Versuch 54: Cyclo-Hexan Ballonmolekül - Einleitung

Das kleinste Unteilbare aller Materie ist das atomos! Schon die Griechen machten sich Gedanken über die Welt und was sie "im Innersten zusammenhält".

Namenhafte Wissenschaftler wie Newton, Dalton, Rutherford und Bohr stellten Jahrhunderte später, in der Neuzeit, Theorien auf, wie die kleinsten Teile der Materie aussehen könnten und wie sie miteinander im Wechsel stehen.

Werner Heisenberg stellte 1926 durch die Unschärferelation fest, dass Ort und Impuls eines sehr kleinen Objektes nicht gleichzeitig beliebig genau festzustellen sind. Das Suchen mit dem Auge hatte man sich schon bei den Griechen abgewöhnt und nach Mikroskopen und physikalischen Messapparaturen stelle Heisenberg nun fest, dass selbst die beste Technik kein genaues Bild liefern konnte.

Es ist schon nicht einfach mit der Welt der kleinsten Dinge. Will man sehr (sehr sehr sehr….) kleine Objekte sehen braucht man dazu energiereiches, sehr kurzwelliges Licht mit sehr hoher Frequenz. Dadurch wird aber die zu untersuchende Situation selbst beeinflusst. Man denke an einen Läufer, der auf seiner Strecke angehalten wird, um ihn nach seiner genauen Position zu fragen; er läuft dabei ja gar nicht mehr. Man muss daher wissen, dass in der Naturwissenschaft an solchen Punkten nur mit Modellen oder Vereinfachungen gearbeitet wird.

Die Zustände in der Natur werden durch sie meist recht gut wiedergeben, sind aber nicht unumstößlich. Das Modell, das die Gegebenheiten des Kleinsten, also des „Atomos“, nach heutigem Stand am genauesten wiedergibt, ist das Orbitalmodell.

Orbitale sind errechnete Aufenthaltsräume, in denen sich zu hoher Wahrscheinlichkeit Elektronen aufhalten. Die Strukturen und das Verhalten organischer (und anorganischer) Verbindungen lassen sich durch dieses Modell sehr gut erklären.

Gerade für Orbitalneulinge ist das Modell sehr komplex und schwer zu verstehen. Das eigene Bauen von Orbitalen oder Bindungen kann da helfen. Kovalente Bindungsverhältnisse in Molekülen lassen sich sehr gut mit Party-Luftballons zeigen, wie sie auch Clowns und Pudelwürger verwenden. Das Erlernen der dazu nötigen Technik geht überraschend schnell. Die ersten Grundfunktionen erklärt folgender Versuch.

Wem das zum Verständnis nicht reicht dem sei im Folgenden eine weitere Anleitung zum Bau von Orbitalen aus Salzteig geliefert.

Sicherheitssymbole

Als Schülerversuch geeignet. In den Abfall geben.

Chemikalien

  • Ballons aus dem Fachhandel
  • Salzteig

Materialien

  • Ballonpumpe

Durchführung

Orbitalmodelle aus Salzteig:

Für einen Salzteig vermischt man 1 Tasse Wasser, 2 Tassen Mehl und 2 Tassen Salz. Nun geht das Formen von einzelnen Orbitalen los. Wir empfehlen Schaschlikspieße zum Stabilisieren. Die Orbitale werden bei 130°C 2 Stunden im Ofen gebacken.

Es sollten gerade bei p-Orbitalen lieber einzelne Orbitale gebastelt werden, die später mit Heißkleber verbunden werden.

Ballonmoleküle:

Für die Ballonmoleküle benötigt man stabile Ballons (siehe Hinweis) und eine Ballonpumpe. Vom Gedanken die Ballons mit dem Mund aufzublasen darf man sich getrost verabschieden. Für das Basteln mit den Ballons sind für den Anfang nur einige Grundtechniken nötig, die durch das Bauen eines Cyclohexanmoleküls erlernt werden können.

Das Video zeigt die Grundtechniken.

Weitere Modellideen:

Mit ein wenig Kreativität lassen sich aus anderen Werkstoffen weitere Modelle bauen. Zum Beispiel ein Bohrmodell aus Styroporkugeln, oder ein Methanmolekül aus ("normalen") Luftballons.

Entsorgung

%

Ergebnisse

Das Ergebnis ist in diesem Fall das Bessere Verständnis der Zustände und Vorgänge in Atomen und Molekülen. Die Möglichkeiten mit diesen Fertigkeiten lassen sich dementsprechend ausweiten.

Vielleicht bauen Sie/Ihr ja auch einmal ein DNA Molekül nach. Über weitere Ideen zum Modellbau freuen wir uns!

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Hinweise

Die Ballons sollten auf Grund ihrer Stabilität im Fachhandel gekauft werden. Wir empfehlen die Marke Qualatex.

Versuchsvideo

auf youtube ansehen

Versuchsbild

Bild zu Versuch: Cyclo-Hexan Ballonmolekül

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NEU

Das Video und die Anleitung zum Versuch als Downloads findest du in unserem Shop auf netscience.de Schau vorbei und entdecke auch unsere neuen Experimente!