Quetschbeutel als geschlossenes System für TeilchenvorstellungDer horror vacui im Schülerversuch

Eine Einführung der ersten Teilchenvorstellung, die deutlich macht, dass sich zwischen den Teilchen eines Gases nichts als leerer Raum befindet. Als geschlossenes System werden Quetschbeutel, kurz Quetschies genannt, verwendet. Darin siedet Propanon im heißen Wasserbad und vergrößert dabei sein Volumen. Beim Abkühlen kondensiert Propanon wieder und der Quetschie wird vom Volumen her kleiner.

Verschraubbarer Trinbeutel wird in ein Becherglas mit heißem Wasser getaucht.

Quetschie im Wasserbad mit siedendem Propanon: Zwischen den Teilchen im Gas ist leerer Raum. Foto: © Bernhard Sieve

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Der Versuch „Aceton im Seifenbeutel“ ist mittlerweile in der Experimentierliteratur [1] und auch in vielen Schulbüchern beschrieben. Die didaktische Zielsetzung des Versuchs ist es, den Lernenden bei der Einführung der ersten Teilchenvorstellung deutlich werden zu lassen, dass sich zwischen den Teilchen eines Gases nichts als leerer Raum befindet. Dies ist für Schülerinnen und Schüler vielfach nicht vorstellbar, weshalb man vom sog. horror vacui (lat.), dem „Schrecken der Leere“ spricht.

Mit dem Versuch „Aceton im Seifenbeutel“ wird die Vorstellung von der Leere zwischen den Teilchen eines Stoffes plausibel. Daher hat dieses Experiment eine enorme Bedeutung zur Entwicklung einer fachlich anschlussfähigen Teilchenvorstellung. Nachfolgend wird eine verkleinerte Variante dargestellt, die auch im Schülergruppenversuch leicht durchgeführt werden kann.

Materialien:

Man benötigt: Becherglas (600 ml), Wasserkocher, leerer, sauberer Quetschie (verschraubbarer Trinkbeutel), Tropfpipette, ggf. Wärmeschutzhandschuhe; Propanon (GHS 02, GHS 07)

Durchführung:

Wasser wird im Wasserkocher zum Sieden gebracht. Das Becherglas wird zur Hälfte mit dem heißen Wasser gefüllt. Achtung: Verbrühungsgefahr, Wärmeschutzhandschuhe tragen.

Der Schraubdeckel eines Quetschies wird abgeschraubt und durch Aufrollen die Luft aus dem Quetschie gedrückt. Dann gibt man etwa 8 Tropfen Propanon (alternativ Brennspiritus) in den aufgerollten Quetschie, verschließt mit dem Schraubdeckel und entrollt den Quetschie.

Beim Schütteln kann man ggf. die Bewegung der Flüssigkeit darin hören.

Nun hält man den verschlossenen Quetschie in das heiße Wasser und beobachtet (Foto). Die Experimentierenden können den Quetschie mehrfach wieder herausnehmen und wieder eintauchen.

Was erkennen Schülerinnen und Schüler? Beim Hineinstellen in das heiße Wasser bläht sich der Quetschie auf, beim Herausnehmen wird das Volumen wieder kleiner. Die Erklärung: Propanon siedet im heißen Wasserbad und folglich vergrößert sich das Volumen. Beim Abkühlen kondensiert Propanon wieder und der Quetschie wird vom Volumen her kleiner. Da der Quetschie zuvor komplett leer war – daher ist das Aufrollen wichtig –, kann das Volumen nur vom Sieden des Propanons kommen. Im flüssigen Zustand waren die Propanon-Teilchen aber dicht beieinander und berührten sich sogar (Vorstellung im Teilchenmodell). Aus diesem Grund kann zwischen den Propanon-Teilchen nach dem Sieden des Propanons nichts als leerer Raum sein. Luft oder andere Gase können somit als Bestandteil zwischen den Teilchen ausgeschlossen werden.

Entsorgung: Die Quetschies lässt man im Abzug mit abgeschraubtem Deckel ausdünsten.

Zum Weiterlesen:

[1] Grofe, Th., Kolbe, N. (2008): Ein bunter Strauß chemischer Experimente. Aulis Software, DVD, Hannover: Friedrich-Verlag

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