als angenehme oder unangenehme Erinnerungen. Darüber hinaus spielen diese auch bei der Nahrungsaufnahme eine entscheidende Rolle und so nutzt die Lebensmittelindustrie heute eine ganze Reihe natürlicher und synthetischer Aromen. Im Praktikum Duft- und Aromastoffe untersuchen die Schüler/-innen verschiedene Duftstoffe, lernen unterschiedliche Verfahren zur Duftstoffgewinnung kennen, stellen selbst Düfte her und testen ihre eigene Geruchswahrnehmung. Chemisch wird dabei besonders angesprochen die Stoffgruppe der Ester angesprochen.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Kenntnisse über zentrale organische Stoffklassen sowie deren funktionelle Gruppen (v.a. Alkohole, Aldehyde, Carbonsäuren und Ester)
  • sicherer Umgang mit organischen Strukturformeln
  • Ableitung von Stoffeigenschaften aus deren Struktur (Struktur-Eigenschafts-Beziehung)
  • Begriff Indikator
Rote Rosen Rote Rosen Foto: Marcel Simon
Genussmittel Inhalt einblenden

Das Käffchen als Muntermacher am Morgen - das Volksgetränk Nummer 1 der Deutschen, noch vor dem Bier! Beide zählen zu den sogenannten Genussmitteln (Stimulantien). Dabei handelt es sich um Lebensmittel, die vom Menschen nicht wegen ihres Nährwertes, sondern wegen ihrer anregenden Wirkung oder auch ihres Geschmackes konsumiert werden. Sie nehmen in allen menschlichen Kulturen seit alther sowohl auf individueller als auch auf sozialer Ebene eine wichtige Stellung ein. Weltweit verbreitete Stimulantien sind z. B. Alkohol, Kaffee, Tee, Kakao, Tabak. Eher regionale Bedeutung haben Mate, Kola, Koka, Betel, Qat, Opium, Kawa Kawa u.a. Als Wirkstoffe treten hauptsächlich Alkaloide in Erscheinung, die vor allem auf das Herz-Kreislauf-System und auf das Nervensystem anregend (stimulierend) wirken. Entscheidend für die positive oder negative Wirkung ist dabei die Dosis. Die Grenzen vom Genussmittel zum Rauschmittel bzw. zur Suchtdroge sind oftmals fließend. Neben den Wirkstoffen enthalten Genussmittel weitere Inhaltsstoffe, wie z. B. Nährstoffe, Vitamine, Enzyme, Farb-, Aroma- und Ballaststoffe, die zum Gegenstand chemischer Untersuchungen gemacht werden können. Im Praktikum Genussmittel werden schwerpunktmäßig Kaffee, Tee, Kakao und Schokolade hinsichtlich ihrer Inhaltstoffe experimentell untersucht. Dabei stehen typische Nachweisverfahren, z.B. von Stärke, Cellulose, Proteinen oder Gerbstoffen im Vordergrund.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • sicherer Umgang mit organischen Strukturformeln
  • struktureller Aufbau von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten
  • Nachweis reduzierender Zucker mithilfe der Fehling-Probe
  • Begriff Indikator
Ein typisches Genussmittel: Kaffee Ein typisches Genussmittel: Kaffee Foto: Marcel Simon
Regenerative Kraftstoffe Inhalt einblenden

Durch eine steigende Mobilität der Bevölkerung und wachsenden Bedarf an Energieträgern aufstrebender Nationen wie der Volksrepublik China oder Indien werden immer mehr Kraftstoffe benötigt. Dem gegenüber steht jedoch ein nur endlicher Vorrat an fossilen Energieträgern auf unserem Planeten deren Förderung mit zunehmenden Umweltrisiken verbunden ist. Aufgrund dieser Problematik sowie der ökologischen und klimapolitischen Ziele setzt sich vor allem die Europäische Union heute für die Nutzung regenerativer Energieträger ein. Es wurde bereits viel früher begonnen, die Verwendung von Kraftstoffen auf Basis von alternativen Rohstoffen in Betracht zu ziehen. So verwendete N. A. Otto bereits im Jahr 1860 Bioethanol ("Kartoffelsprit") als klopffesten Kraftstoff für den Prototyp des Verbrennungsmotors. Dennoch konnte sich Bioethanol aufgrund der besseren Verfügbarkeit und des niedrigen Preises von Benzin nicht durchsetzen. Energiepolitische Fragen wie die anthropogene Kohlenstoffdioxid-Emission, regenerative Verfahrung sowie deren kritische Reflexion sind heute dauerpräsent in den Medien, jüngst  durch Diskussionen um Diesel-Fahrverbote oder Umweltplaketten. Das Praktikum Regenerative Kraftstoffe beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit den Themen Biodiesel und Bioethanol. Hierbei lernen die Schüler/-innen, diese anhand verschiedener Gesichtspunkte mit herkömmlichen Kraftstoffen zu vergleichen. Dabei kann sogar selbst Biodiesel bzw. Bioethanol hergestellt werden.

Dieser Kurs ist nur in spezieller Absprache möglich!

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Kenntnisse über zentrale organische Stoffklassen sowie deren funktionelle Gruppen (v.a. Alkohole, Carbonsäuren und Ester)
  • sicherer Umgang mit organischen Strukturformeln
  • struktureller Aufbau von Kohlenhydraten, Fetten und Ölen
  • alkoholische Gärung
  • Ableitung von Stoffeigenschaften aus deren Struktur (Struktur-Eigenschafts-Beziehung)
Blühender Raps (Brassica napus L.) Blühender Raps (Brassica napus L.) Foto: Marcel Simon
Titration Inhalt einblenden

Unter dem Begriff Titration versteht man im Allgemeinen eine quantitative, maßanalytische Methode, bei der die Bestimmung einer unbekannten Menge eines gelösten Stoffes durch sorgfältige Zugabe einer Reagenzlösung (Maßlösung) erfolgt. Die Konzentration der eingesetzten Maßlösung ist dabei bekannt. Auf diese Weise können Charakterisierungen bzgl. der Zusammensetzung einer Lösung (Analyt), z.B. Gehalts- oder Konzentrationsbestimmungen, vorgenommen werden. Das spielt in verschiedenen Alltagsbereichen eine Rolle, so z.B. bei der Gehaltsbestimmung bestimmter Ionen in unserem Trinkwasser. Um nun die Konzentration eines gelösten Stoffes zu ermitteln gibt es verschiedene Möglichkeiten eine Titration durchzuführen. Im gleichnamigen Praktikum lernen die Schüler/-innen fünf Titrationsverfahren kennen. Dies umfasst einerseits die "klassische" indikatorbasierte Säure-Base-Titration und andererseits weiterführenden Formen, wie die Potentiometrie, die Konduktometrie, Komplexometrie sowie die Iodometrie. Diese werden im Kontext alltagsbezogener Thematiken, wie z.B. dem Phosphorsäuregehalt in Cola, dem Gesamtsäuregehalt in Weißwein oder der Wasserhärtebestimmung experimentell erkundet. Weiterhin vergleichen die Schüler/-innen Titrationsverläufe sowohl von ein- als auch mehrprotonigen als auch schwachen und starken Säuren miteinander.

In Absprache kann dieses Praktikum auch zur gezielten Abiturvorbereitung hinsichtlich Potentio- und Konduktometrie anhand originaler Abiturprüfungsaufgaben der letzten Jahre  gestaltet werden!
Empfohlene Vorkenntnisse:
  • chemisches Gleichgewicht (Säure-Base-Gleichgewichte), Massenwirkungsgesetz
  • Säure-Base-Konzept nach Brönsted (Donator-Akzeptor-Prinzip)
  • mathematische Definition des pH- und pOH-Wertes sowie Stärke von Säuren und Basen
  • Neutralisation, Puffer und Indikator (ideal sind Kenntnisse über "gängige" Indikatoren)
  • Maßanalyse als quantitaitves Verfahren und wichtige Geräte (z.B. Bürette) beschreiben
Titration Titration Foto: Marcel Simon
Waschmittel - neu verpackt! Inhalt einblenden

Die Seife ist ein Maßstab für den Wohlstand und die Kultur der Staaten. Es ist gewiss, dass man bei der Vergleichung zweier Staaten bei gleicher Einwohnerzahl denjenigen für den reicheren, wohlhabenderen und kultivierteren erklären kann, welcher am meisten Seife verbraucht.“ (Justus von Liebig, 1803 - 1873)

Auch wenn in Anlehnung an dieses Zitat von Justus von Liebig der Seife eine besondere Rolle hinsichtlich der Waschmittel zugeschrieben wird, ist zunächst Wasser als Grundwaschmittel nicht zu unterschätzen. Jedoch kann es als polares Lösungsmittel unpolare Stoffe wie z. B. Fette nicht von unserer Haut oder Textilgewebe lösen. Daher begaben sich Menschen in der Geschichte auf die Suche nach einer besseren Rezeptur: von den Sumerern, den Ägyptern und Römern, über das Mittelalter bis hin zur Industriealisierung und der Neuzeit entwickelten sich Seifen sowie Waschmittel zu ihrer heutigen Fülle. Dieses Thema hat auch im Chemieunterricht eine lange Tradition. Und so werden im Praktikum Waschmittel - neu verpackt! zahlreiche Stoffklassen wie Tenside, organische Farbstoffe, Gerüststoffe, Enzyme sowie einfache anorganische Salze alltagsorientiert untersucht. Einfach durchzuführende Nachweisreaktionen, historische Aspekte, die Herstellung eigener Seifen sowie eindrucksvolle Experimente zu Oberflächenspannung und dem Tyndall-Effekt stehen im Mittelpunkt. Weiterhin sollen ökologische Folgen und nachhaltige Entwicklung zur Diskussion anregen sowie zur Interessenentwicklung der Schüler/-innen beitragen.

Empfohlene Vorkenntnisse:
  • Kenntnisse über zentrale organische Stoffklassen sowie deren funktionelle Gruppen (v.a. Alkohole, Carbonsäuren und Ester) sowie Verseifungsreaktion
  • sicherer Umgang mit organischen Strukturformeln
  • Ableitung von Stoffeigenschaften aus deren Struktur (Struktur-Eigenschafts-Beziehung)
  • Aufbau, Einteilungen und Micellenbildung von Tensidteilchen
  • Begriff Indikator (ideal sind Kenntnisse zum Indikator Phenolphthalein)
Waschmittel Waschmittel Foto: Marcel Simon

Kontakt

Schülerlabor Jena
August-Bebel-Straße 2
07743 Jena
Telefon
+49 3641 9-48491
Öffnungszeiten:
nach Terminvereinbarung

Ansprechpartner:
Marcel Simon

Weitere Angebote für Schulklassen zur Studien- und Berufsorientierung

Schülerinnen besichtigen ein Forschungslabor Schülerinnen besichtigen ein Forschungslabor Foto: Christoph Worsch (Universität Jena)

Neben unserem Schülerlabor bietet die Chemisch-Geowissenschaftliche Fakultät weitere Möglichkeiten für Schulklassen und Studieninteressierte an, einen Einblick in das universitäre Leben sowie in bestimmte Berufsfelder und Studiengänge zu erhalten. Dazu zählen beispielsweise der Besuch von Forschungseinschrichtungen, Beratungen zu den Studiengängen unserer Fakultät oder die Teilnahme an Vorlesungen. Der Besuch unseres Schülerlabors kann terminlich auch mit einem solch weiterführenden Angebot kombiniert werden!

Nähere Informationen zu den Angeboten für Studieninteressierte erhalten Sie hier!

Sollten Sie Interesse an diesen Angeboten haben, so kontaktieren Sie bitte die verantwortliche Mitarbeiterin für Öffentlichkeitsarbeit unserer Fakultät, Frau Claudia Hilbert.

Dekanat der Chemisch-Geowissenschaftlichen Fakultät
Claudia Hilbert
Öffentlichkeitsarbeit
claudia.hilbert@uni-jena.de
Telefon
+49 3641 9-48005
Fax
+49 3641 9-48002
Raum 105
Humboldtstraße 11
07743 Jena
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