Schülerdeutungen: Kupfer und Schwefel quantitativ

Ein Kommentar

Lässt man Kup­fer und Schwe­fel in den ent­spre­chen­den Schul­ver­su­chen mit­ein­an­der reagie­ren, so fällt auf, dass das Kup­fer in der Regel nicht den gesam­ten Schwe­fel auf­nimmt. Tat­säch­lich sind es im Ver­hält­nis zum Kup­fer nur sehr gerin­ge Stoff­por­tio­nen, die not­wen­dig sind, um z.B. ein Kup­fer­blech voll­stän­dig zu Kup­fer­sul­fid umzusetzen.

Mei­ne SuS der 7. Klas­se hat­ten dazu eine aus­ge­zeich­ne­te Idee auf Basis ihres Wis­sens über das Kugel­teil­chen­mo­dell. In Anleh­nung an die Volu­men­kon­trak­ti­on bei der MIschung von Was­ser und Brenn­spi­ri­tus for­mu­lier­ten sie fol­gen­de Hypothese:

Kupfer und Schwefel: Theorie 1

Kup­fer und Schwe­fel: Theo­rie 1

Zwi­schen den Kup­fer­ku­gel­teil­chen befin­den sich Lücken, deren Anzahl begrenzt ist. Sind alle Lücken von den Schwe­fel­teil­chen besetzt, so kann das Kup­fer kei­nen wei­te­ren Schwe­fel mehr auf­neh­men – eine abso­lut logi­sche Hypo­the­se, die gar nicht so ein­fach mit dem Kennt­nis­stand einer 7. Klas­se zu wider­le­gen ist.

Ich habe mich fol­gen­der­ma­ßen herausgeredet:

Wenn die Hypo­the­se gilt, so dürf­ten sich die Eigen­schaf­ten von Kup­fer- und Schwe­fel­teil­chen dabei nicht ändern, da ja ledig­lich eine Art Gemisch ent­steht. Also müss­te das End­pro­dukt eine Misch­far­be aus Rot­braun (Kup­fer) und Gelb (Schwe­fel) auf­wei­sen. Außer­dem ist schwer zu erklä­ren, war­um Ener­gie bei die­ser Reak­ti­on frei wird (und das ist sicht­bar). Dann habe ich eine ande­re Theo­rie präsentiert:

Kupfer und Schwefel:Theorie 2

Kup­fer und Schwefel:Theorie 2

Kup­fer­teil­chen kön­nen nur eine begrenz­te Anzahl an Schwe­fel­teil­chen (oder umge­kehrt) auf­neh­men. Dabei ent­steht ein neu­er Stoff mit neu­en Eigen­schaf­ten, also eine Verbindung.

Die SuS haben berech­tigt ange­führt, dass sich ja auch hier die jewei­li­gen Teil­chen nicht ver­än­dern und die Far­big­keit so gese­hen auch nicht stimmt. Da sie es so genau wis­sen woll­ten, muss­te ich dann doch ein­räu­men, dass sich die Teil­chen sehr wohl ver­än­dern, wenn sie sich ver­bin­den und dadurch die Ener­gie­er­schei­nun­gen und die ande­ren Eigen­schaf­ten zu erklä­ren sind.

Das Gesetz der kon­stan­ten Pro­por­tio­nen erklä­ren jedoch bei­de Hypo­the­sen hin­rei­chend gut. Und wenn man sich die Orga­ni­sa­ti­on der Ionen im Kup­fer­sul­fid genau anschaut haben die SuS so Unrecht nun auch wie­der nicht.Ganz davon abge­se­hen: Metho­disch haben sie her­vor­ra­gend gearbeitet.

Der Über­gang vom Mas­sen- auf den Teil­chen­be­griff ist eben doch nicht so ganz einfach…

Chemieunterricht Ebene, Kupfer, Masse, quantitativ, Schwefel, Teilchen, Theorie

Neue Unterrichtsmethoden und Vermarktung

2 Kommentare

Ich stel­le in letz­ter Zeit ver­mehrt fest, dass es eine Rei­he von inno­va­ti­ven und inter­es­san­ten Initia­ti­ven  gibt, die alle­samt das Ziel ver­fol­gen tra­di­tio­nel­len Unter­richt zu erset­zen. Da gibt es dann tol­le eng­li­sche Abkür­zun­gen und noch tol­le­re super­la­ti­ve Aus­sa­gen über Erfol­ge bei den SuS.

Dazu ein­mal eine Hypothese:

Wenn eine Metho­de oder ein Kon­zept erfolg­rei­cher als tra­di­tio­nel­ler Unter­richt ist, so müs­sen es eigent­lich auch die Arbeits­er­geb­nis­se sein, es sei denn, die Moti­va­ti­on der SuS durch die neue Metho­de ist für sich genom­men schon das Unterrichtsziel.

Ich stel­le fest, dass es bei vie­len inno­va­ti­ven Pro­jek­ten zwar vie­le Fotos von glück­li­chen Men­schen und unzäh­li­ge Zita­te noch glück­li­che­res SuS gibt, jedoch sehr sel­ten kon­kre­te, authen­ti­sche Arbeits­er­geb­nis­se – in Deutsch könn­ten das z.B. Schü­ler­tex­te sein, die den Ver­gleich mit Tex­ten aus tra­di­tio­nel­len Unter­richts­for­men stand­hal­ten oder über­tref­fen. Dabei dür­fen dann bei­de Par­tei­en ger­ne ihre „Best-of“-Kiste bemühen.

Ich fra­ge mich, war­um das so ist. Ket­ze­risch könn­te man sagen, dass es  dann eher dar­um geht, prin­zi­pi­ell zu ver­mark­ten und aus­zu­schlach­ten, als dar­um nach­hal­tig zu arbei­ten. Ver­söhn­lich lie­ße sich anfüh­ren, dass sich moder­ne Didak­tik als eine Didak­tik der Lern­we­ge und nicht als eine der Lern­zie­le ver­steht – dar­über und den Sinn sowie Ertrag müss­te man auch noch ein­mal sprechen…

Ich glau­be Pro­jek­ten ohne authen­ti­sche Arbeits­er­geb­nis­se nicht. Viel­leicht bin ich dafür zu traditionell.

Methoden Didaktik, innovativ, Konzept, Methode, Vermarktung

Verschlüsselung in Webapplikationen (MD5)

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Pass­wör­ter gehö­ren nicht in die Hän­de von Drit­ten, auch nicht in die von Admi­nis­tra­to­ren. Daher wur­den für die Spei­che­rung von Pass­wör­tern soge­nann­te Fall­tür­me­cha­nis­men (trap­door mecha­nisms) entwickelt:

Es ist zwar mög­lich, ein Pass­wort zu ver­schlüs­seln, nicht jedoch es wie­der zu entschlüsseln.

Der Ver­schlüs­se­lungs­al­go­rith­mus funk­tio­niert also genau wie eine Fall­tür nur in eine Rich­tung. Das mag auf den ers­ten Blick sinn­los erschei­nen, ist aber eigent­lich sehr pfif­fig. Neh­men wir als Bei­spiel den weit ver­brei­te­ten MD5-Algo­rith­mus. Mit die­sem sichert fast jede Web­an­wen­dung in PHP ihre Pass­wör­ter ab. Dabei wird aus

123456=> MD5-Ver­schlüs­se­ler => e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e

Die­se lan­ge Zei­chen­ket­te sieht der Admin. Er weiß aber des­we­gen das Pass­wort im Klar­text noch nicht, da der Weg

e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e => MD5-Ent­schlüs­se­ler (Gibt es nicht) => Passwort

prin­zip­be­dingt ver­sperrt ist. Die dabei ent­ste­hen­de, lan­ge Zei­chen­ket­te wird „Hash“ genannt.

Wenn man sich nun an einer Web­an­wen­dung (Mood­le, Joom­la, egroup­ware …) anmel­det, macht die Web­an­wen­dung folgendes: 

Benut­zer gibt Pass­wort im Klar­text ein => MD5-Ver­schlüss­ler => Hash1

Die­ser Hash1 wird nun mit dem Hash – nen­nen wir ihn Hash2 – ver­gli­chen, der in der Daten­bank für den User gespei­chert ist (er könn­te etwa bei der Regis­trie­rung erzeugt wor­den sein).

Stim­men bei­den Hash­es über­ein, hat der User das kor­rek­te Pass­wort ein­ge­ge­ben, weil der Ver­schlüs­se­lungs­me­cha­nis­mus ja immer gleich ist. Stim­men die Hash­es nicht über­ein, muss der Benut­zer ein fal­sches Pass­wort ein­ge­ge­ben haben.

Soweit so gut. Das ist auch die Erklä­rung dafür, dass einen – so man sein Pass­wort ver­ges­sen hat – stets ein neu­es Pass­wort zuge­wie­sen wird, denn der Admin kann das alte Pass­wort ja nicht wis­sen, son­dern ledig­lich ein neu­es setzen.

Eigent­lich hört sich das Gan­ze recht sicher an – ist es bloß nicht, denn es gibt Angrif­fe gegen die­ses Ver­fah­ren, die aber alle­samt vor­aus­set­zen, dass der Angrei­fer an den Hash kommt.

Wei­ter­le­sen

Tech-Talk Kollision, MD5, Passwort, Sicherheit, Verschlüsselung

Versuch zum Treibhauseffekt

8 Kommentare

Es gibt eine Rei­he von Mythen zum Treib­haus­ef­fekt. Da ist von an den Wol­ken reflek­tier­ter Wär­me­strah­lung die Rede, da wer­den Strah­lung und Wär­me ineinsge­setzt und, und, und…

Ein Ver­such, den ich zum Aus­gangs­punkt für eine eini­ger­ma­ßen wis­sen­schaft­li­che Beschrei­bung des Treib­haus­ef­fek­tes genom­men habe, besaß fol­gen­den Auf­bau, den man in diver­sen Varia­tio­nen in zahl­rei­chen Lehr­bü­chern und auf noch mehr Inter­net­sei­ten fin­det. Die „Riecken­ver­si­on“ tat ihren Dienst erwar­tungs­ge­mäß und brav.

Modellversuch Treibhauseffekt

Modell­ver­such Treibhauseffekt

Ich habe einen Bau­strah­ler (500W ech­tes Halo­gen) durch ein Scha­le mit Was­ser auf zwei klei­ne Erd­mo­del­le schei­nen las­sen: Eines mit dunk­lem Unter­grund (Ton­pa­pier – Land­mas­se), eines mit reflek­tie­ren­dem (Alu­fo­lie – Pol­kap­pen, Glet­scher­eis). Dazu habe ich zwei PET-Fla­schen geköpft und mit Cel­lo­phanfo­lie ver­schlos­sen. Unge­fähr 3cm ober­halb des Unter­grun­des ist jeweils ein Tem­pe­ra­tur­füh­ler befes­tigt – der ver­wen­de­te Alchi­misst (Mess­ge­rät) besitzt freund­li­cher­wei­se zwei unab­hän­gi­ge Tem­pe­ra­tur­an­zei­gen. Das Loch für den Füh­ler bahnt ein glü­hen­der Nagel. Undich­tig­kei­ten ver­sorgt Knet­gum­mi oder aber auch Parafilm.

Bei­de Erd­mo­del­le wur­den über einen Zeit­raum von 5 Minu­ten bestrahlt. Ein­mal waren sie mit Luft und das ande­re Mal mit Koh­len­stoff­di­oxid­gas gefüllt. Alle 30s wird die Tem­pe­ra­tur notiert (das könn­te auch ein Rech­ner machen).

Die Was­ser­scha­le unter dem Halo­gen­strah­ler dient als Fil­ter: So heizt wirk­lich das Licht und nicht die mas­sig abge­ge­be­ne Wärmestrahlung.

Das Roh­ergeb­nis sieht damit fol­gen­der­ma­ßen aus:

Wei­ter­le­sen

Chemieunterricht, Nette Versuche Modellversuch, Schule, Treibhauseffekt

Schülerversuch: Reaktion von Kupfer und Schwefel quantitativ

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Dies ist ein sehr bekann­ter Ver­such zum Nach­weis vom Gesetz der kon­stan­ten Pro­por­tio­nen. Dazu lässt man ein Kup­fer­blech mit bekann­ter Mas­se mit Schwe­fel reagie­ren und wiegt das Pro­dukt erneut. Dabei ist das Mas­sen­ver­hält­nis von Kup­fer und Schwe­fel im Ide­al­fall kon­stant, da fol­gen­de Reak­ti­on abläuft:

2Cu + S → Cu2S

Es reagie­ren also 32u Schwe­fel  mit ca. 2x63,5u Kup­fer (127u) (alle Wer­te gerun­det), sodass man auf ein Mas­sen­ver­hält­nis von ziem­lich genau 4:1 ( m(Cu):m(S) ) kommt.

Dazu spannt man ein Reagenz­glas mit wenig Schwe­fel­pul­ver leicht schräg in ein Sta­tiv ein. Jede Ver­suchs­grup­pe (je mehr Grup­pen, des­to bes­ser), erhölt ein unter­schied­lich gro­ßes Kup­fer­blech. Die­ses wird gewo­gen und so in das Reagenz­glas ein­ge­führt, dass es etwa 4–5cm über dem Schwe­fel zu lie­gen kommt. Dann wer­den sowohl der Schwe­fel als auch das Reagenz­glas erhitzt. Man soll­te den Ablauf die­ses Expe­ri­men­tier­teils ein­mal vor­her mit den SuS üben (Vor­stun­de).

Durch eine vor­be­rei­te­te Schü­ler­hand kann der span­nen­de Teil des Ver­su­ches so ablaufen:

Wei­ter­le­sen

Nette Versuche Kupfer, quantitativ, Schülerversuch, Schwefel
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