Chemie · Klasse 7

Ideen für aktives Lernen

Trennverfahren: Chromatografie

Aktive Methoden wie Stationenlernen und Partnerarbeit passen perfekt zu Chromatografie, weil Schülerinnen und Schüler hier selbst sichtbare Ergebnisse ihrer Trennversuche erleben. Die Kombination aus praktischem Handeln und Messungen fördert das Verständnis für dynamische Gleichgewichte zwischen stationärer und mobiler Phase nachhaltig.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Erkenntnisgewinnung
• KMK: Sekundarstufe I - Fachwissen

• 15–45 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Lernen an Stationen
• 45 Min. · Kleingruppen

Lernen an Stationen: Chromatografie-Stationen

Richten Sie drei Stationen ein: 1. Tinten-Trennung mit Wasser, 2. Pflanzenfarbstoffe mit Alkohol, 3. Rf-Wert-Messung. Gruppen rotieren alle 10 Minuten, zeichnen Chromatogramme nach und notieren Beobachtungen. Abschließende Plenumdiskussion vergleicht Ergebnisse.

Erklären Sie, welche Stoffeigenschaften bei der Chromatografie zur Trennung genutzt werden.

Moderationstipp

Während der Stationenrotation genau darauf achten, dass die Gruppen die Durchführung der Chromatografie in der richtigen Reihenfolge (Fleck aufbringen, Papier eintauchen, Wartezeit einhalten) dokumentieren.

Worauf zu achten ist

Geben Sie jedem Schüler ein kleines Stück Filterpapier mit einem aufgetragenen Farbfleck. Lassen Sie die Schüler das Papier in ein Becherglas mit Wasser stellen und beobachten. Auf einem Zettel notieren sie: 1. Welche Farben können Sie erkennen? 2. Welche Farbe ist am weitesten gewandert und warum?

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 02

• Forschungskreis
• 30 Min. · Partnerarbeit

Paararbeit: Rf-Wert-Berechnung

Paare wählen Tinten, träufeln auf Papier, führen Chromatografie durch und messen Wanderwege mit Lineal. Sie berechnen Rf-Werte (Wanderweg Stoff / Wanderweg Front) und vergleichen mit Hypothesen. Paare präsentieren einen Wert der Klasse.

Analysieren Sie, warum verschiedene Farbstoffe auf einem Chromatografiepapier unterschiedlich weit wandern.

Moderationstipp

Bei der Paararbeit zur Rf-Wert-Berechnung darauf bestehen, dass die Schülerinnen und Schüler ihre Messungen und Rechnungen gegenseitig überprüfen, bevor sie Ergebnisse vortragen.

Worauf zu achten ist

Zeigen Sie ein Chromatogramm mit mehreren getrennten Farbstoffen. Stellen Sie folgende Fragen: 1. Welche Stoffe sind am stärksten an das Papier gebunden? 2. Welche Stoffe sind am besten in der mobilen Phase löslich? Begründen Sie Ihre Antworten.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Selbstwahrnehmung

Aktivität 03

• Forschungskreis
• 20 Min. · Ganze Klasse

Whole Class: Anwendungsjagd

Zeigen Sie reale Chromatogramme (z.B. aus Forensik). Die Klasse brainstormt Anwendungen in Gruppen, diskutiert in Plenum und bewertet Vor- und Nachteile gegenüber anderen Trennverfahren.

Bewerten Sie die Anwendungsbereiche der Chromatografie in Wissenschaft und Alltag.

Moderationstipp

Die Anwendungsjagd erst starten, wenn alle Gruppen mindestens ein erfolgreiches Chromatogramm erstellt haben, das als Referenz für die Diskussion dient.

Worauf zu achten ist

Diskutieren Sie in Kleingruppen: Warum ist die Chromatografie ein wichtiges Verfahren in der Forschung und Industrie? Nennen Sie mindestens zwei Beispiele, bei denen die Trennung von Stoffgemischen entscheidend ist.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Selbstwahrnehmung

Aktivität 04

• Forschungskreis
• 15 Min. · Einzelarbeit

Individual: Heimexperiment

Schülerinnen und Schüler testen Küchenfarben zu Hause, fotografieren Ergebnisse und notieren Rf-Werte. Nächste Stunde teilen sie Fotos und diskutieren Abweichungen.

Erklären Sie, welche Stoffeigenschaften bei der Chromatografie zur Trennung genutzt werden.

Moderationstipp

Das Heimexperiment nur freigeben, wenn die Schülerinnen und Schüler die Sicherheitsregeln (z.B. Umgang mit Lösungsmitteln) besprochen und verstanden haben.

Worauf zu achten ist

Geben Sie jedem Schüler ein kleines Stück Filterpapier mit einem aufgetragenen Farbfleck. Lassen Sie die Schüler das Papier in ein Becherglas mit Wasser stellen und beobachten. Auf einem Zettel notieren sie: 1. Welche Farben können Sie erkennen? 2. Welche Farbe ist am weitesten gewandert und warum?

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Selbstwahrnehmung

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Chromatografie braucht klare visuelle Erfahrungen, bevor abstrakte Konzepte wie Verteilung und Polarität behandelt werden. Vermeiden Sie es, zu früh mit theoretischen Modellen zu beginnen. Stattdessen auf Beobachtungen und Messungen setzen, die die Schülerinnen und Schüler selbst machen. Studien zeigen, dass das aktive Protokollieren der Beobachtungen die Lernwirksamkeit erhöht.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich, wenn alle Lernenden die Verteilung von Stoffen in den Chromatogrammen beschreiben können und Rf-Werte selbstständig berechnen. Die Schülerinnen und Schüler erkennen dabei, dass unterschiedliche Löslichkeiten und Haftungen zu sichtbaren Trennungen führen.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während der Stationenrotation Chromatographie-Stationen beobachten Schülerinnen und Schüler, dass Farbstoffe mit gleicher Farbe gleich weit wandern.

  Führen Sie die Gruppen an, die Wanderungsstrecken der einzelnen Farbflecken zu messen und zu vergleichen. Nutzen Sie die Gelegenheit, um gemeinsam zu diskutieren, warum unterschiedliche Stoffe trotz ähnlicher Farbe verschiedene Rf-Werte aufweisen.

• Während der Stationenrotation Chromatographie-Stationen nehmen Schülerinnen und Schüler an, Chromatografie funktioniere nur bei farbigen Stoffen.

  Nutzen Sie die UV-Licht-Station, um unsichtbare Marker sichtbar zu machen. Besprechen Sie mit den Gruppen, wie die Methode auch bei klaren Lösungen oder Geruchsstoffen funktioniert und welche Rolle die Polarität spielt.

• Während der Stationenrotation Chromatographie-Stationen glauben Schülerinnen und Schüler, das Papier sauge die Farbstoffe einfach auf wie ein Schwamm.

  Lassen Sie die Gruppen dasselbe Gemisch mit unterschiedlichen Lösungsmitteln laufen. Die Beobachtung, dass die Trennung bei jedem Lösungsmittel anders ausfällt, macht deutlich, dass es sich um eine dynamische Verteilung handelt.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Lernen an Stationen
• Forschungskreis