UE Geochemie
Was haben Vulkanlava und Glas gemeinsam?
Chemie im Kontext – Geochemie des Vulkanismus
Vulkane sind unberechenbar und gefährlich. Mythen umranken die bekannte Vulkane in Europa. Vesuv und Ätna sind den meisten Schulkindern bekannt. Aber kaum ein Schüler lernt etwas über die Zusammensetzung der Erde, auf der er lebt. Die Lava kann ein geeignetes Beispiel zur Einführung der Silkate sein. Hierbei spielt es keine Rolle, ob es sich um einen Grund- oder Leistungskurs, einen Workshop für junge Schülerinnen und Schüler im Rahmen der Hochbegabtenföderung oder um einen Seminarkurs handelt.
Vulkan auf La Palma – Impressionen einer Vulkanexpedition
Als Einleitung bieten sich Filmsequenzen von Vulkanausbrüchen an. Handstücke von Lava und Bimsstein können verdeutlichen, welche Prododukte nach einem Vulkanausbruch aufzufinden sind.
Vulkanlava kann glasige Anteile enthalten. Bims und Obsidian sind vulkanische Gläser, die unter ganz bestimmten Bedingungen entstehen. Bims ist ein leichtes, helles Vulkangestein, dass sogar in Wasser schwimmt. Das Vulkangestein Obsidian sieht wie schwarzes Glas aus. Als Vergleich bietet sich hier ein frisch gezapftes Guiness-Bier an! Die Glasrohstoffe Quarz und Kalkstein müssen folglich in der Magmakammer des Vulkans vor dem Vulkanausbruch vorhanden gewesen sein.
In der Unterrichtseinheit werden die Zusammensetzungen der Magma, die chemisch-physikalischen Vorgänge in der Magmakammer und die Ausbruchsarten der industriellen Glasherstellung gegenübergestellt.
Glasfaden in einer Bimsstruktur, elektronenmikroskopische Aufnahme einers Schülers am GZG Göttingen
Der Schwerpunkt der UE liegt in der Untersuchung der am geochemischen Prozess beteiligten Silikate. Struktur-Eigenschafts-Wechselbeziehungen bilden die Grundlagen für die magmatische Differentiation in der Magmakammer und damit für die Entstehung vulkanischer Gläser.
In der Erarbeitungsphase werden Experimente zur Dichtebestimmung von Glas, Obsidian und Bims, Untersuchungen der Oberflächenbeschaffenheit mit Lupen und Mikroskopen und Herstellungsverfahren für Glas und künstliches Obsidian durchgeführt.
Die Phasenplanung können sie hier in einer pdf-Datei einsehen.
Die UE berücksichtigt eine breite Methodenvielfalt. Von der Stationenarbeit über Kopfball-Versuche (egg-races) bis zu Forschungsaufgaben für Schüler soll eine Palette an Schüleraktivitäten initiiert werden.
Diese hochinteressante, aber durchaus komplexe Materie kann durch Spiele aufgelockert werden. Spiele können die Fachkenntnisse sichern und vertiefen, aber auch Erkenntnisfortschritte einleiten. Das Würfelspiel Teide-Rock-Cycle greift den Stoffkreislauf der Silikate auf. Verschiedene Bereiche des Teide symbolisieren die verschiedenen Teile des Kreislaufs. Über die Beantwortung der Fragen und mit etwas Glück gelangt man zum Ziel.
Anspruchsvoller ist das Spiel zur Erringung des "Geo-Nobelpreises". Verschiedene Silikatstrukturen werden auf der Modellebene mit Magnetsystemen konstruiert und von den Konkurrenzgruppen nach festen Regeln bewertet (nähere Infos finden Sie auf der Seite zum Geo-Nobelpreis).
Workshop Geochemie des Vulkanismus für Hochbegabte (Schülerinnen und Schüler der 5. und 6. Klassen)
Auch sehr junge Schüler können grundlegende geochemische Zusammenhänge verstehen
Silikatstrukturen beim Spiel "Geo-Nobelpreis"