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Spannende Experimente

... für kleine und große Salzforscher

Salz & Pfeffer trennen

Material:
- Salz & Pfeffer
- einen Teller
- einen Luftballon

Durchführung:
- Vermischt die gleiche Menge Salz und Pfeffer auf einem Teller.
- Reibt nun mit einem ausgeblasenen Luftballon einige Male an eurem T-Shirt aus Wollstoff.
- Haltet nun den Luftballon in geringem Abstand über die Gewürze.

Was passiert?:
- Blitzartig fliegen einige Pfefferkörner hoch und bleiben an dem Luftballon kleben. Sie werden so von dem Salz getrennt.

Warum?:
- Beim Reiben an dem Wollstoff lädt sich der Ballon elektrisch auf: Elektrizität ist nämlich nicht nur das, was als Strom aus der Steckdose kommt. Sie ist auch Naturkraft und Bestandteil des Universums, denn alles um uns herum besteht aus Atomen.
- Diese Atome enthalten Teilchen, die elektrische Ladung tragen: der Kern eines Atoms ist positiv geladen und zieht Elektronen an, die negativ geladen sind. Diese Ladungen heben sich gegenseitig auf, sodass ein Atom elektrisch neutral ist.
- Wir spüren Elektrizität also selten, weil die Ladungen der Atome meist ausgeglichen sind.
- Wenn wir unseren Ballon nun an dem Stoff reiben, können negativ geladene Elektronen vom Stoff auf den Ballon überspringen. Es entsteht die sogenannte die statische Elektrizität, also ein Ungleichgewicht an negativ und positiv geladenen Elektronen
- So geladen wirkt der Ballon auf beide Gewürze anziehend: da die Pfefferkörner aber leichter sind als die Salzkörner, überwinden sie die Schwerkraft zuerst und springen an den Ballon, wo sie kleben bleiben.
- Nach einiger Zeit lässt die elektrische Ladung nach und die Gewürze fallen wieder ab. Sie kann aber durch erneutes Rubbeln wiederhergestellt werden.

Dieses Phänomen kennen wir aber noch von vielen weiteren Dingen: so können wir unsere Haare mit einem elektrisch geladenen Ballon anziehen oder wir verwendet anstatt des Luftballons einen Plastiklöffel.

Die statische Elektrizität entdeckte übrigens der Grieche Thales schon vor über 2.500 Jahren, als er herausfand, dass Bernstein kleine Strohstücke anzieht, wenn der Stein vorher über ein Tuch gerieben wird. Von „elektron“, dem griechischen Wort für Bernstein, ist deshalb auch der Begriff „Elektrizität“ abgeleitet.

Der Seifenmotor

Der einfachste Antrieb der Welt

Material:
- Stück Seife
- Flüssigkleber, Schere
- Papier
- Streichholzschachtel
- Klebeband
- Schüssel / Wanne mit Wasser

Durchführung:
- Aus dem Papier schneidet ihr ein dreieckiges Segel zu und klebt es an ein Streichholz.
- Dann umwickelt ihr die Streichholzschachtel mit Klebeband und klebt auf die Hälfte der unteren Seite das Seifenstück fest. Oben befestigen wir den Segelmast.
- Nun setzt ihr das Schiff vorsichtig in eine mit Wasser befüllte Schüssel oder Wanne.

Was passiert?:
- Das Schiffchen fährt scheinbar wie von Geisterhand über das Wasser.

Warum?:
- Die Seife löst sich im Wasser auf und die Seifenteilchen zerstören dabei die Struktur der zuvor geordneten Wasserteilchen.
- Die Oberflächenspannung des Wassers wird dadurch herabgesetzt und die Wasserteilchen geraten in Bewegung.
- Das Schiff wird durch das Zurückdrängen der Wasserteilchen nach vorne gestoßen, sodass es über das Wasser zu fahren scheint.

PS: Wenn eure Schiffchen etwas schneller über das Wasser gleiten sollen, dann gebt noch etwas Spülmittel zum Wasser hinzu.

Cola-Fontäne

Material:
- zwei große Flaschen Cola-Light
- sechs Mentos
- Steinsalzbrocken
- Faden
- Papier, Kleber

Durchführung:
- Falls die Steinsalzbrocken nicht durch den Flaschenhals passen, könnt ihr diese mit dem Hammer etwas verkleinern. Mehrere kleine Brocken bindet ihr hintereinander an einen Faden. Die Kette hängt ihr in eine Getränkeflasche, ohne die Flüssigkeit zu berühren.
- Mit dem Papier baut ihr eine Rolle, in die die 6 Mentos passen. Dann legt ihr ein weiteres Blatt Papier auf den zweiten Flaschenhals und stellt die Mentos-Rolle dort drauf.
- Nun lasst ihr den Bindfaden los und zieht das Papier zwischen Flaschenhals und Mentosrolle weg. Nun bringt euch schnell in Sicherheit.

Was passiert?:
- Innerhalb von wenigen Sekunden bildet sich extrem viel Schaum und die Cola schießt wie eine Fontäne aus der Flasche. Die beiden Geysirs sind jedoch unterschiedlich hoch.

Warum?:
- Das Getränk ist mit Kohlendioxid stark übersättigt, der größte Teil löst sich dabei im Wasser. Beim Hineingeben der beiden Stoffe wird dieses Gas aus der Flüssigkeit gelöst und Schaum entsteht, der explosionsartig aus der Flasche entweicht.
- Warum Cola Light?: Besonders in Cola Light oder Zero wird mehr Kohlendioxid eingepresst, da diese Lösung aufgrund ihres niedrigen Zuckergehaltes die Kohlensäure nicht so gut halten kann wie normale Cola. Am besten verwendet ihr zusätzlich noch warme Cola Light, die kann CO₂ nämlich weniger gut festhalten als eine kalte Flüssigkeit.
- Warum Steinsalzbrocken und Mentos?: Durch das Hinzufügen dieser Stoffe wird jeweils eine Reaktion hervorgerufen: Damit das gelöste Kohlendioxid Gasblasen bildet, wird eine Oberfläche benötigt, an der sich die einzelnen CO₂-Teilchen zusammenfinden. Besonders eignen sich dazu Mentos und Steinsalzbrocken, denn ihre scheinbar glatte Oberfläche ist sehr rau und sieht unter dem Mikroskop aus wie eine Mondlandschaft. An diesen vielen kleinen Löchern und Vertiefungen findet die Nukleation statt, also der Phasenübergang des Kohlendioxids von flüssig zu gasförmig. Hier bilden sich plötzlich viele CO₂-Bläschen, wenn die Mentos oder die Brocken in die Flüssigkeit fallen. Dabei vergrößert sich das Volumen schlagartig, setzt beim Aufsteigen der Gasbläschen eine Kettenreaktion los und das Gas reißt die Cola mit sich, die schlagartig als Fontäne in die Luft geschleudert wird.
- Die Stoffe Steinsalz und Mentos dienen hier als Katalysator, da sie die Reaktion beschleunigen, ohne sich dabei selbst zu verändern.

!Achtung!
Den Versuch nur im Freien durchführen, denn es wird spritzig. Und als Schutzausrüstung empfehlen wir einen Regencape!

Lava-Lampe

Anleitung zum Bau einer brodelnden Lampe

Material:
- 1 Flasche Speiseöl
- Lebensmittelfarbe auf Wasserbasis
- Wasser (nach Bedarf)
- eine Brausetablette, z.B. Vitamin C
- 1 durchsichtige Flasche oder 1 Einmach-Glas mit Schraubdeckel

Durchführung:
- Befülle deine Flasche oder dein Glas zur Hälfte mit Wasser, das du zuvor mit der Lebensmittelfarbe eingefärbt hast.
- Gieß anschließend so viel Öl nach, bis der Behälter voll ist.
- Wirf dann eine halbe Brausetablette hinein und mach einen Schritt zurück.

Was passiert?:
- Zu Beginn bleibt das Öl auf dem Wasser stehen: es bilden sich zwei Schichten.
- Die Brausetablette fängt erst an zu schäumen, wenn sie das Wasser erreicht hat. Auf einmal steigt das farbige Wasser in das Öl auf.
- Nach einer Weile sinkt das Wasser wieder ab und übrig bleiben wieder zwei voneinander getrennte Schichten.
- Schritt 3 könnt ihr beliebig oft wiederholen.

Warum?:
- Wasser hat eine höhere Dichte als Öl, sodass das Wasser zu Boden sinkt und das Öl darauf stehen bleibt.
- Wenn die Brausetablette an zu schäumen fängt, wird das Gas Kohlendioxid an das Wasser abgegeben, wodurch die Dichte verringert wird. So kann es in die Ölschicht aufsteigen.
- Wenn das Kohlendioxid oben angekommen ist, wird es an die Umgebung abgegeben und verlässt euren Behälter. Auch das Wasser sinkt nun wieder ab.
- Da Öl hydrophod (= wasserabweisend) und Wasser lipophob (= ölabweisend) sind, kommt es auch beim Aufsteigen des Wassers zu keiner Vermischung der Stoffe.

Backpulver-Kanone

Material:
- 1 Plastikflasche mit leicht verschließbarem Korken (am besten ein Gummi-Stopfen)
- Essig
- Backpulver
- runde Bleistifte
- stabile, dünne Pappe oder dünne Styroporplatte
- 1 Serviette

Durchführung:
- Füllt so viel Essig in die Flasche, dass die Flüssigkeit den Boden der Flasche bedeckt, aber nicht herausfließt, wenn sie liegt.
- Legt die noch offene Flasche auf einige runde Bleistifte, die als Rollen dienen. (Viele Plastikflaschen sind geriffelt und rollen deshalb nicht. In diesem Fall legt ihr ein Stück stabile, dünne Pappe o.ä. auf die Rollen.)
- In die auseinandergefaltete Serviette Backpulver füllen (etwa ein halbes Tütchen) und die Serviette wieder verschließen.
- Jetzt das befüllte Servietten-Päckchen in die Flasche schieben, sodass es in dem Essig schwimmt.
- Korken schnell, aber nicht fest verschließen und abwarten!

Was passiert?:
- Die Serviette wird vom Essig durchtränkt und dabei kommt das Backpulver in Kontakt mit dem Essig.
- Nach kurzer Zeit wird der Korken mit Schwung aus der Flasche gedrückt. (Tipp: Seid geduldig, manchmal dauert es eine Weile.)
- Die Flasche rollt auf den Bleistiften in die entgegengesetzte Richtung des Korkens.

Warum?:
- Das Backpulver reagiert mit dem Essig, wenn dieser die Serviette durchtränkt. Dabei entsteht das Gas Kohlendioxid, erkennbar an der Schaum- und Blasenbildung.
- Dadurch steigt der Druck in der Flasche, es entsteht ein Überdruck: Der Korken wird nach außen gedrückt und fliegt weg.
- Da von der Flasche ein Teil ihrer Masse fortgeschleudert wird, entsteht ein Rückstoß. Die Flasche mit der restlichen Masse bewegt sich immer in die entgegengesetzte Richtung als der fortgeschleuderte Korken. Die Flasche bewegt sich mit der gleichen Kraft nach vorne, mit der das Gas nach hinten ausströmt.
- Der Rückstoß ist umso deutlicher zu erkennen, je leichter der zurückgestoßene Körper ist.

Das Prinzip des Rückstoßes finden wir auch in der Natur und im Alltag: beim Raketenantrieb, beim Schießen mit einem Gewehr oder bei einem Tintenfisch, der sich nach diesem Prinzip fortbewegt. Der Rückstoßantrieb ist übrigens die praktische Anwendung des dritten Newtonschen Gesetzes: jede Kraft hat eine gleich große Gegenkraft.

!Achtung!
Obwohl Haushaltsessig verwendet wird, ist Vorsicht bei diesem Experiment oberstes Gebot, denn es handelt sich um eine Säure. Aus diesem Grund den Versuch nur im Beisein der Eltern durchführen.

Das „springende“ Gummi-Ei

Material:
- 1 hart gekochtes Ei
- 2 rohe Eier
- Essig
- 3 Gläser

Durchführung:
- Legt die Eier jeweils in ein Glas. Das Glas mit dem gekochten Ei und ein Glas mit einem rohen Ei wird mit Essig angefüllt, bis das Ei bedeckt ist. Das zweite rohe Ei wird mit Wasser übergossen. Nun müsst ihr 24-48 Stunden warten.
- Nehmt die Eier vorsichtig aus den Flüssigkeiten und spült sie ab.
- Lasst nun die beiden rohen Eier abwechselnd in ein Waschbecken oder eine abwaschbare Unterlage fallen. Die Anfangshöhe liegt bei 10 cm und startet jedes Mal weitere 5 cm höher.

Was passiert?:
- Während bei dem rohen Ei in Wasser nichts passiert, bilden sich bei den Eiern in Essig Luftblasen an der Schale, die dann langsam an die Oberfläche sprudeln.
- Nach ein paar Stunden beginnt sich die Schale abzulösen und das Ei wird gummiartig.
- Wird das rohe Ei ohne Schale nun fallen gelassen, springt es wieder nach oben. Lässt man es aus zu großer Höhe fallen, platzt es und das Eiweiß läuft aus der Eihaut.

Warum?:
- Die Essigsäure reagiert mit dem Calciumcarbonat der Eierschale, wobei Kohlendioxid freigesetzt wird. Das ist ein aufsteigendes Gas, also die kleinen Luftbläschen.
- Das zurückgebliebene Calcium wird nun von der Flüssigkeit gelöst.
- Zum Vorschein kommt die Membran, die äußere weiche Haut, die das Eiweiß umgibt.
- Wenn man lange genug wartet, fällt noch auf, dass das rohe Ei ohne Schale regelrecht „aufgepumpt“ wirkt, also größer geworden ist: Denn durch die Hautmembran kann Wasser in das Ei dringen, wodurch das Ei stramm wird, aber gleichzeitig elastisch bleibt. (Dies funktioniert nicht bei gekochten Eiern, da die Hitze beim Kochen die Membran und das Eiweiß zerstört hat.)
- Durch diese Elastizität verhält sich das Ei wie ein Gummiball, wenn man es fallen lässt. Fällt es aus zu großer Höhe hinab, verformt der flüssige Inhalt die Eihaut so stark, dass sie platzt.

!Achtung!:
Obwohl Haushaltsessig verwendet wird, ist Vorsicht bei diesem Experiment oberstes Gebot, denn es handelt sich um eine Säure. Aus diesem Grund am besten eine Schutzbrille und Handschuhe tragen und den Versuch nur im Beisein der Eltern durchführen.

Das Ei in der Flasche

Material:
- 1 hart gekochtes Ei
- 1 Glasflasche (z.B. eine Milchflasche, Flaschenhals muss etwas enger als der Durchmesser des Eies sein)
- heißes Wasser
- Eiswürfel
- 2 Schüssel

Durchführung:
- Das heiße Wasser in die Milchflasche fühlen und das hart gekochte Ei auf den Flaschenhals legen und leicht drücken, um zu demonstrieren, dass das Ei wirklich nicht in die Flasche passt.
- Das heiße Wasser ausgießen und die Flasche in eine Schale mit Eiswürfeln stellen. Das hart gekochte Ei wieder auf den Flaschenhals legen.

Was passiert?:
- Nach kurzer Zeit wird das Ei (scheinbar von Geisterhand) langsam durch den Flaschenhals gezogen.

Warum?:
- Durch das heiße Wasser werden die Flasche und damit auch die Luft in der Flasche aufgeheizt, wodurch sich die Luftmoleküle ausdehnen.
- Dann wird der Flaschenhals durch das Ei luftdicht verschlossen, so dass keine Luft von außen in die Flasche gelangen kann, und gleichzeitig wird die Flasche in Eiswürfel gestellt. Wenn dadurch die Luft in der Flasche abkühlt, ziehen sich die Luftmoleküle zusammen, da warme Luft mehr Raum einnimmt als warme. Hierdurch entsteht ein Unterdruck in der Flasche, so dass das Ei in die Flasche gezogen wird.

Das Ei aus der Flasche:
- Um das Ei wieder aus der Flasche zu bekommen, den Flaschenhals nach unten halten und heißes Wasser darüber gießen.
- Dadurch dehnen sich die Luftmoleküle in der Flasche wieder aus und drücken das Ei heile aus dieser heraus.