Cola – das Kultgetränk
Cola – starke Erfrischung mit schwachen Säuren, eine Unterrichtseinheit zur Säure-Base-Theorie
Kalte Cola ist ein erfrischender Genuss! Für die Mehrzahl der Schülerinnen und Schüler ist Cola ein Kultgetränk. Da liegt es nahe, dieses Getränk als Kontext für die Behandlung der Säure-Base-Theorie zu nutzen. Coca Cola enthält bekanntermaßen Phosphorsäure, viele Cola-Getränke sind zusätzlich mit Citronensäure versetzt. Also ein idealer Stoff zur Untersuchung der pH-Werte, der Titrationskurven, der Säurestärken und der biologischen Auswirkungen. Der Kontext eröffnet eine Vielzahl von Untersuchungsmöglichkeiten: neben Messungen mit Indikatoren bzw. pH-Metern können Säure-Base-Titrationen und Leitfähigkeitstitrationen durchgeführt werden. Ansatzpunkte für Vernetzungen liegen auf der Hand: Warum ist gerade Phosphorsäure in der Cola enthalten? Schadet der Genuss von Cola meinem Körper? Warum wird insbesondere in Cola-light-/Cola Zero-Produkten Phosphorsäure mit Citronensäure kombiniert? Diese erwünschten Fragestellungen werden von Schülerinnen und Schülern selbstständig formuliert und dementsprechend sind Vorgaben der Lehrkraft weitgehend überflüssig.
Die Cola taucht als Thema im Chemieunterricht in der Schule bisher durchaus auf. Allerdings unterbleibt in der Regel die Einbindung dieses Themas in einen tragfähigen Kontext. Dies ist eigentlich schade, denn mit der Cola und ihren Inhaltsstoffen kann man eine interessante und für Grund- und Leistungskurse geeignete anwendungs- und wissenschaftsbezogene Chemie betreiben.
Der große Vorteil dieses Themas liegt zunächst darin, dass Cola jedem Schüler bekannt ist. Andererseits verbergen sich in den noch immer geheimgehaltenen Inhaltsstoffen Eigenschaften, mit denen man Schüler überraschen kann. Die Palette reicht von den Säuren, den Kohlenhydraten (die hier nur eine Nebenrolle spielen), ihren Auswirkungen auf die Zähne (Karies) bis zum Vitamin C. Auch bietet die Cola Ansatzpunkte für den fächerübergreifenden Unterricht. Deshalb unternimmt diese Unterrichtseinheit auch eine Reihe von Ausflügen zu anderen Wissenschaften wie Physik (Leitfähigkeit), Biochemie (Aufbau der Zähne) und Medizin (wie lässt sich Karies bekämpfen).
Die methodisch-didaktischen Schwerpunkte nutzen und unterstützen die Möglichkeiten des Kontextes. In der Stationenarbeit können die Schülerinnen und Schüler das selbstbestimmte Experimentieren üben. In weiten Teilen wird auf die Vorgabe detaillierter Handlungsanweisungen verzichtet. Allerdings ist zu betonen, dass unsere Schülerinnen und Schüler durch die vorhergehenden Unterrichtseinheiten mit dem selbstbestimmten Experimentieren vertraut gemacht worden sind.
Neben der Erstellung, Beschreibung und Interpretation der Graphen der verschiedenartigen Titrationen legt diese Unterrichtseinheit Wert auf das Lese- und Schreibverständnis der Lerner. Historische Texte werden in moderne Texte umformuliert bzw. in Flussdiagramme überführt. Die Abschlussklausur greift diese Schwerpunktsetzung auf: Neben experimentellen Aufgaben zur Titration der Weinsäure in Weintrauben geht es insbesondere um die Interpretation der gemessenen Daten, den Vergleich von Diagrammen und die Erstellung eines Flussdiagramms aus einem vorgelegten historischen Text zur Weinsäure.
Low-cost-Bausatz für Leitfähigkeitsuntersuchungen und Leitfähigkeitstitrationen
Die in dieser Unterrichtseinheit eine Rolle spielenden Kompetenzbereiche und die zugeordneten Inhalte können Sie der folgenden Mind Map im pdf-Format entnehmen:
In der Klausur war von den Schülerinnen und Schülern experimentell der Weinsäuregehalt einer Weinbeere zu bestimmen:
Auspressen der Weinbeere mit einer Knoblauchpresse
Konzentrierte, aber gut gelaunte Schülerinnen und Schüler während der Klausur
