ExperiMINTe: MINT mit Mica
Frühkindliche Förderung auch in den MINT-Disziplinen
Haben Sie keine Angst, Ihre Kinder schon früh mit wissenschaftlichen Experimenten zu konfrontieren. Bereits im Alter von 2-3 Jahren verfügen die Kinder über einen enormen Forscherdrang und sind dankbar über jede Form von Erkenntnissen. Sei es nun musikalisch, künstlerisch, sportlich oder wissenschaftlich.
Die ExperiMINTe sind so konzipiert, dass sie ohne großen Aufwand und Vorarbeit "einfach gemacht werden" können.
ExperiMINT #1:
Blaukraut oder Rotkraut?
Blaukraut oder Rotkraut?
Habt ihr vom Mittagessen noch etwas davon übrig? Dann ist jetzt #experiMINTe Zeit.
Alles was ihr dafür braucht ist ein wenig Blaukraut (oder Rotkraut), einen Kochtopf, Gläser und Teelöffel und natürlich verschiedene Flüssigkeiten die ihr testen wollt.
Bevor es losgeht... ein paar Sicherheitsregeln:
Rotkohl färbt ab. Die Hände werden rot, wenn der Rotkohl zerkleinert wird. Ihr könnt Handschuhe benutzen, wenn ihr möchtet. Außerdem sollte die Kleidung vor Flecken geschützt werden oder am besten etwas angezogen werden, das schmutzig werden darf.
Es darf nichts von den verwendeten Flüssigkeiten in den Mund genommen werden. Dies gilt für alle Lösungen aber natürlich insbesondere für den Test von Seifen und Reiniger.
Auch beim Arbeiten mit heißem Wasser musst aufgepasst werden, dass man nicht verbrüht.
Am Besten wird das ExperiMINT von Kindern und Eltern gemeinsam gemacht.
Vorbereitungen:
Ihr könnt rohen Rotkohl oder gefrorenen Rotkohl verwenden (verwendet ihr rohen Rotkohl, zerschneidet zuvor einen Teil davon in kleine Stücke). Anschließend kocht ihr den Rotkohl so lange, bis das Wasser die violette Färbung annimmt.
Das so gefärbte Wasser wird abgeschüttet und beiseite gestellt, bis es abgekühlt ist. Dieses kann nun dazu verwenden um den pH-Wert anderer Flüssigkeiten zu testen.
Nehmt ein paar Gläser und verteilt das gefärbte Wasser darauf.
Stellt Testlösungen bereit. Es eignen sich hierfür alle wässrigen Lösungen. In meinem Beispiel habe ich (von links nach rechts) Zitronensaft, Apfelsaft, Spülwasser, Leitungswasser, Backpulver-Lösung und Natron verwendet. Aber testet doch auch Essig, Sprudel, Limonade oder Milch.
Gebt die zu testenden Lösungen tropfenweise (z.B. mit einer Pipette oder einem Teelöffel) in die verschiedenen Rotkohltsaft-Gläser. Wie verändert sich die Farbe? Was ist die sauerste und was ist die alkalischste Testlösung, die ihr finden konntet? Lässt sich die Farbreaktion wieder rückgängig machen, wenn ihr eine andere Lösung dazu gebt?
Keine Zeit für lange Vorbereitungen?
Dann führt dieses ExperiMINT einfach in kleiner aber ebenso verblüffender Weise direkt beim Essen durch. Schiebt etwas von eurem Blaukraut/Rotkraut auf eurem Teller beiseite und träufelt etwas Zitronensaft oder streut eine winzige Menge Backpulver darauf.
Was passiert?
Rotkohl (Brassica oleracea var. capitata f. rubra) ist eine Kohlsorte die je nach Zubereitung als Gemüse als Rotkraut oder Blaukraut bezeichnet wird. Nach Zugabe von Essig oder Äpfeln beim Kochen verfärbt sich das Gemüse rot. Rotkraut und Blaukraut sind also nicht zwei unterschiedliche Sorten, sondern werden nach der Art ihrer Zubereitung benannt.
Diese Farbreaktion kommt von den im Rotkohl enthaltenen Anthocyanen. Diese wasserlöslichen Pflanzenfarbstoffe sind auch in anderen Pflanzen(teilen) enthalten und verleihen ihnen eine rote, violette oder blaue Färbung. Abhängig vom pH-Wert (wie sauer oder alkalisch etwas ist) verändern sich die Anthocyane und es kommt zu einer Veränderung der Farbe. Rotkohlsaft ist damit eine sogenannte Indikatorlösung. Ein solcher „Anzeiger“ zeigt den pH-Wert einer Lösung an.
stark saurer pH von 3 : pink
saurer pH von 4 : lila
neutraler pH von 7 : blauviolett
alkalischer pH von 8 : blau
alkalischer pH von 9: blau-grün
stark alkalischer pH 10 oder mehr: grün-gelb bis gelb.
Weiter gemacht:
Wenn am Ende noch Rotkohlsaft übrig ist, dann könnt ihr auch Indikator-Papier herstellen und damit auch später noch Flüssigkeiten testen. Dazu braucht ihr saugfähiges, möglichst weißes Papier (z.B. Kaffee-Filter). Dieses wird mit dem Rotkohlsaft getränkt und anschließend wieder getrocknet. Dann wird es in Streifen geschnitten und trocken gelagert. Wollt ihr eine Flüssigkeit testen, wird der Indikator-Streifen einfach in die Lösung getunkt. Am Farbumschlag könnt ihr dann ablesen ob die Lösung sauer oder alkalisch ist.
ExperiMINT #2:
Bunte Blüten - oder: wie können Pflanzen eigentlich trinken?
Bunte Blüten – oder: wie können Pflanzen eigentlich trinken?
Habt ihr euch schon mal gefragt, wieso Pflanzen eigentlich Wasser brauchen und wie sie dieses transportieren (sprich „trinken“)? Dann ist diese ExperiMINTe Idee genau das richtige für euch.
Bevor es losgeht... ein paar Sicherheitsregeln:
Lebensmittelfarbe färbt nicht nur die Blüten. Auch die Hände und Kleidung werden gefärbt. Gerade Lebensmittelfarbe in Pulverform ist wirklich heimtückisch. Stellt also auf jeden Fall sicher, dass ihr euer ExperiMINT z.B. auf einem Tablett anrührt oder in der Küche.
Da mit einem scharfen Messer oder einer (Garten-)Schere gearbeitet wird, ist darauf zu achten, dass kein Kind sich unbeobachtet diese Utensilien nimmt. Legt diese außer Reichweite, wenn sie nicht mehr benötigt werden.
Am Besten wird das ExperiMINT der kleinen Forscher durch ihre Eltern begleitet.
Was ihr benötigt
Weiße Schnittblumen. Gut funktionieren Tulpen, Rosen, Gerbera oder wie in meinem Beispiel Dahlien.
Lebensmittelfarbe (am schnellsten geht es mit flüssiger Lebensmittelfarbe, aber auch gut gelöste Farbe in Pulverform funktioniert gut – so wie in meinem Beispiel) oder wasserlösliche Tinte.
Kleine Vasen/andere Glasgefäße oder Joghurtbecher (hier solltet ihr damit sie nicht umkippen, einen Stein oder etwas anderes zum Beschweren reinlegen). Und zwar zwei Gefäße mehr, als ihr plant Blüten zu färben.
Ein Messer und eine (Garten-)Schere. Diese sollten wirklich scharf sein. Mit stumpfen Messern und Scheren quetscht ihr die Leitbündel in der Sprossachse anstatt sie zu schneiden. Dies verschlechtert oder verhindert die Aufnahme von Wasser.
Zeit. Dieses ExperiMINT funktioniert zwar „schnell“ - doch was bedeutet schon „schnell“ für einen drei- bis sechsjährigen Forscher? Ich empfehle euch, diese Versuchsreihe am Abend anzusetzen.
Durchführung
Stellt die Wassergläser auf. Zwei der Gläser dienen als Kontrollen. Davon lasst ihr eines komplett leer und das andere befüllt ihr nur mit Wasser aber ohne Farbe. Die anderen Gläser befüllt ihr mit Wasser und löst darin die Lebensmittelfarbe. Nehmt wirklich viel davon (so dass die dunklen Farben kaum mehr erkennbar sind und eher schwarz wirken), so wird die Färbung der Blüten deutlich stärker. Die Stängel der Blumen schneidet ihr mit der Schere frisch und leicht schräg an. Am schnellsten bekommt ihr eine Färbung, wenn ihr den Stängel auf auf etwa 10 cm kürzt. Jetzt stellt ihr die frisch angeschnittenen Blumen in das gefärbte Wasser, eine in ungefärbtes Wasser und eine in ein leeres Gefäß. Stellt das ExperiMINT am besten auf die Fensterbank in die Sonne. Dadurch wird die Wasseraufnahme gesteigert. Je nachdem, wann und ob ihr zu Abend esst, könnt ihr das ExperiMINT davor starten, so fällt das Warten einfacher. Schaut euch die Blüten dann vor dem Schlafengehen noch einmal an. Könnt ihr schon etwas erkennen? Wie sehen die Blüten nach dem Aufstehen aus? Ist alles gleichmäßig gefärbt oder könnt ihr Strukturen erkennen?
Was passiert?
Nach 1-2 Stunden kann man schon die ersten leicht gefärbten Strukturen erkennen. Das sind die Leitbündel. Je länger ihr die Blumen im farbigen Wasser stehen lasst, desto intensiver wird die Färbung des gesamten Blütenblattes. Die Blume ohne Wasser lässt bereits nach kurzer Zeit ihr "Köpfchen" hängen. Vielleicht möchtet ihr sie anschließend zu der Kontrollblume mit ungefärbtem Wasser stellen.
Das Wasser wird von den Pflanzen in der Regel über die Wurzeln aus dem Boden aufgenommen. Wie unser ExperiMINT zeigt, funktioniert dieses System bei Schnittpflanzen aber für eine gewisse Zeit auch über den Stängel/Stiel – oder die Sprossachse wie Botaniker sie nennen. Über ein Röhrensystem (die so genannten Leitbündel) wird das Wasser mit Hilfe der Kapillarkräfte (entgegen der Gravitation!) über die Sprossachse vorrangig zu den Blättern transportiert. Durch die auf die Pflanze einwirkenden Umweltfaktoren wie Sonnenstrahlen, Hitze oder Wind verdunstet an den Blättern das Wasser wieder. Wissenschaftler sprechen von Transpiration. Man kann sich das in etwa so vorstellen, dass an der Unterseite der Blätter winzig kleine Öffnungen sind, durch die das Wasser wieder ausgeschieden wird. Diese Öffnungen nennt man Spaltöffnungen und können von der Pflanze geöffnet oder geschlossen werden. Pflanzen schwitzen das Wasser also wieder aus. Dabei entsteht ein Transpirationssog. Durch diesen Kapillareffekt steigt stetig Wasser aus den unterirdisch liegenden Wurzeln nach oben in die Blätter.
Normalerweise ist Wasser farblos und man kann es in den Pflanzen nicht sehen. Da ihr aber Farbstoffe im Wasser gelöst habt, werden diese mit den nach oben steigenden Wasserteilchen in die Blüten mit hinauf gezogen. Die Farbstoffe können nicht über die Spaltöffnungen abgegeben werden und sammeln sich am Ende der Leitbündel an. Durch die weitere Ansammlung der Farbstoffe werden die ganzen Leitbündel der Blüte gefärbt und ihr könnt diese nun mühelos erkennen.
Für was brauchen Pflanzen aber denn nun dieses Wasser? Pflanzen brauchen Wasser um Photosynthese zu machen. Mit Hilfe der Photosynthese stellt die Pflanze aus Wasser und Kohlendioxid (mit Hilfe von Sonnenstrahlung) Zucker und Sauerstoff her. Der Zucker verbleibt in der Pflanze und dient ihr (und je nach Pflanze dann natürlich auch uns) als Nahrung. Der Sauerstoff wird abgegeben und dient uns und anderen Tieren der Atmung.
Das Wasser dient der Pflanze auch dem Transport von Nährstoffen die im Wasser gelöst sind. Außerdem bekommt die Pflanze durch das Wasser Stabilität. Fehlt ihr das Wasser, verliert die Pflanze an Halt.
Weiter gemacht:
Wenn ihr eine Blüte zwei- oder mehrfarbig machen möchtet, dann schneidet ihr den Stängel mit einem scharfen Messer etwa dreiviertel der Länge nach auf. Die Gläser mit dem gefärbten Wasser müssen entsprechend nah beieinander stehen. Sucht euch also am besten sehr schmale und kurze Gefäße. Optimal sind natürlich Reagenzgläser die ihr in einen Behälter stellt, damit sie nicht umkippen.
Dann stellt ihr die Blüte mit jedem Stängelteil in eines der Gläser.
Normalerweise bin ich es ja gewohnt direkt mit den Kindern zu interagieren und die spannenden ExperiMINTe zu begleiten. Ich würde mich also sehr darüber freuen, wenn ihr mich an eurem Forschen teilhaben lasst und mir ein Foto von euren Ergebnissen schickt, wenn ihr das gerne möchtet, veröffentliche ich diese Fotos dann.
ExperiMINT #3:
Regenbogen - Farben mischen mit Kapillarkräften
Regenbogen – Farben mischen mit Kapillarkräften
Regenbögen sind ein Naturphänomen, das Kinder wie Erwachsene fasziniert. Heute wollen wir die Farben eines Regenbogens mit Hilfe des Kapillareffekts mischen und so gleich zwei wissenschaftliche Phänomene ergründen.
Bevor es losgeht... ein paar Sicherheitsregeln:
Lebensmittelfarbe färbt nicht nur das Papier. Auch die Hände und Kleidung werden gefärbt. Stellt also auf jeden Fall sicher, dass ihr euer ExperiMINT z.B. auf einem Tablett oder auf einem Teller anrührt.
Am besten wird das ExperiMINT der kleinen Forscher durch ihre Eltern begleitet.
Vorbereitungen
6 Wassergläser
Wasser
Lebensmittelfarbe in Rot, Gelb und Blau (flüssige Lebensmittelfarbe oder in Pulverform)
Saugfähiges Papier (z.B. Toilettenpapier, Küchenpapier oder Taschentücher) länglich gefaltet, sodass es immer zwei der Gläser miteinander verbinden kann.
Durchführung
Stellt die Wassergläser im Kreis auf. Drei der Gläser befüllt ihr mit Wasser und gebt die Lebensmittelfarbe dazu (je mehr Wasser in den Gläsern ist, desto schneller wird das Experiment ablaufen). Die drei anderen Gläser lasst ihr leer. Für einen schönen Farbverlauf, wie wir ihn von einem Regenbogen kennen, ist die Reihenfolge wichtig: Rot – leer – Gelb – leer – Blau – leer. Jetzt nehmt ihr die gefalteten Papiere und gebt das eine Ende in eines der befüllten, das andere Ende in eines der leeren Gläser. Was passiert mit den anfangs leeren Gläsern? Welche Sekundärfarben entstehen bei der Mischung der Grundfarben Rot-Gelb, Gelb-Blau und Blau-Rot? Wie lange dauert es, bis der Wasserstand der Gläser angeglichen ist?
Was passiert?
Direkt nach dem eintauchen der Papiertücher in das gefärbte Wasser saugt sich das Papier damit voll. Anschließend braucht ihr ein wenig Geduld. Aber es lohnt sich auf jeden Fall, denn dieses ExperiMINT vereint gleich zwei tolle wissenschaftliche Phänomene. Zum einen die (Subtraktive) Farbmischung, zum anderen den Kapillareffekt.
Die drei verwendeten Farben Rot, Gelb und Blau werden als Primärfarben oder Grundfarben bezeichnet. Diese drei Farben lassen sich nicht durch Mischung von Farben herstellen. Es können aus ihnen jedoch alle anderen Farben hergestellt / gemischt werden. So wird sich das zu Beginn leere Glas zwischen Rot und Gelb nach und nach mit orangenem Wasser füllen. Das Glas zwischen den gelben und blauen Gläsern wird sich mit grünem Wasser füllen und die Mischung aus blauem und rotem Wasser wird Violett.
Mit dem eintauchen der Papiere in das farbige Wasser wird dieses nach oben gesogen. Ähnlich wie in
ExperiMINTe # 2 Bunte Blüten, in der wir Blüten gefärbt haben, wird das Wasser und die darin enthaltenen Farbpartikel durch den Kapillareffekt stetig nachgezogen. Das Wasser läuft aufwärts – entgegen der Gravitation – und nimmt die Farbpartikel der Lebensmittelfarbe mit sich. Das selbe Phänomen erlaubt es Pflanzen mit ihren Wurzeln Wasser aus dem Boden aufzunehmen und in die Blätter zu transportieren. Papier besteht zum größten Teil aus pflanzlichen Fasern. Diese Fasern werden aus Holz gewonnen, das unter anderem zu Zellstoff verarbeitet wird. Zellstoff besteht zum größten Teil aus Cellulose. Papier besteht also vielen Cellulosefasern, die eng nebeneinander liegen. Besonders saugfähige Papiere wie Küchenpapier enthalten zwischen den Fasern viele Hohlräume. Diese Hohlräume nennt man auch Kapillaren. Kommt eine Flüssigkeit wie Wasser in Berührung mit einer Kapillare, dann tritt der "Kapillareffekt" auf.
Das führt dazu, dass Wasser entgegen der Schwerkraft in einer Kapillare nach oben steigt. Den Kapillareffekt habt ihr vielleicht auch schon einmal beobachtet, wenn ihr ein Trinkröhrchen in ein Getränk gestellt habt. Die Flüssigkeit im Röhrchen steht ein wenig höher steht als im Glas. Ursache für dieses Verhalten ist die sogenannte "Adhäsionskraft" zwischen dem Wasser und der Kapillare oder dem Trinkröhrchen. Hierbei "klettern" die Wassermoleküle am Übergang von Wasser zu Röhrchen ein wenig nach oben und ziehen dabei andere Wassermoleküle mit sich. Durch die Kapillaren im Küchentuch unseres ExperiMINTs wird Wasser in das leere Glas transportiert. Neben Pflanzen wird der Kapillareffekt von uns auch beim Schreiben mit einem Füller oder beim brennen einer Kerze verwendet. Durch letzteres wird der Kapillareffekt manchmal auch als „Dochteffekt“ bezeichnet. Das flüssige Wachs wird durch die feinen Kanäle des gewobenen Dochts nach oben zur Flamme hin gezogen und versorgt diese damit mit Brennstoff.
Und warum ist am Ende in allen Gläsern gleichviel Wasser? Immer zwei unserer Gläser sind über Kapillaren miteinander verbunden. Wissenschaftler nennen so etwas „kommunizierende Gefäße“. Am Ende des ExperiMINTs – nach etwa einer Stunde - steht das Wasser in allen unseren „kommunizierenden Gefäßen“gleich hoch und es sind ganz prächtige Mischfarben entstanden. Die ersten Farbmischungseffekte kommen aber schon nach wenigen Minuten zum Vorschein. Ihr könnt das ExperiMINT über Nacht stehen lassen und am nächsten Morgen noch einmal bewundern.
Weiter gefragt: Wo wird das Phänomen der Kommunizierenden Gefäße von uns im Alltag genutzt?
In der Schifffahrt werden zum Höhenausgleich zwischen Oberwasser und Unterwasser an Kanälen Schleusen verwendet. Aus einem hochgelegenen Behälter oder aus einem hohen Wasserturm fließt das Wasser durch das Röhrensystem zu uns in den Wasserhahn. Außerdem wird durch das in der Rohbiegung eines Siphons befindliche Wasser verhindert, dass der unangenehme Geruch des Abwassersystems in die Badezimmer gelangt.
Lasst mich an eurem Forschen teilhaben und schickt mir gerne ein Foto mit euren Ergebnissen!
ExperiMINT #4: Papierchromatographie– Kann man Farben eigentlich auch wieder entmischen?
Farben mischen das war leicht – aber geht das eigentlich auch anders herum?
Die Farben aus unserem Regenbogen der ExperiMINTe Folge vergangener Woche, möchte ich heute nachhaltig direkt wiederverwenden und mit einem einfachen ExperiMINT zeigen, dass man Farben auch wieder entmischen kann.
Bevor es losgeht
Wie immer gilt: Lebensmittelfarben oder Filzstifte färben auch Hände, Kleidung und andere Materialien, die vielleicht lieber ungefärbt geblieben wären.
Macht dieses ExperiMINT auch wieder im Eltern-Kind-Team, so macht es am meisten Spaß. Denn beim #Experimentefürzuhause gilt wie in der echten Wissenschaft auch: gemeinsam ist besser und macht viel Spaß.
Vorbereitungen
Gemischte Lebensmittelfarben aus dem ExperiMINT Regenbogen. Es funktioniert aber natürlich auch mit Wasserfarben oder Filzstiften (wasserlöslich). Eindrucksvoll wird es mit rot, gelb, blau und deren Mischfarben orange, grün und lila)
Engmaschiges Filterpapier (z.B. Kaffeefilter oder Küchenpapier). Schneidet das Filterpapier in Form eines Kreises zurecht. In die Mitte wird ein kleines Loch geschnitten, durch das später der Docht gezogen wird. Ein kleines Stück des Filterpapiers wird als Docht eng zusammen gerollt.
Behälter mit Wasser
Durchführung
Tragt die Farben auf das Filterpapier auf. Entweder ihr macht das so, wie im Video gezeigt oder ihr tropft/malt es direkt auf das Papier drauf – möglichst Zentral um das Loch herum.
Dann steckt ihr den Docht durch das Loch des Filterpapiers und stellt den Docht in den Wasserbehälter. Jetzt gilt es zu warten, bis die Farben gut voneinander getrennt sind.
In welche Farben werden die Mischfarben aufgetrennt? Was passiert mit den Grundfarben?
Die Ergebnisse könnt ihr selbst verständlich trocknen und aufbewahren, aufhängen oder verschenken.
Was passiert?
Das Wasser wird durch die Kapillarwirkung (vgl #ExperiMINTe Regenbogen und BunteBlumen) nach oben durch den Docht und dann weiter über das Filterpapier gesogen. Das Wasser trägt dabei die Farben mit sich mit. Je nach Größe der Farbpartikel werden sie unterschiedlich weit transportiert.
Die Methode die wir dabei verwenden, nennt sich Papierchromatographie. Sie ist ein Trennverfahren, dass in der Biologie und Chemie häufig verwendet wird und eignet sich hervorragend dafür, auch ExperiMINTe für kleine Wissenschaftler daraus abzuleiten. Entwickelt wurde die Verteilungschromatographie übrigens von Archer J. P. Martin und Richard L. M. Synge, die dafür 1952 den Nobelpreis für Chemie verliehen bekamen. Bei der Papierchromatografie wird eine kleine Menge des zu analysierenden Stoffes (in unserem Fall die Farben) auf eine stationäre Phase (unser Filterpapier) aufgetragen und mit Hilfe einer mobilen Phase (unser Lösungsmittel Wasser) transportiert. Das Wasser wird durch die Kapillarwirkung (vgl #ExperiMINTe Regenbogen und Bunte Blumen) nach oben gesogen und trägt dann die Farbpartikel mit sich mit. Je nach Größe und Beschaffenheit der Farbpartikel werden sie unterschiedlich weit transportiert. Wie weit die Partikel transportiert werden, hängt von der Wechselwirkung (Adsorption und Desorption) der Substanz mit dem Papier ab. Mit Hilfe des Bildes eines Flusses der Treibgut mit sich führt, ist diese Methode sehr leicht zu verbildlichen. Die Geschwindigkeit, mit der das Treibgut weiterbewegt wird, hängt unter Anderem davon ab, wie groß und wie schwer das Treibgut ist. So entmischt man unter großem Staunen Mischfarben wie Orange, Grün oder Lila der Lebensmittelfarben, Wasserfarben oder Filzstifte (abhängig vom Hersteller) in ihre Grundfarben. Einzig die Grundfarben bleiben sie selbst – da sie nicht gemischt sind.
Weiter gemacht – Chromatographie-Blumen und -Lesezeichen
Malt doch einfach unterschiedliche und bunte Muster mit Filzstiften in die Mitte der Filterpapiere und schaut wie die Farben sich mischen und entmischen, wenn das Wasser durch den Docht und durch das Filterpapier gesogen wird.
In Streifen geschnittene Küchenpapiere oder länglich gefaltete (Papier)Taschentücher können mit einer kurzen Seite in die unterschiedlichen Farblösungen getunkt werden. Ist die Farbe weit genug gelaufen, tunkt das Papier in eine andere Farbe usw. Anschließend könnt ihr die Tücher zum Trocknen hinlegen und zum Beispiel als Lesezeichen verwenden.
Mailt mir gerne Fotos von euren Ergebnissen, darüber würde ich mich sehr freuen.
ExperiMINT #5:
Papierchromatographie II– Was ist eigentlich Schwarz?
Papierchromatographie II: Was ist eigentlich Schwarz?
Schwarz ist keine Farbe? Von wegen!
Mit der Methode der Papierchromatographie haben wir bereits die einzelnen Mischfarben aus den Grundfarben rot, gelb und blau entmischt. Das gleiche funktioniert auch prima mit Schwarz.
Bevor es losgeht
Wie immer gilt: Filzstifte färben auch Hände, Kleidung und andere Materialien, die vielleicht lieber ungefärbt geblieben wären.
Macht dieses ExperiMINT auch wieder im Eltern-Kind-Team, so macht es am meisten Spaß. Denn beim experimentieren Zuhause gilt wie in der Wissenschaft auch: gemeinsam ist besser und macht viel Spaß.
Vorbereitungen
Schwarzen, wasserlöslichen Filzstift. Eindrucksvoll wird es mit mehreren schwarzen Filzstiften verschiedener Hersteller.
Engmaschiges Filterpapier (z.B. Kaffeefilter oder Küchenpapier). Schneidet das Filterpapier in Form eines Kreises zurecht. In die Mitte wird ein kleines Loch geschnitten, durch das später der Docht gezogen wird. Ein kleines Stück des Filterpapiers wird als Docht eng zusammen gerollt.
Behälter mit Wasser
Durchführung
Malt Punkte oder Striche eurer schwarzen Filzstifte möglichst zentral auf das Filterpapier. Verwendet ihr nur einen schwarzen Stift, könnt ihr auch einen Kreis um die Mitte malen.
Dann steckt ihr den Docht durch das Loch des Filterpapiers und stellt den Docht in den Wasserbehälter. Jetzt gilt es zu warten, bis die Farben gut voneinander getrennt sind.
Aus welchen Einzelfarben bestehen die (unterschiedlichen) schwarzen Filzstifte?
Die Ergebnisse könnt ihr selbst verständlich trocknen und aufbewahren, aufhängen oder verschenken.
Was passiert?
Schwarz gehört wie weiß zu den sogenannten „unbunten Farben“. Als „unbunt“ wird eine neutrale Lichtempfindung beschrieben, die eine Mischung von allen Wellenlängen des Spektrums in physikalisch gleicher Strahlungsstärke ist
(H.G. Buschendorf). Das bedeutet, dass unbunte Farben wie Schwarz eine Mischung aller Farben ist. Denn wer kennt das nicht? Einmal kurz mit den Wasserfarben gepanscht und schon haben wir sehr dunkle Farbtöne wie Braun oder Schwarz. Durch die Papierchromatographie kehren wir den Prozess um und entmischen die Farben wieder. Dabei wird das Wasser durch die Kapillarwirkung (vgl. ExperiMINTe Bunte Blumen, Regenbogen und Chromatographie) nach oben durch den Docht und dann weiter über das Filterpapier gesogen. Das Wasser trägt dabei die Farben mit sich mit. Je nach Größe der Farbpartikel, werden sie unterschiedlich weit transportiert. So wird die Ursprungsfarbe in seine Einzelfarben aufgetrennt. Die Mischfarben (schwarz, aber auch alle bunten Mischfarben) werden von jedem Hersteller anders und aus unterschiedlichen Einzelfarben produziert. Daher wird es sehr eindrucksvoll, wenn für das ExperiMINT schwarze Filzstifte unterschiedlicher Hersteller verwendet werden.
Weiter gemacht
Verwendet nicht nur unterschiedliche (unbunte) schwarze, sondern auch bunte Filzstifte und entmischt sie. Spannend wird es, wenn zuvor aus den Grundfarben rot, gelb und blau Mischfarben auf dem Filterpapier gemischt und durch die Papierchromatografie wieder entmischt werden.
Hat euch dieses ExperiMINTe: MINT mit Mica gefallen? Lasst mich an eurer Forschereinheit teilhaben und schreibt mir oder sendet mir Fotos. Was wollt ihr als nächstes erforschen?