Chemische Spielereien

Vom Eiswürfelkran zum selbst gemachten Christbaumschmuck: mehr als 50 originelle Versuche zu den Grundlagen der Chemie mit Bildanleitung und kindgerechter Erklärung wecken auf spielerische Weise das Interesse an der Natur und an der Wissenschaft.

Kathrin Degen alias Kathi Keinstein wusste schon als Kind, dass sie eine Naturwissenschaft studieren wollte. Nach einem Chemiestudium an der Universität Düsseldorf hat sie einen Abschluss im Integrierten Studiengang Medizinisch-Biologische Chemie in Essen gemacht und dort viele spannende Dinge aus Medizin und Biochemie gelernt. Der Liebe wegen in die Schweiz übergesiedelt hat sie dort auf das Lehrdiplom für Gymnasium studiert und mehrere Jahre lang unterrichtet. In ihrer Lernkiste, zu der es auch einen Blog gibt, gibt sie Nachhilfestunden für Kinder und Jugendliche.

Vorwort ix So Experimentiert Ihr Sicher xi 1 Feuer, Plasma und die chemische Reaktion 1 1.1 Wo Moleküle zerbrechen 2 1.1.1 Experiment: Kerzenflammen werfen Schatten! 2 1.2 Aus Stoffen entstehen neue Stoffe 3 1.2.1 Paraffin verbrennt: die chemische Reaktion in der Kerzenflamme 3 1.2.2 Experimente: Die chemische Reaktion wird "sichtbar" 4 1.3 Was die Reaktion am Laufen hält 5 1.3.1 Warum sind Flammen heiß? - Was ist eigentlich Wärme? 5 1.3.2 Wie heiß muss Paraffin werden, damit es brennt? 6 1.3.3 Ein Metallsieb als Feuersperre 7 2 Licht und Materie 9 2.1 Warum Stoffe farbig sind 10 2.1.1 Wie unsere Augen Farben sehen 10 2.1.2 Was Stoffe mit Licht anstellen 11 2.2 Was Licht uns über Stoffe verrät 12 2.2.1 Wir können Licht zerlegen 12 2.2.2 Was das Licht über seine Quelle preisgibt 14 2.3 Farbstoffe in der Natur entdecken 16 2.3.1 Papierchromatografie von Blattfarbstoffen 16 2.4 Mysteriöse Lichterscheinungen 19 2.4.1 Ein Stoff - verschiedene Farben? 19 2.4.2 Licht aus dem Dunklen: Fluoreszenz 20 2.4.3 Glow-in-the-dark-Effekte: Phosphoreszenz 21 3 Mit der Kraft des Lichtes: Photochemie 23 3.1 Dank Chemie können wir sehen 24 3.1.1 Viele Sehzellen ergeben ein Bild 24 3.2 Moleküle gebaut mit Lichtenergie 25 3.2.1 Photosynthese 26 3.3 Chemie für Nostalgiker: Fotografie 28 3.3.1 Wie man mit Chemie Fotos macht 28 3.3.2 Euer eigenes Fotolabor 29 3.4 Unerwünschte Fotochemie 30 3.4.1 Licht zerstört Moleküle 30 3.4.2 Sonnencreme schützt unsere Haut 31 4 Gase: flüchtig und voluminös 33 4.1 Inertgas für die Sicherheit 34 4.2 Gase brauchen Platz, viel Platz 35 4.2.1 Woher das Gas im Airbag kommt 35 4.2.2 Gase als Raketentreibstoff 35 4.3 Sprengstoffe: Viel Gas in kurzer Zeit 38 4.3.1 Welche Stoffe haben Sprengkraft? 38 4.3.2 Explosiv und spektakulär: Vulkanausbruch daheim 38 4.4 Beweglichkeit macht gefährlich 39 5 Wasser - ein ganz besonderer Stoff 41 5.1 Woraus bestehen Wassermoleküle? 42 5.1.1 Analyse: Wie ihr einen Stoff auseinandernehmt 42 5.2 Warum ist Wasser nass? 45 5.2.1 Das Geheimnis des krummen Wasserstrahls 45 5.2.2 Wenn Atome Tauziehen machen 46 5.2.3 Wie stark Moleküle zusammenhalten 47 5.3 Was passiert, wenn Wasser fest wird 47 5.3.1 Experiment im Winter: Schnee mikroskopieren 48 5.3.2 Wie Salze die Entstehung von Eis verhindern 49 5.3.3 Kann es belebtes Wasser geben? 52 5.4 Echt merkwürdig: die Dichteanomalie des Wassers 53 5.4.1 Warum können Eiswürfel schwimmen? 53 5.4.2 Schlittschuhlaufen - Druck machts möglich 55 6 Kristalle - die Chemie der Schönheit 57 6.1 Mineralien und Würze: Ionenkristalle 58 6.1.1 Wie Ionenkristalle entstehen 58 6.1.2 Wasser im Gitter: Können Kristalle nass sein? 60 6.2 Kristalle aus Molekülen 62 6.2.1 Das Rätsel um den Eiswürfelkran 63 6.3 Diamant: ein Riesenmolekülkristall und der härteste Naturstoff der Welt 64 7 Elektronen auf Wanderschaft: Redox-Reaktionen 65 7.1 Wie Ionen entstehen und vergehen 66 7.1.1 Von Hochhäusern und vollen Etagen 66 7.1.2 Oxidation, Reduktion, Redox-Chemie 67 7.1.3 Aus Salzen lassen sich Metalle gewinnen 68 7.2 Redox-Reaktionen dank Elektrizität 71 7.2.1 Redox-Reaktionen im Stromkreis 71 7.3 Wirklich lästige Chemie: Korrosion 74 7.3.1 Unedle Metalle korrodieren an Luft und Wasser. 74 7.3.2 Redox-Reaktionen mit Edelmetall 76 7.4 Das Wandern ist der Ionen Lust: Stofftransport dank Redox-Potentialen 78 7.5 Wie eine Batterie funktioniert 80 8 Gar nicht so komplex: Koordinationsverbindungen 83 8.1 Wie Unlösliches löslich wird 84 8.1.1 Nachweis von Kupfer mit bunten Komplexen 85 8.1.2 Komplex-Verbindungen als Haushaltshelfer 87 8.2 Wie man Schwermetalle loswird 88 8.3 Ein Platz für nützliche Metallionen 89 9 Reaktionen leicht gemacht: Katalysatoren 91 9.1 Kfz-Katalysator: mit Edelmetall gegen Abgase 92 9.1.1 Wie giftige Abgase entstehen 92 9.1.2 Was ein Katalysator mit den Abgasen tut 92 9.2 Enzyme - Katalysatoren in der Natur 94 9.2.1 Enzyme verdauen Nahrung 94 9.2.2 Enzyme beseitigen Giftstoffe 96 9.2.3 Medikamente blockieren Enzyme 97 9.3 Wie Reaktionen wirtschaftlich werden 98 10 Tenside - Moleküle mit Superwaschkraft 101 10.1 Seife -eines der ältesten Chemieprodukte der Welt 102 10.2 Die Superkräfte der Tenside 105 10.2.1 Mischbar oder nicht mischbar, das ist hier die Frage 105 10.2.2 Januskopf-Moleküle 105 10.3 Was haben Seifenblasen mit Körperzellen gemeinsam? 106 10.3.1 Wie Seifenblasen aufgebaut sind 107 10.3.2 Und der Aufbau der Hülle von Körperzellen 108 10.4 Tenside und die Oberflächenspannung 109 10.5 Tenside in der Umwelt 110 11 Unsere Nahrung: Makromoleküle 113 11.1 Struktur und Ordnung: Stärke und Zellulose 114 11.1.1 Aufgeräumt: Stärke als Nährstofflager 114 11.1.2 Wie wir Makromoleküle verwerten: Verdauung 115 11.2 Nukleinsäuren: Moleküle als Datenspeicher 117 11.3 Proteine: vielfältige Helferlein 118 12 Natur nachgeahmt: Kunststoffe 121 12.1 Kunststoffe: Designermaterialien aus Makromolekülen 122 12.1.1 Ein Musterbeispiel für Thermoplaste: Polyethylen 122 12.2 Festigkeit durch Vernetzung - Warum selbstgemachter Slime nur im Labor gut gelingt 125 12.3 Wunscheigenschaften durch Additive 126 12.4 Wunderpolymere als Wasserspeicher 129 A Anhang 133 A.1 Chemikalienverzeichnis 133 A.1 Lebensmittel und Lebensmittelbestandteile 134 A.1. 2 Alltagschemikalien 135 A.1. 3 Besondere Chemikalien 137 A. 2 Wortlaut der H- und P-Sätze des EU-GHS-Systems 140 A.2. 1 H-Sätze 140 A. 2 P-Sätze 141 Bildquellen 143 Literatur 145 Stichwortverzeichnis 147