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Schmilzt der Zucker im Wasser?   (von Eva Kafczyk)
Eva Kafczyk

Experimente im ARKUS-Kinderhaus in Heilbronn von Eva Kafczyk:

Julian kam in der Küche auf mich zu und beobachtete wie ich Zucker in den Schrank räumte.
Er meinte: "Stimmt es, Eva, Zucker sieht aus wie kleine Perlen und in Wasser schmilzt er."
Ich sagte Julian, dass wir uns das am nächsten Tag mal ganz genau anschauen würden, was mit Zucker in Wasser passiert und wie er genau aussieht. So kam mir zunächst die Idee mit den Kindern Zucker genauer zu beobachten und damit zu experimentieren. Nachdem wir geklärt haben, dass Zucker sich in Wasser auflöst, wollen die Kinder wissen, ob andere Sachen sich auch auflösen.

Doku

doku

Doku

Wassergruppe

Gruppe

Kristall

Für die Durchführung habe ich mich für 4 Kinder entschieden. Die Kinder sind: Julian (4 Jahre), Lea (5 Jahre), Emily (4 Jahre) und Jakob (4 Jahre). Die Kinder, die zusehen möchten, werden natürlich nicht weggeschickt und ich werde das Experiment nach Bedarf auch öfter durchführen. Als ich in der Küche am Aufbauen war, fragen mich die Kinder, was ich da mache und ob sie mitmachen dürfen. Julian, der mich vor kurzem gefragt hatte, warum sich Zucker in Wasser löst, ist natürlich Feuer und Flamme und steckt die anderen Kinder an.

Ich frage die Kinder, was sie alles auf dem Tisch sehen und ob sie eine Idee haben, was wir damit machen können. Anschließend gebe ich jedem Kind ein Blatt auf dem Bilder von unseren Feststoffen drauf sind. Ich erkläre den Kindern, dass sie auf diesem Blatt festhalten, ob sich der Stoff gelöst hat oder nicht. Dafür malen sie einen Smiley neben das Bild mit dem Feststoff. Die Kinder können ihren Versuch auch selbst festhalten, indem sie ihn fotografieren.

Jedes Kind bekommt nun ein Glas und zu Zweit jeweils alle Feststoffe. Löffel habe ich ebenfalls dazugelegt und Lupen. Da wir das Experiment in der Küche durchführen, können die Kinder jederzeit ihr Wasser wechseln und sich neues holen. Nun sind die Kinder dran. Sie haben nun die Möglichkeit zwischen den verschiedenen Feststoffen zu wählen und zu beobachten was passiert. Anschließend halten sie ihre Beobachtungen fest. Nachdem jedes Kind alle Versuche durchgeführt hat, treffen wir uns und tauschen unsere Ergebnisse aus.

Um den Kindern zu verdeutlichen, was mit den einzelnen Feststoffen passiert ist, spielen wir das ganze nach. Eine kleine Gruppe von Kindern ist das Wasser, also das Lösungsmittel, und eine andere Gruppe ist der zu lösende Feststoff. Bei einem wasserlöslichen Feststoff, stellen sich die Kinder so eng zusammen, dass die "Wasserkinder" hindurchgehen können. Bei einem wasserunlöslichen Stoff, halten sich die Kinder ganz fest und lassen das Wasser nicht hindurch.

Für den nächsten Tag habe ich alle Feststoffe noch einmal auf den Tisch gestellt. Wir gehen unsere Ergebnisse vom Vortag noch einmal durch und überlegen nun, wie wir unsere Stoffe zurückgewinnen können. Die Kinder entscheiden selbst womit sie beginnen möchten. Jedes Kind bekommt zwei Gläser. Ein Glas wird zur Hälfte mit Wasser gefüllt und der wasserunlösliche Stoff wird hineinbegeben. Die Kinder lassen das Glas nun so lange stehen bis der Stoff sich auf dem Boden abgesetzt hat. Nun wird das Wasser langsam in das zweite Glas umgefüllt. Feststoff und Wasser sind nun wieder getrennt. Diesen Versuch werden wir anschließend mit Hilfe eines Siebes (Legos) und eines Filters (Mehl) durchführen.

Nun versuchen wir dasselbe mit wasserlöslichen Stoffen. Wir verfahren wie zuvor und lösen diesmal unseren Feststoff im Wasser. Die Kinder überlegen zunächst, wie wir diesen Stoff zurückgewinnen können.

Ich erkläre den Kindern, dass wir bei diesem Versuch so viel Zucker und Salz in unser Wasser geben müssen, dass das Wasser "satt" ist und keinen Feststoff mehr haben will. Nur so kann unser Versuch gelingen. Wir geben unsere Zuckerlösung in ein Glas. Darüber befestigen wir an einem Bleistift mehrere Fäden, damit sich die Zuckerkristalle daran bilden können und wir sie besser sehen. Ich erkläre den Kinder, dass dieser Vorgang etwas länger dauert und frage die Kinder, ob sie sich vorstellen können warum.


 

Fachliche Deutung
Löslichkeit von Feststoffen in Wasser: Bei diesem Experiment handelt es sich um reversible Stoffumwandlungen. Das heißt, dieses Experiment kann beliebig oft wiederholt werden; es ist umkehrbar. Die Löslichkeit bezeichnet die Eigenschaft eines Stoffes sich unter molekularer Verteilung mit dem Lösungsmittel homogen zu vermischen. Beim Zucker z.B. kommen die Zuckermoleküle aus dem Kristall frei und verteilen sich im Wasser. Da Zucker viele -OH Gruppen enthält, bauen sich zwischen diesen und den Wassermolekülen Wasserstoffbrückenbindungen auf. Im Allgemeinen unterscheidet man zwischen zwei Formen von Löslichkeit. Zwischen der qualitativen und der quantitativen Löslichkeit.
Qualitative Löslichkeit:
In welchen Flüssigkeiten ein Stoff löslich ist, hängt von dem chemischen Aufbau eines Stoffes ab. Während salzartige Stoffe fast nur in polaren Lösungsmitteln wie Wasser löslich sind, sind viele wachsartige Stoffe nur in organischen Lösungsmitteln (Benzin) löslich.
Es gibt natürlich auch Ausnahmen, wie Ethanol dass in beiden Lösungsmitteln löslich ist.
Quantitative Löslichkeit:
Die quantitative Löslichkeit gibt die Menge eines Stoffes an, die unter gegebenen Bedingungen (Temperatur, Druck) maximal in einer bestimmten Menge der Lösung löslich ist.

Trennung der Feststoffe vom Wasser: Es gibt verschiedene Trennverfahren: Absetzen lassen, Abgießen, Filtrieren/Sieben, Verdunsten/Verdampfen lassen



absetzen



Lupe

Lego



steine

steine

sieben

filter

kristall

doku

Reflexion
Sehr schön war gleich der Einstieg in meine Versuchsreihe, als ich die Kinder fragte, ob sie eine Idee hätten, was wir jetzt mit den ganzen Sachen machen. Daraufhin meinte Jakob: "Wir backen eine riesige Torte mit Steinen!" Julian: "Die kann man doch nicht essen." Jakob: "Doch mit Mayo drauf!" Die Beiden lachten. Letztendlich konnte ich die Kinder davon abbringen eine Steintorte zu backen und sie hatten auch schon Ideen, was wir machen könnten. Emily: "Wir schütten das Wasser in die Glasschüsseln." Ich: "Und dann?" Emily: "Weiß ich nicht." Julian: "Da passiert bestimmt was!" Also los ging’s. Natürlich bedienten wir uns aus den Glasschüsseln und kippten das Wasser nicht dort hinein. Fleißig legten alle los.

Erst fingen alle mit Zucker an, da sie ja schon wussten was damit passiert und warum. Ich: "Wisst ihr noch warum sich Zucker in Wasser löst? Jakob: "Das Wasser zieht am Zucker!" Dann ging es an Sand, Salz, Steine, Legos und Mehl. Emily: "Also Sand löst sich in Wasser."
Ich: "Aha, schau noch mal ganz genau hin." Emily rührt wie wild. Lea: "Emily, Sand löst sich doch nicht in Wasser!!!" Lea gibt Emily die Lupe. "Guck mal damit!" Ich: "Und löst sich Sand in Wasser?" Emily: "Nein, ich hatte ja keine Lupe, da hab ich nichts gesehen." Weiterhin interessant sind Emilys Aussagen über Legosteine: "Die werden kleiner." Sie holt einen Legostein aus dem Wasser und sieht ihn sich ganz genau an. Lea:"Die können sich nicht lösen, Emily, weil die sind hart!" "Doch, die werden kleiner!" Ich gebe Emily einen Zuckerwürfel und sie gibt diesen zu den Legos. "Und, Emily, was wird kleiner?" Ich erkläre Emily, dass die Legosteine in dem Glas etwas anders aussehen und sie vielleicht deshalb denkt, diese würden sich verändern. Beim Mehl wird es besonders interessant. Als wir die Ergebnisse vergleichen, hat Lea bei Mehl einen Smiley. "Eva, glaub mir, Mehl löst sich in Wasser. Vorhin hat’s geklappt, ich zeigs dir!" Wir wiederholen gemeinsam den Versuch und kommen zu dem Entschluss: Mehl löst sich nicht in Wasser. Es hat sehr viel Überzeugungskraft gekostet, Lea dies klar zu machen. Jakob: "Das fällt auf den Boden, Lea!"
Ich: "Julian, meinst Du Steine lösen sich in Wasser?" Julian mit fester Stimme: "Nee! Steine sind hart, guck ich versuch sie mal zu lösen!"

Julian: "Eva, soll ich mal alles mischen? Da passiert bestimmt was!" Julian ist total begeistert von seinen Erkenntnissen: Das Wasser ist vom Sand total trüb: "Eva, die Steine Lösen sich doch!!!” Lea: "Julian, Steine sind zum bauen, die lösen sich doch nicht auf!" Julian: "Doch guck, die sind weg!" Wenig später: "Ah, da sind sie." Das Nachspielen hat den Kindern sehr viel Spaß gemacht. Alle anderen Kinder standen herum und stellten Fragen.

Am nächsten Tag treffen wir uns in der Küche. Wir reflektieren unsere Ergebnisse vom Vortag. Die Kinder sind sehr motiviert und freuen sich noch mal experimentieren zu dürfen.
Impuls: "Wenn wir jetzt unsere Steine noch mal ins Wasser geben, lösen die sich auf?" Kinder:"Nein!" Ich: "Gut, dann gebt mal die Steine ins Wasser. Wer hat eine Idee was wir machen können, damit wir in einem Glas nur Wasser und im anderen Glas nur Steine haben, wie am Anfang?" Lea: "Ich weiß wie! Mit meiner Hand, guck!" Lea versucht mit ihrer Hand die Steine aus dem Glas zu holen. Es geht nur schwer. Lea: "Oh, meine Hand ist ein bisschen groß!" Jakob: "Versuchs mal mit nem Löffel!" Lea: "Stimmt, geht besser." Ich: "Wie geht’s denn noch schneller?" Die Kinder sind ratlos. Ich kippe das Wasser in das andere Glas. Kinder: "Ich will auch!" Ich: "Was habe ich gemacht?" Kinder: "Umgekippt!" Ich: "So ähnlich. Das nennt man abkippen." Die Kinder kippen reihum das Wasser ab. Es macht ihnen viel Spaß. Ich: "Wir können das Wasser auch Sieben. Wie im Garten den Sand. Was passiert dann?" Kinder:" Wasser geht durch und die Steine bleiben oben." Wieder wird reihum ausprobiert. Ich: "Wenn wir jetzt Legosteine haben, was machen wir, um sie wieder aus dem Wasser zu bekommen?" Jakob: "Umkippen oder Sieben!"

Die Kinder experimentierten nach diesem Einstieg selbstständig und es war sehr interessant zu beobachten, wie sie vorgingen. Lea animiert die Kinder: "Kommt, wir nehmen mal Mehl!" Die Kinder beschließen zunächst das Mehl abzukippen. "Iiiiiii, das geht ja gar nicht! Da ist immer noch Mehl!" Emily: "Nimm mal das Sieb." Lea: "Ja, das geht, Eva, guck." Auf dem Sieb bleibt etwas Mehl kleben. Jakob sieht in den Eimer: "Immer noch Mehl." Impuls: "Warum können wir das Mehl nicht sieben?" Julian: "Eva, weißt du, das ist viel kleiner als Legos." Ich erkläre den Kindern, dass es dafür ein viel kleineres Sieb gibt, einen Filter. Lea: "Ein Fieber???" Nachdem wir geklärt haben, was ein Filter ist, legen die Kinder los. Der erste Filter reißt. Lea: "Oh mann, Eva, der Filter geht auch nicht." Ich: "Da müsst ihr aufpassen, der Filter ist aus Papier und reißt ganz schnell." Beim zweiten Versuch klappt es. Jakob beobachtet die Tropfen ganz genau: "Seht mal, die sind sauber!" Lea: "Cool."

Nun wird’s schwieriger. Jakob möchte nun den Zucker vom Wasser trennen. Erst wird der Zucker aufgelöst, dann kommt der Filter zu Einsatz. Impuls: "Warum können wir Zucker nicht trennen?" Ich: "Mmmh, und was machen wir da jetzt?" Die Kinder wollen alle Möglichkeiten selbst ausprobieren. Lea: "Eva, das geht nicht. Das kann man nicht trennen." Ich erkläre den Kinder, dass es schwerer ist wasserlösliche Stoffe, wie Zucker zurückzuholen, da wir sie ja nicht mehr sehen können. Wir stellen erneut eine gesättigte Zuckerlösung her und legen einen Bleistift mit drei Bändern darüber. Ich erkläre den Kindern, dass sich der Zucker dann daran festhalten kann. Ich sage den Kindern, dass das aber ganz lange dauern kann, bis was passiert und sie das Glas immer beobachten müssen. Es dauerte auch sehr lange. Fast 12 Tage hielten die Kinder die Stellung. Jeden Tag beobachtete ein anderes Kind mit der Lupe das Glas. Jakob enttäuscht: "Immer noch nichts!" Doch dann war es endlich soweit. Julian: "Eva, sieh mal, Eis!!!!!" Alle anderen Kinder kamen dazu und betrachteten das Glas. Jakob: " Eva, da ist endlich was passiert!" Julian: "Jakob, ist das Eis?" Jakob: "Nein, Zucker!" Ich ließ die Kinder etwas probieren: "Ja, Eva, das ist Zucker!!" Julian: "Ach so, das sieht aber so aus wie Eis." Ich: "Da hast du Recht, dass sind aber Zuckerkristalle." Julian: "Eva, wie wird aus dem Wasser mit dem Zucker ein Kristall? Kannst Du mir das zeigen?"

Wir spielen auf dem Teppich das Ganze nach. Ich hätte nie gedacht, dass die Kinder so viel Ausdauer haben. Sogar ich hatte meine Zweifel, dass überhaupt noch etwas passiert. Den Kindern hat das beobachten aber sehr viel Spaß gemacht und es war schön zu sehen, wie doch jeden Tag ein Kind mit der Lupe vorm Glas stand. In der Turnhalle haben wir uns überlegt, ob der Vorgang auch schneller gehen könnte und was wir dafür brauchen. Julian: "Licht, ganz viel Licht, damit es warm ist!" Ich: "Gut, hat jemand noch eine Idee?" Jakob ganz leise: "Feuer?" Ich: "Aha, ja, und wenn wir kein Feuer haben? Wo ist es noch warm?" Lea: "Auf der Heizung!" Sebastian, der zugesehen hatte: "Oder in der Küche auf dem Herd!" Ich: "Super Sebastian! Wollt ihr das auch noch sehen, wie das geht?" Kinder: "Jaaaaaa!" So zeigte ich den Kindern, dass man mit Hilfe von starker Hitze, den Zucker noch schneller vom Wasser trennen kann. Um den Kindern zu zeigen, dass das Wasser wirklich verdampft, legten wir einen Teller auf den Kochtopf, damit die Kinder das Wasser von dort später probieren konnten. Lea: "Eva, das Wasser schmeckt gar nicht mehr nach Zucker!" Und zum Schluss blieb ein riesiger Zuckerbrocken. Kinder: "Mmmmh, lecker, Zucker!"

Um den Kindern die Versuche nochmals zu verdeutlichen bekamen sie auch diesmal wieder eine Karte, auf der sie ihre Ergebnisse festhalten konnten. Im Rückblick auf meine Versuchsreihe, war dies sehr zeitintensiv, aber die Kinder waren immer wieder aufs Neue motiviert mitzumachen, so dass dies für mich keine Rolle mehr spielte. Die Arbeitskarten kamen bei den Kindern sehr gut an, da es ihre Beobachtungen waren, die sie dort festhalten konnten. Somit konnten sie sich die Versuche noch einmal ansehen. Mir hat es viel Spaß gemacht zu beobachten, was die Kinder machen und was sie für Schlüsse daraus ziehen. Vom Aufbau her würde ich nichts anders machen, da ich mit dem Ergebnis sehr zufrieden war. Ich habe vielleicht etwas viel vorgegeben und hätte die Kinder noch mehr selbst experimentieren lassen können. Gerade beim Zurückgewinnen der Feststoffe, habe ich den Kindern doch schon sehr viel verraten.

Dadurch dass ich eine feste Gruppe hatte, konnten wir auch immer wieder auf unsere zuvor gemachten Beobachtungen zurückgreifen. Das war sehr schön. Das Interesse der anderen Kinder war so groß, dass ich den Kindern noch Zeit gab selbstständig zu experimentieren.
Die Versuche haben mir persönlich sehr viel Spaß gemacht und für die Zukunft möchten mein Team und ich mehr Raum dafür schaffen.

 
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