Die im Jahr 2002 neu gegründete Eduard-Job-Stiftung für Thermo- und Stoffdynamik hat sich die Förderung von Programmen zum Ziel gesetzt, die
Stiftungsziele Stiftungsziele
• zur Reform der Ausbildung an Universitäten, Fachhoch- schulen und Schulen sowie
• zur Vereinfachung und Neugestaltung des naturwissen- schaftlichen Unterrichts führen.
Thermodynamik Thermodynamik
Durch einen leicht geänderten Ansatz und geschickte Wahl der Rechen- operationen kann das Lehrgebäude unter drastischer Verkürzung der Rechenwege auf bekannte, mit der Anschauung konforme Strukturen reduziert werden.
Aufgrund ihrer geschichtlichen Entwicklung besitzt sie eine ungewöhnliche Struktur, die mit den Vorstellungen in anderen Teilen der Chemie und Physik kaum kompatibel ist.
Aktuelle Projekte I Aktuelle Projekte I
Einführung der Schulbuchreihe
„Karlsruher Physikkurs“
an Gymnasien in Baden- Württemberg, Übersetzung ins Englische, Italienische und Chinesische sowie Erprobung
Aktuelle Projekte II Aktuelle Projekte II
Abfassung des Lehrbuchs
„Physikalische Chemie– eine Einführung nach neuem Konzept
mit zahlreichen Experimenten“
für Studierende aller Naturwissenschaften, die im Grundstudium Physikalische Chemie
Aktuelle Projekte III Aktuelle Projekte III
Erprobung und Weiterentwicklung von mehr als hundert Schauversuchenaus den Themenbereichen Thermodynamik, Kinetik und Elektrochemie sowie
Erstellen der zugehörigen Versuchs- anleitungen (unter Berücksichtigung der Gefahrstoffverordnung) und Videodoku- mentationen
Projektbeispiel Projektbeispiel
Erstellen der Videodokumentation
„Das chemische Potenzial μ in Experimenten“
Das chemische Potenzial
in Experimenten
Auflösen von Marmor
Versuchsdurchführung
Marmorstücke werden in Salzsäure ge- worfen.
Auflösen von Marmor
Erklärung:
Calciumcarbonat wird von Salzsäure
unter Entwicklung von gasförmigem Kohlendioxid aufgelöst gemäß
CaCO3|s + 2 H+|w →Ca2+|w + H2O|l + CO2|g Beobachtung:
Es tritt eine lebhafte Gasentwicklung auf.
Es besteht ein Potenzialgefällezwischen Ausgangsstoffen und Endprodukten, d. h., die Reaktion läuft spontan ab.
μ/kG (–1129) + 2·0 > (–553) + (–237) + (–394)
–1129 > –1184
Ammoniak-Springbrunnen
Versuchsdurchführung
Ein mit Ammoniakgas gefüllter Rundkolben wird über ein Steigrohr mit einer wasser- gefüllten Glaswanne verbunden.
Ammoniak-Springbrunnen
Erklärung:
Ammoniakgas löst sich hervorragend in Wasser gemäß
Beobachtung:
Das Wasser steigt zunächst langsam, dann in zunehmend kräftiger werdender violetter Fontäne nach oben.
Karbidlampe
Versuchsdurchführung
Man lässt Wasser auf einige graubraune Calciumcarbidbrocken tropfen.
μ/kG (–68) + 2·(–237) > (–897) + (+209)
–542 > –688
Karbidlampe
Erklärung:
Calciumcarbid wird von Wasser unter Bildung von Ethin (Acetylen) zersetzt nach:
CaC2|s + 2 H2O|l →Ca(OH)2|s + C2H2|g Beobachtung:
Das gebildete Ethin verbrennt mit stark rußender Flamme.
auch Substanzen mit positivem μsind herstellbar
Glühen von Silberoxid
Versuchsdurchführung:
Schwarzbraunes Silberoxid wird mäßig mit einem Brenner erhitzt.
Glühen von Silberoxid
Erklärung:
Die Zersetzung von Silberoxid wird beschrieben durch:
2 Ag2O|s →4 Ag|s + O2|g Beobachtung:
Mit der Glimmspanprobe kann Sauerstoff identifiziert werden. Im Reagenzglas bleibt weißliches Silbermetall zurück.
μ/kG 2·(–11) < 4·0 + 0 α/G·K–1 2·(–121) 4·(–43) –205
Auf Grund des stark negativen Temperaturkoeffizienten αdes Gases O2 wird der Vorgang durch eine Temperaturerhöhung begünstigt.
Reaktion nicht möglich!
Sieden durch Kühlen
Versuchsdurchführung
Der mit warmem Wasser gefüllte Rund- kolben wird mit Eiswasser übergossen.
Sieden durch Kühlen
Erklärung:
Der Siedeprozeß wird beschrieben durch H2O|l →H2O|g
Beobachtung:
Das Wasser beginnt zu sieden.
μ/kG –237 <–229 Vorgang nicht möglich!
Fe
3+-SCN
–-Gleichgewicht
Beobachtung:
Eine bernsteingelbe verdünnte Eisenthio- cyanat-Lösung wird alternativ mit Fe3+- oder SCN–-Lösung versetzt.
Fe
3+-SCN
–-Gleichgewicht
Erklärung:
Das Gleichgewicht wird beschrieben durch
[Fe(H2O)6]3++ 3 SCN– p[Fe(H2O)3(SCN)3] + 3 H2O, Beobachtung:
Die Lösung färbt sich in beiden Fällen rot.
3
2 3 3 2
3+ - 3
2 6
([Fe(H O) (SCN) ]) (H O)
= ([Fe(H O) ] ) (SCN )
C c c
K c c
⋅ das MWG lautet: ⋅
Die Zugabe von Wasser zur Eisenthiocyanatlösung verschiebt das Gleichgewicht auf die Eduktseite, von Fe3+- oder SCN–- Lösung zur verdünnten Lösung wieder auf die Produktseite.
Trinkende Ente
Versuchsdurchführung
Der Kopffilz der „Trinkente“ wird befeuchtet.
Trinkende Ente
Erklärung:
Die „trinkende Ente“ ist eine Stoffkraftmaschine, die die chemische Potenzialdifferenz zwischen flüssigem Wasser und dem Wasserdampf in der Luft ausnutzt.
Beobachtung:
Die Ente beginnt in periodischen Abständen zu trinken.
Durch Entzug der Verdampfungswärme kühlt sich der Kopf ab, so dass ein Teil des Dampfes der Füllflüssigkeit kondensiert.
Zum Ausgleich des Unterdrucks steigt Flüssigkeit durch das Steigrohr in den Kopf. Mit Hilfe einer entsprechenden Kon- struktion ist die Ente in der Lage, Arbeit zu verrichten.
Videoproduktion:
Dr. Regina Rüffler
Präsentation Präsentation
des neuen didaktischen Konzeptes der Job-Stiftung auf nationalen Tagungen
• jährliche Bundes- und Länderkon- gresse des „Vereins zur Förderung des mathematischen und naturwissen- schaftlichen Unterrichts (MNU)“
Impressionen Impressionen
Preisverleihung durch den Stifter Ausstellungsstand
Poster- präsentation
Präsentation Präsentation
auf internationalen Tagungen
• Thermo 2006 in Boulder/USA
• 41st IUPAC World Chemistry Congress 2007 in Turin/Italien
• 20th International Conference on Chemi- cal Education 2008 in Pointe aux Piments/
Mauritius
• International Congress of Science Educa- tion 2009 in Cartagena/Kolumbien
• 21th International Conference on Chemi- cal Education 2010 in Taipeh/Taiwan
Impressionen Impressionen
ICCE 08 / Verleihung des Posterpreises an
Frau Dr. Rüffler
Thermo 06 / Vortrag ICSE 09 / Poster-
präsentation
Informationen Informationen
www.job-stiftung.de
über die Job-Stiftung sowie umfangreiches Lehrmaterial (Skripten, Versuchsanleitungen, Videos etc.) finden Sie auf der Homepage
