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Seite 4 Denicotea Vollmer: KIS Köln Kopiervorlage 13 Buntes Allerlei der Zigarettenfilter: Wir untersuchen verschiedene Filter Gelb, weiß, schwarz und sogar fast durchsichtig können sie sein und erfüllen doch alle denselben Zweck. Der bekannteste Filter ist sicherlich der einer Filterzigarette und mit seiner gelben Farbe auch nicht zu übersehen. Doch hast Du einen solchen Filter schon einmal genauer betrachtet ? Aufgeschnitten erkennt man, daß der Filter aus einem weißen „watteartigen“ Stoff besteht. Dabei handelt es sich um Celluloseacetat, dessen Filtereigenschaft hauptsächlich auf seinem watteartigen Aufbau beruht. Er bewirkt, daß daran bestimmte Partikel hängenbleiben. Ursprünglich sollte er verhindern, daß Tabakkrümel in den Mund gelangen. Zum Beobachten und Nachdenken Die Firma Denicotea benutzt andere Filtersysteme: Betrachte und untersuche die vorliegenden durchsichtigen Hülsen („Zigarettenspitzenfilter“) und schwarzen Patronen („Filterpatronen“). Überlege: Aus welchen Stoffen bestehen sie ? Worauf beruht ihre Filterwirkung ? Versuch: Zigarettenfilter im Vergleich Im folgenden Versuch untersuchen wir, wie verschiedene Filtersysteme wirken. Materialien: Wasserstrahlpumpe, Waschflasche, Waage, Leitfähigkeitsmesser, Schlauchstücke, dest. Wasser Zigaretten, Filterpatronen und Zigarettenspitzenfilter Durchführung: Zunächst wird das Gewicht der zu testenden Filter und die Leitfähigkeit des Wassers in der Waschflasche gemessen. Anschließend wird der Versuch wie in der Abbildung dargestellt aufgebaut. Die Zigaretten werden mit den zwischengeschalteten Filtern durch eine Wasserstrahlpumpe abgeraucht. Im Anschluß daran mißt man erneut das Gewicht der Filter und die Leitfähigkeit des Wassers in der Waschflasche. Verschiedene Filter Versuchsaufbau: Zigarette mit Filter Schlauchstücke zu testender Filter Waage Waschflasche Leitfähigkeitsmesser zur Wasserstrahlpumpe Aufgaben 1. Halte deine Beobachtungen in der Tabelle fest. Vergleiche die beiden Filtertypen und versuche, das Ergebnis zu erklären ! 2. Überlege, welche anderen Stoffe man als Filter einsetzen könnte ! 3. Kennst du noch weitere Filter für Luft oder andere Gase ? Wo werden sie benutzt? Untersuchung Filterpatronen Zigarettenspitzenfilter Beobachtungen am getesteten Filter Beobachtungen in der Waschflasche Ergebnis der Wägungen vorher: nachher: Leitfähigkeitsmessung vorher: nachher:
Vollmer: KIS Köln Denicotea Seite 125 Didaktische Kopiervorlage Bemerkungen 1 Das Fließschema zeigt einige Möglichkeiten für den Einsatz der Kopiervorlagen. Zentraler Einsatzort ist das Fach Chemie. Ein Einsatz im Fach Biologie beim Thema „Drogen/Rauchen“ ist ebenfalls möglich. Die chemische Fachsprache Gemische Filtration Wirtschaftsunternehmen der Region (Sw) Kopiervorlage 2 (Ch, D) - Reflexion „Gasgemische“ - Reflexion „Fachsprache- Alltagssprache“ Kopiervorlage 1 (Sw, Ch) S. erstellen Firmenporträt - Themen „Filtration, Filter“ - Wiederholung und Problemaufriß Kopiervorlage 3 (Ch, Bi) S. untersuchen die Wirkung unterschiedlicher Filter (Experiment) Hinweise, Bemerkungen, Lösungen zu Kopiervorlage 2 Das Thema Gasgemische ist in besonderem Maße zu einer frühen Reflexion der chemischen Fachsprache geeignet. Einige vertiefende Informationen finden Sie bei den Hintergrundinformationen. Lösungen: 1. Dampferecke, Dampferhusten, Dampfen verboten 2. Das homogene Gemisch von Gasen mit Flüssigkeiten. Einem Kessel entweicht Nebel. 3. Kondensat 4. Alltagssprache: Stoff mit unterschiedlichen Bedeutungen als Textil, „Droge“, Lern-“stoff“, Kraft-“stoff“ usw., Gas in seiner speziellen Bedeutung „Heizgas“ (mit den Eigenschaften unsichtbar, brennbar, giftig); Kalk“milch“ vermittelt evtl. den Eindruck, genießbar zu sein. 5. Zunächst alltagssprachliche Bedeutung „probehalber“ anwenden; falls Unstimmigkeiten auftreten, die genaue Bedeutung nachsehen. Hinweise zu Kopiervorlage 3: Demonstration und Vergleich der Wirkung von Zigarettenfiltern Durchführung: Die Zigarette wird mit ihrem ursprünglichen Filter verwendet, damit sie problemlos auf den Schlauch zu schieben ist und fest sitzt. Die zu testenden Filter der Firma Denicotea passen dahinter auf dieselbe Schlauchgröße und bleiben sichtbar. Die Plastikhülsen können mit anderen zu testenden Materialien wie Aluminiumoxid, Celluloseacetat, Papier u.a. gefüllt werden. Der Einsatz der Waschflasche gestattet eine Beobachtung des nicht gefilterten Rauches sowie eine Kontrolle der Leistung der Wasserstrahlpumpe, die variabel eingesetzt werden kann. Bei schnellem Abrauchen in etwa zwei Minuten erfaßt man den Hauptstrom des Rauches und einen Großteil des Nebenstroms, so daß die Effekte besonders deutlich werden. In Parallelversuchen müssen konstant gehalten werden: - die Abrauchgeschwindigkeit, - die Wassermenge in der Waschflasche, - die Zigarettenmarke. Die ermittelten Daten sind auf das Gewicht des Filtermaterials oder die Filterstrecke bei Angabe der Packungsdichte zu beziehen. Beachte: Das Experiment verlangt eine gute Raumlüftung oder den Abzug, da auch bei zügigem Abrauchen ein Teil des Nebenstromes noch in den Raum entweicht. Was verändert sich ? Was wird gemessen ? Das Filtermaterial verfärbt sich deutlich braun, teerig. Bei einem Vergleich von farblosen Ausgangsmaterialien ist so ein optischer Vergleich möglich, vorher - nachher, Filter a - Filter b etc.. Daneben läßt sich die Gewichtsveränderung bestimmen, z.B. 30 mg Gewichtszunahme eines Kieselgelfilters durch eine Zigarette beim Abrauchen in zwei Minuten. In der Waschflasche schlägt sich Rauch nieder. Vor dem Öffnen der Waschflasche muß man hier eine Zeitlang warten, bis sich alles niedergeschlagen hat, bzw. man kann die Waschflasche auch kräftig schütteln, um den Rauch herunterzubringen. Auch in der Waschflasche kann die Filterleistung rückblickend kontrolliert werden. Der Rauch führt zu einer leichten Verfärbung des Wassers, einem Anstieg der Leitfähigkeit dieses Wassers und einem in Parallelversuchen vergleichbaren , deutlichen Ölfilm auf dem Wasser auch schon beim Abrauchen einer Zigarette. Daneben tritt eine deutliche geruchliche Veränderung ein. Von einigen SchülerInnen wird der Geruch als „Ekelgeruch“ bezeichnet. Die Veränderungen sind deutlich zu beobachten, obwohl die Apparatur zwei Filter enthält. Damit wird der Versuch auch einsetzbar im Rahmen der gesundheitlichen Aufklärung. Im übrigen ist er so einfach aufgebaut, daß er schnell in der Demonstration wie auch in Schülerübungen und Projektarbeiten einsetzbar wird (Einschränkung: Raumlüftung s.o.). Didaktische Literatur: zum Thema Fachsprache: Günter Vollmer: Sprache und Begriffsbildung im Chemieunterricht. Diesterweg: Frankfurt 1980
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