Nanowissenschaften ganz groß:mint:pink bei Molecules & Schools

7. Mai 2019, von MIN-Dekanat

Foto: Initiative NAT/Höhne

Eine Schülerin beim Abmessen der Lösungen für den Versuch „Der chemische Sonnenuntergang“.

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Die Schülerinnen schauen bei der Entstehung von Schwefelnanopartikeln zu (dem chemischen Sonnenuntergang).

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Mit Hilfe von Aceton haben Schülerinnen die Oberfläche einer CD so verändert, dass man nach dem Auftropfen einer blauen Flüssigkeit den chemisch hergestellten Lotuseffekt erkennen kann.

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Schülerin bei der Synthese von Gold-Nanopartikeln: Zu einer Goldsäurelösung wird vorsichtig eine Trinatriumcitratlösung hinzugetropft.

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Eine Schülerin beim Abmessen der Lösungen für den Versuch „Der chemische Sonnenuntergang“.

Foto: Initiative NAT/Höhne

Ein Feuerwerk aus Eisen.

Foto: Initiative NAT/Höhne

Schülerin bei der Synthese von Gold-Nanopartikeln.

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Schülerin bei der Synthese von Gold-Nanopartikeln.

Regelmäßig besuchen Schülerinnen der neunten Klassen das Chemie-Schullabor „Molecules & Schools“ der Universität Hamburg und forschen einen Tag lang zum Thema Nanowissenschaften. Sie erzeugen zum Beispiel den „chemischen Sonnenuntergang“ und einen künstlichen Lotuseffekt. Das Schullabor möchte damit einen Einblick in die komplexe Welt der Chemie geben, das naturwissenschaftliche Interesse der Mädchen fördern und die Begeisterung am Experimentieren wecken. Wir haben die Schülerinnen begleitet.

Bei einem Sonnenuntergang lässt sich vortrefflich die Zukunft planen. Schließlich braucht das Farbenspiel Zeit. „Die Reaktion verläuft relativ langsam“, erklärt Tim Wagner. Der Student der Nanowissenschaften an der Universität Hamburg wendet sich an seine Zuhörerinnen: „Habt ihr Fragen? Zum Versuch, Studium oder eurer nächsten Chemieklausur?“ Enna, Sophie, Anne und Marie lassen sich nicht lange bitten: Wie eine Vorlesung abläuft, wie schwer so ein Studium ist und was für Jobs sich dahinter verbergen, wollen die Lise-Meitner-Gymnasiastinnen aus Norderstedt wissen. Der Student beantwortet geduldig alle Fragen, zeigt aber gelegentlich auf den Versuchsaufbau: Die Lösung im Becherglas, das auf einem Overhead-Projektor steht, wandelt sich von leicht bläulich in milchig-trüb. Auf der Leinwand erscheint die Lösung zunächst Weiß und verändert sich über Gelb, Orange bis fast Schwarz – ein „chemischer Sonnenuntergang“ eben.

Das Schullabor Molecules & Schools der Universität Hamburg wird vom Exzellenzcluster CUI: Advanced Imaging of Matter gefördert und unterstützt das Programm mint:pink der Initiative NAT. Ziel von Molecules & Schools ist es, den Unterricht durch forschungsnahe Angebote attraktiver zu gestalten, Schülerinnen und Schüler für ein wissenschaftliches Studium zu begeistern und der Universität einen Eindruck vom Vorwissen der künftigen Erstsemester zu ermöglichen.

Der chemische Sonnenuntergang

Beim Versuch des chemischen Sonnenuntergangs stellen die Schülerinnen Schwefelnanopartikel her, indem sie Natriumthiosulfatlösung mit einer verdünnten Salzsäurelösung mischen. Die entstandenen Schwefelpartikel werden mit der Zeit größer und brechen damit immer mehr Licht. Während die Lösung im Becherglas weiterhin milchig-trüb bleibt, wechselt das Licht auf der Leinwand von Gelb, zu Orange und schließlich zu Schwarz. Dass man in der Flüssigkeit etwas Anderes sieht als auf der Leinwand, findet Enna so faszinierend wie verwirrend: „Liegt das an der Lichtbrechung?“, fragt die 15-Jährige noch einmal nach. „Genau, was wir hier im Becherglas sehen sind die kleinen Teilchen“, sagt Wagner. Bei „Molecules & Schools“ geht es um mehr als reine Chemie. Um das Phänomen der Lichtbrechungen zu verstehen, brauchen die Mädchen physikalisches Grundwissen.

Fünf Versuche, ein Ziel: Hemmschwellen abbauen

Ganz schön anspruchsvoll für Neuntklässlerinnen, die erst seit einem halben Jahr im Fach Chemie unterrichtet werden. Aber das Fachwissen stehe nicht an oberster Stelle, sagt Physiklehrer Stefan Schleitzer, der die 14 mint:pink Teilnehmerinnen schon in der Frühe von Norderstedt bis in die Grindelallee begleitet hat: „So ein Laborpraxistag ist toll, weil er die Vielfalt der Naturwissenschaften zeigt, Lust am Experimentieren fördert und Hemmschwellen abbaut.“

Ein Feuerwerk an Impressionen

Marie hat zum Abschluss ein kleines Feuerwerk aus Eisen gezündet; Enna hat mit dem Lotuseffekt gespielt und blaue Kupfersulfattropfen über eine behandelte CD-Oberfläche hüpfen lassen. „Ein starkes Experiment“, kommentiert sie. Längst hat die Sonne draußen vor den Laborfenstern im „nanowissenschaftlichen Praktikum“ den Zenit überschritten, Anne denkt an den Sonnenuntergang. „Wäre die Erde perfekt rund, gäbe es dann keinen roten Sonnenuntergang mehr?“, fragt die Neuntklässlerin. Einen Moment zögert Tim Wagner, dann zeichnet der Student einen Kreis auf ein Blatt Papier und unterschiedliche Standpunkte zur Sonne ein. „Abends muss ja das Licht immer noch einen längeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen als am Mittag, der rote Sonnenuntergang bleibt.“ Die Mädchen verabschieden sich, raus an die frische Luft aus kleinen Molekülen, die blaues Licht so gut streuen. Dispersion live.

Text: Initiative NAT/Deike Uhtenwoldt