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Schulorientiertes Experimentieren im Chemieunterricht mit Lebensmitteln, Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen

Durchführung, fachliche und didaktische Auswertung

Unterrichtsentwurf 2015 14 Seiten

Didaktik - Chemie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Fette und Öle
Durchführungen
Beobachtungen
Fachliche Auswertung
Didaktische Auswertung

Eiweiße
Durchführungen
Beobachtungen
Fachliche Auswertung
Didaktische Auswertung

Kohlenhydrate
Durchführungen
Beobachtungen
Fachliche Auswertung
Didaktische Auswertung

Quellen

Fette und Öle

Durchführungen

Fettfleckprobe

Löse ca. 1 mL Öl in ca. 3 mL Heptan und tropfe etwas von dieser Lösung auf ein Filterpapier. Tropfe auf ein anderes Filterpapier etwas reines Heptan. Trockne beide Papiere durch Schwenken an der Luft und vergleiche sie.

Überprüfe jeweils in einem Reagenzglas die Löslichkeit von Öl, Butter, Margarine und Schweineschmalz in a) Wasser, b) Ethanol und c) Heptan / Benzin. Tabelliere die Beobachtungen.

Heimexperiment

Verrühre in einer Glasschale zwei Esslöffel Salatöl und einen Esslöffel Essig und beobachte die Mischung. Füge einen Teelöffel Eigelb hinzu, rühre weiter und beobachte erneut.[1]

Lösen Sie in vier verschiedenen Reagenzgläsern je etwa 0,5 g Kokosfett und Olivenöl in Heptan. Geben Sie tropfenweise unter Schütteln Brom-Lösung zu (Hergestellt aus 0,1 mL Brom in 20 mL Heptan), bis die Bromfärbung bestehen bleibt. Vergleichen Sie die bis zur bleibenden Färbung benötigte Tropfenzahl zugesetzter Brom-Lösung bei den beiden Proben.[2]

Beobachtungen

Fettfleckprobe

Das Öl ließ sich gut in Heptan lösen. Beide Flüssigkeiten hinterließen einen nassen Fleck auf dem Filterpapier. Beim anschließenden Trocken verschwand der Heptan Fleck vollständig. Die andere Probe hinterließ einen deutlich sichtbaren Fleck auf dem Papier.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Heimexperiment

Essig und Öl bildet ein Zwei-Phasen-Gemisch. Das Öl schwimmt auf dem Essig. Durch das Rühren vermischen die beiden Flüssigkeiten sich kurzzeitig. Es sind Öltropfen im Essig zu erkennen, die sich mit der Zeit wieder nach oben bewegen und dort eine Schicht bilden. Die Zugabe von Eigelb bewirkt ein durchmischen. Das Öl löst sich nun im Essig. Es sind kleine Eigelb-Stückchen zu erkennen, die sich mit der Zeit am Boden absetzten.

Die ersten Tropfen Bromwasser entfärben sich sowohl in dem Kokosfett- wie auch im Olivenöl-Heptan-Gemisch. Nach 11 Tropfen hört dieser Effekt beim Olivenöl auf. Die Lösung verfärbt sich braun. Nach bereits 7 Tropfen verfärbte sich die Kokosfett-Heptan-Lösung braun.

Fachliche Auswertung

Als Fett wird der Ester zwischen Fettsäuren und einem freiwertigen Alkohol, Glycerol, bezeichnet. Fette sind also Triglyceride. Fettsäuren verfügen über eine gerade Anzahl von Kohlenstoffatomen. Dies hat mit ihrer Entstehung in der Natur zu tun. Sie werden durch eine Aneinanderreihung von Acetyl-Resten synthetisiert, mithilfe des Acetyl-Coenzym A. Natürliche Fettsäuren sind zudem unverzweigte. Mögliche Doppelbindungen liegen meist in cis-Form vor. Trans-Fettsäuren sind in der Natur nur sehr selten und gelten als kanzerogen.

Fette weisen meist keinen festen Schmelzpunkt auf, sondern einen Schmelz- und Siedebereich. Dies liegt daran, dass in einem Triglycerid verschiedene Säuren gebunden sein können. Einsäurige Triglyceride sind sehr selten. Die Schmelztemperatur hängt nicht nur von der Kettenlänge der Fettsäuren ab, sondern auch von ihrem Gehalt an Doppelbindungen sowie der Stellung der Fettsäuren im Molekül. Die Stellungen 1 und 3 werden vorwiegend mit gesättigten Fettsäuren verestert, wobei Öl- und Linolensäure über alle Positionen verteilt sein können. Fette mit mehreren Doppelbindungen werden als für den Menschen essentielle Fettsäuren bezeichnet, da sie vom Organismus gebraucht, aber nicht in ausreichender Menge synthetisiert werden können.

Je mehr ungesättigte Fettsäuren im Molekül vorhanden sind, desto höher liegen die Schmelz- und Siedetemperaturen.[3]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Dies C 18:1, ω-9 Kette ist Ölsäure. Die cis-Bindung bewirkt eine Winkelung in der Struktur. Dadurch reduziert sich die „Kontaktfläche“ der Moleküle untereinander, was gleichbedeutend ist mit einer Abnahme der Van-der-Waals Kräfte.

Der Löslichkeitsversuch zeigt eine andere Eigenschaft von Fetten. Sie sind unpolare Substanzen. Zwar ist der Säurerest polar, doch durch die lange Kohlenstoffkette überwiegt deutlich der unpolare Charakter. Wasser sowie Ethanol sind polare Lösemittel. Hierin kann sich eine polare Substanz nicht lösen. Im unpolaren Heptan hingegen lösen sich Fette und Öle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Fettfleck Probe beweist die hohe Siedetemperaturen die Fette benötigen. Das Wasser verdampft bei Raumtemperatur. Das Fett hinterlässt eine dauerhafte Spur.

Die Doppelbindungen in ungesättigten Fetten lassen sich mittels Bromierung nachweisen. Brom besitzt die Eigenschaft sich an Doppelbindungen zu addieren. Solange also eine Fettlösung die charakteristische Farbe des Broms verschwinden lässt findet diese Reaktion statt. Kokosfett besteht nur zu geringem Anteil aus ungesättigten Fettsäuren. Deshalb braucht es hier weniger Tropfen Bromwasser als Olivenöl, welches einen höheren Anteil an ungesättigten Fettsäuren aufweist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Unpolare Öle bilden mit einem polaren Lösemittel wie Wasser oder Essig ein 2-Phasen-Gemisch. Um diese beiden Stoffe dennoch miteinander vermischen zu können benötigt man einen Emulgator. Das Lecithin im Eigelb ist ein solcher Emulgator. Es zeichnet sich durch einen polaren und einen unpolaren Teil aus.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[4]

Dies ermöglicht das Verbinden der beiden Flüssigkeiten. Der Emulgator umschließt das Öl vollständig. Die unpolaren Schwänze reichen ins Fett. Die polaren Köpfe, welche hydrophil sind verbleiben im Essig. Hier eignet sich das Kugelstabmodell zur Veranschaulichung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Es bilden sich Micellen. Dies sind vollständig umschlossene Fetttröpfen, welche nun dank der Hydrophilen Außenschicht sich im Essig lösen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[5]

[...]


[1] Sek. 1, Seite 230

[2] Sek. 2, Seite 360

[3] Vgl. Baltes, Seite 50 bis 54

[4] http://www.chids.de/dachs/expvortr/639/lecithine.htm, Zugriff am 14.Dezember

[5] http://eng.thesaurus.rusnano.com/wiki/article1199, Zugriff am 14.Dezember

Details

Seiten
14
Jahr
2015
ISBN (eBook)
9783668238169
ISBN (Buch)
9783668238176
Dateigröße
1022 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v324100
Institution / Hochschule
Bergische Universität Wuppertal
Note
Schlagworte
schulorientiertes experimentieren chemieunterricht lebensmitteln fetten kohlenhydraten proteinen durchführung auswertung

Autor

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Titel: Schulorientiertes Experimentieren im Chemieunterricht mit Lebensmitteln, Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen