Die Außerirdischen sind da! Eine Einführung ins Thema ......Die Außerirdischen sind da! Eine Einführung ins Thema Verbrennung Ein Beitrag von Renate Ruhwinkel, Marl und Britta

22 RAAbits Realschule Chemie März 2018

1 von 228. Einführung ins Thema Verbrennung (Kl. 7–9)Chemische ReaktionenV

Die Außerirdischen sind da! – Eine Einführung ins Thema VerbrennungEin Beitrag von Renate Ruhwinkel, Marl und Britta Vollmer, Dortmund

Mit Illustrationen von Julia Lenzmann, Stuttgart

Schon immer waren Menschen vom Feuer fasziniert und gleichzeitig existiert auch eine Urangst vor Feuer. Diese Tatsachen

für den Unterricht nutzbar zu machen, ist durch das Thema „Verbrennung“ möglich.

Die Schüler lernen den Vorgang der Verbren-nung anhand einer Stationenarbeit kennen und können ihn als chemische Reaktion erklä-ren. Dabei erfahren sie die Zusammensetzung der Luft sowie wichtige Eigenschaften der Gase Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid.

Das Wichtigste auf einen Blick

Klassen: 7–9

Dauer: 6 Stunden (Minimalplan: 4)

Kompetenzen: Die Schüler …

• beschreiben den Vorgang einer Verbren-nung.

• führen selbstständig Versuche durch und dokumentieren ihre Ergebnisse.

• üben sich in Kooperation und Zusam-menarbeit mit ihren Mitschülern.

Versuche:

• Stationenlernen als Forscherteam (SV)

• Wir bauen einen CO2-Löscher (SV)

• Wir bauen einen Schaumlöscher (SV)

Übungsmaterial:

• Schnell wie die Feuerwehr

• Rund um die Verbrennung – bist du it?

Mit vielen Versuchen für

den Anfangsunterricht!

Das Thema Verbrennung begegnet einem oft im All-tag – so wie hier am Lagerfeuer.

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https://www.netzwerk-lernen.de/::23129.html


2 von 22 VChemische Reaktionen8. Einführung ins Thema Verbrennung (Kl. 7–9)

Was Sie zum Thema wissen müssen

Wann entsteht Feuer?

Damit etwas verbrennen kann und Feuer entsteht, müssen drei Bedingungen erfüllt sein:

1. das Vorhandensein brennbarer Stoffe,

2. die Anwesenheit von Sauerstoff und

3. das Erreichen der Zündtemperatur des brennbaren Stoffes.

Je höher der Zerteilungsgrad eines Stoffes ist, desto leichter entzündlich ist dieser. Der Zertei-lungsgrad gibt das Verhältnis der Oberläche eines Stoffes zu seinem Volumen an. Am Beispiel Holzspäne (hoher Zerteilungsgrad) versus Holzscheit (niedriger Zerteilungsgrad) lässt sich das anschaulich erklären: Die Holzspäne fangen schneller Feuer als der Holzscheit. Brennstoffe, welche im Alltag eine große Rolle spielen, sind beispielsweise Wachs, Kohle, Erdöl und Holz. Alle brennbaren Stoffe werden in fünf Brandklassen (A – F) eingeteilt. Jede Brandklasse reprä-sentiert dabei eine Stoffeigenschaft: Brände von festen Stoffen (Brandklasse A), Brände von lüssigen oder lüssig werdenden Stoffen (Brandklasse B), Brände von Gasen (Brandklasse C), Brände von Metallen (Brandklasse D) und Fettbrände (Brandklasse F).

Die Verbrennung – eine chemische Reaktion

Bei einer Verbrennung handelt es sich um eine Oxidation, bei welcher Wärme frei wird, also um eine exotherme Reaktion. Der Brennstoff reagiert mit dem Sauerstoff. Als Produkte entstehen Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O) sowie je nach Brennstoff weitere Abgase.

Bei einer Kerze funktioniert der Brennprozess so, dass das Wachs lüssig wird und am Docht hochsteigt. Dort verdampft es und verbrennt an der Dochtspitze. Um zu verbrennen, muss Wachs gasförmig werden. Beim Brennen wird die Kerze leichter, da der Brennstoff Wachs ver-brennt und gasförmige Stoffe entstehen.

Eine Flamme besteht aus verschiedenen Zonen, welche sich in Temperatur und Farbe un-terscheiden. Von innen nach außen bezeichnet man diese Zonen als Flammenkern (800 °C), Flammenmantel (1400 °C) und Flammensaum (1200–1400 °C) (Quelle: www.chemiezauber.de/inhalt/basic-1/am-anfang-war-das-feuer/verbrennung-eine-chemische-reaktion.html).

Den Brand löschen

Um einen Brand zu löschen, muss man die Temperatur des Brennstoffes unter dessen Zünd-temperatur bringen. Dazu reicht in den meisten Fällen Wasser aus. Handelt es sich jedoch um Stoffe, welche eine geringere Dichte als Wasser haben, werden dem Wasser Schaumbildner zugesetzt. Schaum legt sich dann auf den brennbaren Stoff, kühlt ab und erstickt den Brand. Daneben gibt es auch noch Kohlenstoffdioxid-Löscher und Pulverlöscher, welche auf dem Ersticken der Flamme basieren.

Vorschläge für Ihre Unterrichtsgestaltung

Voraussetzungen der Lerngruppe

Für die Durchführung der Schülerversuche sollten die Schülerinnen und Schüler* bereits sicher im selbstständigen Durchführen von Experimenten sein. Zudem ist ein Grundwissen über Stoffe und deren Eigenschaften sinnvoll.

* Im weiteren Verlauf wird aus Gründen der besseren Lesbarkeit nur „Schüler“ verwendet.

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Aufbau der Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit beginnt mit einem Comic auf der Farbfolie M 1, der die Geschichte einer iktiven Landung eines Raumschiffs aus einem anderen Teil des Weltalls erzählt. Die Außerir-dischen wollen den für sie fremden Planeten Erde erkunden und stellen fest, dass es auf der Erde ein Phänomen gibt, das ihnen fremd ist: das Feuer bzw. die Verbrennung. Nun werden Forscherteams auf die Erde geschickt, welche zu verschiedenen Fragen auf den Arbeitsblättern M 2–M 6 Antworten inden sollen, indem kleine Experimente durchgeführt werden. Die Schüler werden aufgefordert, die Rolle der Forscherteams zu übernehmen und als solche die Fragen zu beantworten. Dies geschieht während des Stationenlernens, sodass jede Schülergruppe in die Rolle jedes Forscherteams schlüpfen wird.

Im Anschluss an diese Einheit soll das Thema Brandbekämpfung aufgegriffen werden. Mithilfe des Arbeitsblattes M 7 soll den Schülern zunächst die Theorie beigebracht werden. Anschlie-ßend kann das Gelernte mithilfe der zwei Schülerversuche M 8 und M 9 demonstriert werden.

Zum Ende der Einheit überprüft die Klasse ihr Wissen rund um das Thema Ver-brennung mithilfe des Selbst-Tests M 10.

Üben

Angebote zur Differenzierung

Für die Stationen 1 (M 2), 2 (M 3), 4 (M 5) und 5 (M 6) steht Ihnen als Zusatzmaterial auf CD ( ) jeweils eine Variante auf höherem Niveau zur Verfügung.

Ideen für die weitere Arbeit

Aufbauend auf diese Einheit können Redoxreaktionen oder weitere chemische Reaktionen durchgenommen werden.

Diese Kompetenzen trainieren Ihre Schüler

Die Schüler …

• beschreiben den Vorgang einer Verbrennung.

• nennen die Voraussetzungen, welche für einen Brand erfüllt sein müssen.

• erläutern, mit welchen Methoden ein Feuer gelöscht werden kann.

• führen selbstständig Versuche durch und dokumentieren ihre Ergebnisse.

• ordnen und strukturieren neu erlernte Sachverhalte sinnvoll.

• üben sich in Kooperation und Zusammenarbeit mit ihren Mitschülern.

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Medientipps

Literatur

Latorre, Sabine; Naber, Annerose: Das kreative Sachbuch Feuer (Lernmaterialien). ALS-Verlag. Dietzenbach 2004.

Das Buch ist zwar für den Sachunterricht der Grundschule entworfen, hält aber auch für ältere Schüler einige schöne Anregungen zum Thema bereit.

Filme

Feuer und Verbrennung – Gesamtilm, DVD, ca. 20 min, 2013, FWU-Nr. 4611042

In diesem Film wird das Thema Verbrennung anschaulich aufgegriffen. Neben den Vor-aussetzungen, die ein Feuer braucht, wird auch gezeigt, was bei einer Verbrennung geschieht. Ebenfalls wird Informatives zur Brandbekämpfung gezeigt.

www.youtube.com Suchbegriff: „Sauerstoff und Verbrennungen“ Film „Sauerstoff und Verbrennungen | musstewissenchemie“

Im Kurzilm wird anschaulich erklärt, was es bedarf, um ein Feuer zu entzünden, was der Unterschied zwischen dem Flammpunkt und der Entzündungstemperatur ist und warum eine Kerze ohne Luft erstickt.

Internetadressen

www.chemie.de/lexikon/Verbrennung_%28Chemie%29.html

Diese Seite gibt zahlreiche Informationen über den chemischen Ablauf einer Verbren-nung.

www.planet-schule.de/warum_chemie/feuerloeschen/themenseiten/t4/s2.html

Hier wird auf den Verbrennungsvorgang sowie auf die richtige Brandbekämpfung ein-gegangen.

www.feuerfakten.de

Auf dieser Seite indet sich, was Feuer im chemischen und physikalischen Sinn ist, alles rund um Brandschutz, Infos über die Kulturgeschichte des Feuers sowie spannende Fakten zu rekordverdächtigen Bränden.

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Die Einheit im Überblick

· V = Vorbereitung AB = Arbeitsblatt SV = Schülerversuch

· D = Durchführung FO = Folie LEK = Lernerfolgskontrolle

= Zusatzmaterial auf CD

Stunden 1–3: Stationenlernen: Besuch vom Planeten Coxida

M 1 (FO) Besuch vom Planeten Coxida

M 2 (SV/AB)

·V: 2 min

·D: 10 min

Station 1: Wie transportiert man Feuer?

1 Schutzbrille pro Schüler

1 Stabfeuerzeug

4 Teelichter

4 verschieden große Schraubgläser

(SV/AB) Station 1: Wie transportiert man Feuer? (Höheres Niveau)

M 3 (SV/AB)

·V: 2 min

·D: 10 min

Station 2: Was ist für Feuer tödlich?


3 verschieden hohe Kerzen

1 Päckchen Backpulver

1 Tropflasche mit Essig

1 Streichholz

1 Feuerzeug

1 tiefe Wanne

(SV/AB) Station 2: Was ist für Feuer tödlich? (Höheres Niveau)

M 4 (AB) Station 3: Was ist das Lebenselixier von Feuer?

M 5 (SV/AB)

·V: 2 min

·D: 10 min

Station 4: Kerzen – Feuer und Flamme?


1 Kerze

1 Feuerzeug

1 Waage

(SV/AB) Station 4: Kerzen – Feuer und Flamme? (Höheres Niveau)

M 6 (SV/AB)

·V: 4 min

·D: 10 min

Station 5: Welcher Stoff brennt am besten?


1 Feuerzeug

1 Teelöffel Heu

1 Stein

1 Eisennagel

1 Teelöffel Holzspäne

1 Teelöffel Papierschnipsel

1 Stück Holz

1 Eisenblech

(SV/AB) Station 5: Welcher Stoff brennt am besten? (Höheres Niveau)

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Stunden 4–5: Feuer löschen

M 7 (AB) Schnell wie die Feuerwehr

M 8 (SV/AB)

·V: 2 min

·D: 10 min

Wir bauen einen CO2- Löscher


1 Flasche Mineralwasser

1 Kerze

1 Feuerzeug

1 Schlauch

1 Stopfen mit Bohrung und Glasrohr

M 9 (SV/AB)

·V: 4 min

·D: 10 min

Wir bauen einen Schaumlöscher


5 Teelöffel Backpulver

1 Teelöffel Speise-Essig

ca. 20 Tropfen Spülmittel

1 Kerze

1 Teelöffel Wasser

1 Feuerzeug

1 Stopfen mit rechtwinklig gebogenem Rohr

1 Erlenmeyerkolben (250 ml)

Stunde 6: Lernerfolgskontrolle

M 10 (LEK) Rund um die Verbrennung – bist du fit?

Minimalplan

Wenn Ihnen nur wenig Zeit zur Verfügung steht, können die Schülerversuche M 8 und M 9 auch weggelassen werden. Sie sind nicht notwendig, um den Schülern das Thema Verbren-nung nahezubringen. Zudem ist das Stationenlernen sehr lexibel, sodass auch hier Stationen ausgelassen werden können.

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M 1Besuch vom Planeten Coxida

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M 2 Station 1: Wie transportiert man Feuer?

Kapitän Primor vergibt einen Auftrag an das Forscherteam Alphacox. Führt den Versuch durch,

um das Forscherteam bei der Lösung der Probleme zu unterstützen.

Schülerversuch in Kleingruppen · Vorbereitung: 2 min · Durchführung: 10 min

Haben Betaproxi auf den Planeten

geschickt, um eine Probe der „Leuchterscheinung“, auch „das Zeug“ genannt, zu holen. Erfolglos! Dabei üble Verletzungen

am Rüssel von Betaproxi. Wollte eine Geruchsprobe nehmen. Trottel! Klarer Verstoß gegen die Sicherheitsrichtlinien. „Das Zeug“ scheint mit erheblichen Energieumsätzen zu tun zu haben. Nach dem Unfall höchste Sicherheitsstufe.

„Das Zeug“ darf nur in einem geschlossenen Spezialgefäß transportiert werden. Forscherteam Alphacox, übernehmt ihr und bringt

das Feuer zum Raumschiff!

Aufgabe

Führt den folgenden Versuch durch.

So führt ihr den Versuch durch

1. Stellt die folgenden Materialien bereit.


4 verschieden große Schraubgläser

1 Stabfeuerzeug

4 Teelichter

2. Setzt die Teelichter in die Schraubgläser.

3. Zündet die Teelichter mit dem Feuerzeug an.

4. Schraubt die Deckel fest zu und beobachtet, was passiert.

Hinterlasst die Materialien so, dass die nächste Arbeitsgruppe gut und zügig an der Station arbeiten kann!

Beobachten und Auswerten

1. Notiert eure Beobachtungen.

2. Kann „das Zeug“ nur in geschlossenen Spezialgefäßen transportiert werden? Begründet.

3. Erläutert, wie man „das Zeug“ zum Raumschiff transportieren könnte.

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M 5

Aufgabe

Führt den folgenden Versuch durch.

So führt ihr den Versuch durch

1. Stellt die folgenden Materialien bereit.


1 Kerze

1 Feuerzeug

1 Waage

2. Zündet die Kerze an und beobachtet, was geschieht.

3. Stellt die brennende Kerze auf eine empfindliche Waage und beobachtet. Pustet die Kerze

wieder aus, nachdem ihr eure Beobachtungen abgeschlossen habt.

Hinterlasst die Materialien so, dass die nächste Arbeitsgruppe gut und zügig an der

Station arbeiten kann!

Beobachten und Auswerten

1. Notiert eure Beobachtungen.

2. Sieht eine Flamme überall gleich aus? Beschreibt die Unterschiede.

3. Welche Materialien eignen sich als Docht? Begründet.

4. Erläutert, ob eine Kerze beim Brennen leichter wird oder nur schrumpft.

5. Handelt es sich bei der Verbrennung um eine chemische Reaktion? Notiert eure Vermutungen

und begründet.

Das Wesen von der Erde sagt, sie

bräuchten das Feuer für Wärme und Licht. Könnte dies eine Energiequelle sein, die uns

das Besiedeln der Erde ermöglicht? Zentrale fordert weitere Untersuchungen

von Forscherteam Deltacox an!

Station 4: Kerzen – Feuer und Flamme?

Kapitän Primor möchte mehr über das Feuer wissen. Helft ihm als Forscherteam

Deltacox dabei!

Schülerversuch in Kleingruppen · Vorbereitung: 2 min · Durchführung: 10 min

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M 7 Schnell wie die Feuerwehr

Bist du beim Thema Brandbekämpfung so fit wie die Feuerwehr? Nein?

Dann lies dich hier schnell zum Thema ein.

Aufgabe 1

Lies den Text aufmerksam durch und unterstreiche die wichtigsten Informationen.

In jeder größeren Stadt gibt es heute eine Feuerwehr, meist sowohl eine Berufsfeuer-wehr als auch freiwillige Feuerwehren.

Um Brände zu verhindern, kann man sich bei der Feuerwehr beraten lassen, z. B. wie man einen Weihnachtsbaum mit echten Ker-zen aufstellen muss und worauf man be-sonders achten sollte, damit beim Hantieren mit offener Flamme kein Brand entsteht. Für Gebäude gibt es auch viele gesetzliche Vor-schriften zum Brandschutz; diese beziehen sich auf Materialien, die verwendet werden dürfen sowie auf Notausgänge und ande-re Sicherungen. Bei der Brandbekämpfung geht es im Allgemeinen darum, die Bedin-gungen zu stören, die ein Feuer zum Bren-nen braucht. Diese Bedingungen sind das Vorhandensein brennbarer Stoffe, die Zu-fuhr von Sauerstoff und das Erreichen der Zündtemperatur der vorhandenen brennba-ren Stoffe.

Wasser ist immer noch das am häufigsten genutzte Löschmittel. Wasser löscht, in-dem es kühlt und gleichzeitig die Luft mit Wasserdampf anreichert. Dadurch kann die

Temperatur unter die Zündtemperatur ge-bracht werden und gleichzeitig die Menge an Sauerstoff innerhalb des Feuers verrin-gert werden.

Manchmal setzt man dem Wasser Mittel zur Schaumbildung zu. Mit diesem Schaum kann man auch leicht brennbare Flüssigkei-ten wie Benzin abdecken, die man sonst mit Wasser alleine nicht löschen könnte, da sie eine geringere Dichte als Wasser haben und auf dem Wasser schwimmen. Der Schaum-teppich kühlt ebenfalls und verhindert die Sauerstoffzufuhr – der Brand erstickt.

Kleinere Brände wiederum kann man gut mit gasförmigen Lösc hmitteln wie dem Kohlenstoffdioxid-Löscher bekämpfen. Hier wird durch das CO2 der Sauerstoff verdrängt und der Brennstoff durch dieses relativ schwere, nicht brennbare Gas abgedeckt.

Ähnlich arbeiten Pulverlöscher, deren Fül-lung oft aus dem gleichen Stoff besteht wie Backpulver (Natriumhydrogencarbonat). Sprüht man ein solches Pulver auf einen Brand, so entsteht durch die Hitze CO2 und der Brand wird erstickt.

Hausbrände werden von der Feuer-wehr mit Wasser gelöscht.

In Feuerlöschern können ganz un-terschiedliche Löschmittel enthal-ten sein.

Ölbrände löscht man am besten mit Schaum.

Aufgabe 2

Beantworte die folgenden Fragen schriftlich in dein Heft.

a) Warum sind Brände oft gefährlich?

b) Welche drei Dinge sind nötig, damit Feuer entsteht?

c) Mit welchem Stoff werden am häufigsten Brände gelöscht?

d) Warum setzt man dem Löschwasser Schaumbildner zu?

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M 10Rund um die Verbrennung – bist du fit?

Bist du fit, wenn es um das Thema Verbrennung geht? Teste hier dein Wissen.

Aufgabe

Kreuze die jeweils richtige Antwort an. Es kann mehr als eine Antwort richtig

sein.

Achtung: Bei einem Kreuz an der falschen Antwort gibt es Punktabzug!

Welche Eigenschaften hat das Gas Kohlenstoffdioxid?

A Es ist brennbar.

B Es unterhält die Flamme.

C Es ist nicht brennbar.

D Es erstickt die Flamme.

Welches Gas brauchen tierische Lebewesen in ihrer Atemluft?

A Sauerstoff

B Stickstoff

C Wasserstoff

D Kohlenstoffdioxid

Welches Gas bildet den Hauptbestandteil der Luft?

A Sauerstoff

B Stickstoff

C Wasserstoff

D Kohlenstoffdioxid

Welche Gase sind u. a. in der Luft enthalten?

A Sauerstoff

B Stickstoff

C Wasserstoff

D Kohlenstoffdioxid

Welcher Bestandteil der Luft wird bei der Verbrennung verbraucht?

A Sauerstoff

B Stickstoff

C Kohlenstoffdioxid

D Wasserstoff

Was muss vorhanden sein, damit Feuer entsteht?

A die richtige Entzündungs-

temperatur

B Sauerstoff

C ein brennbarer Stoff

D Stickstoff

Was genau brennt bei einer brennenden Kerze?

A das feste Wachs

B das gasförmige Wachs

C das flüssige Wachs

D das Material des Dochts

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