Joachim Kranz

Herstellung industrieller und vulkanischer Gläser in der Schule?

Wer hat neben Glas schon Bimsstein in der Schule produziert? Dass es einfach, schnell und sicher funktioniert, haben Schüler der Jugend forscht Arbeitsgemeinschaft und des Seminarkurses Geowissenschaften bewiesen.

fast farblose Glasperle im Tiegel

Wichtigstes Bauelement ist eine Mikrowelle mit einer Leistung von mindestens 800 Watt. In die Mikrowelle wird ein GST-Element (Graphit-Suszeptor-Element) eingesetzt. Das hört sich kompliziert an, ist aber sehr einfach. In einen kleinen Ton-Blumentopf (Höhe 8 – 10 cm) wird zu 2/3 Graphit eingefüllt. Dieses System bewirkt die Heizung, denn das Graphit ist in der Lage, die Mikrowellen zu absorbieren und in Wärme umzuwandeln.

In diesem Fall wurde der gesprungene Blumentopf in einen etwas größeren eingesetzt, um nach dem 10. Versuch den Aufbau weiter betreiben zu können.
In das Graphitbett, welches später an der Oberfläche durch die Hitze aschefarben wird, wird der Tiegel als Reaktionsraum eingesetzt.

Versuchsangaben:
Reaktionsgemisch: 10,3 g Borsäure, 1 g feiner Quarzsand (z. B. vom Ostseestrand), 1,7 g Calciumcarbonat, 1,8 g Natriumcarbonat, 2 g Lithiumcarbonat, zusätzlich für farbiges Glas 0,5 g Kufercarbonat oder Eisenoxid oder Braunstein.
Bei einer Verdopplung der Carbonatanteile ergibt sich im Tiegel ein pilzartiger Bimsstein.
Die Masse des Gemisches reicht je nach Tiegelgröße für 1 – 3 Ansätze.Mit dem Gemisch wird der Tiegel zur Hälfte befüllt, dieser wird dann  in das GST-Element eingesetzt. Der Blumentopf ist zur Sicherheit in der Mikrowelle auf eine feuerfeste Platte (Ceran o.ä.) zu stellen, der Plastikunterbau des Drehtellers sollte entfernt werden! Reaktionsdauer: ca. 8 – 15 min. bei voller Leistung. Unmittelbar nach dem Öffnen der Mikrowellentür kann mit einem IR-Thermometer die Temperatur gemessen werden. Sie liegt bei ca. 550^o Celsius. Dann kann das flüssige Glas auf eine feuerfeste Unterlage ausgegossen werden. Klappt das nicht, so lässt sich das Glas durch Zerstörung des Tiegels vom Boden abtrennen.

Mit einem Binokular können die glasartigen Strukturen überprüft werden. Auch die Bimsstrukturen wirken unter dem Binokular überzeugend!

schwarzer Bims

Blaues Glas mit schwarzen Anteilen, die an Obsidian (schwarzes Glas) erinnern