Nano - Sonnencreme, Beispiel für eine Emulsion

Inhalte

• Autoren

• Vorbemerkungen

• Bezug zu den Standards

• Unterrichtsverlauf

• Verwendete Materialien in der Übersicht

•  Download der gesamten Einheit als Zip-file (244 KB)

Karola Bernert, St. Dominikus-Gymnasium, Karlsruhe
Margit Jost-Kant, Bismarck-Gymnasium, Karlsruhe
Gabriele Rupp, Gymnasium Neureut, Karlsruhe
Sabine Schatte, Fichte-Gymnasium, Karlsruhe

Autoren der Nanotechnologie-Inhalte:
Eva Barth-Käuf, Bismarck-Gymnasium, Karlsruhe
Stefan Klär, Bismarck-Gymnasium, Karlsruhe, Erprobung der  Unterrichtseinheit im Schuljahr 05/06

Vorbemerkungen

Die Unterrichtseinheit "Nano- Sonnencreme" ist im Rahmen eines NaT-Working-Projektes in Zusammenarbeit mit der Universität Karlsruhe entstanden. Diese Einheit verbindet die Inhalte der Arbeitsgruppe "Kleine Tropfen ganz groß" mit den Inhalten der Arbeitsgruppe "Herstellung und Eigenschaften von Titandioxid-Nanopartikeln". Bei "Kleine Tropfen ganz groß" geht es um Emulsionen, und, da sich von Universitätsseite die Wissenschaftler der Bundesanstalt für Ernährung und Lebensmittel damit befassen, steht die Lebensmitteltechnik rund um die Mayonnaise im Mittelpunkt. Wir Lehrer waren jedoch der Meinung, dass es ein falsches Signal an die Schülerinnen und Schüler ist, Mayonnaise in größeren Mengen im Scale up herzustellen und diese dann wegzuwerfen. Daher kamen wir auf die Idee, im Scale up Sonnencreme herzustellen, die als Sonnenschutz Titandioxid-Nanopartikel enthält, und konnten somit die beiden Themenbereiche inhaltlich sinnvoll miteinander verknüpfen. In diesem Falle ist es auch möglich, das hergestellte Produkt an die Schülerinnen und Schüler zur Verwendung auszugeben. Wir mussten jedoch lernen, dass es ein weiter Weg ist, von der Produktidee zum fertigen Produkt zu gelangen. Probleme gab es mit der zu geringen Menge an Titandioxid-Nanopartikeln, die die Gruppe "Herstellung und Eigenschaften von Titandioxid-Nanopartikeln" herstellen konnte. Auch die Rezeptur der Sonnencreme und ihre Haltbarkeit waren Knackpunkte. Gelöst sind die Probleme noch nicht vollständig. Wahrscheinlich wird an der Uni eine Sonnencreme mit gekauften Titandioxid-Nanopartikeln hergestellt werden. Die Entwicklungsarbeit läuft weiter. Diese Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass sie auch ohne die Kooperation mit der Universität durchgeführt werden kann. Die Sonnencreme steht natürlich im Mittelpunkt der Einheit, jedoch werden am Beispiel der Mayonnaise wichtige Informationen rund um die Emulsion erarbeitet werden.

Bezug zu den Standards

Betrachtungsbereiche:

Mensch
Die Schülerinnen und Schüler können:

• an einer Zivilisationskrankheit Ursachen und Folgen aufzeigen

Umwelt
Die Schülerinnen und Schüler können:

• die Zusammensetzung eines Alltagsproduktes ermitteln

• die Wirkung von Inhaltsstoffen eines Produktes begründen

Technik
Die Schülerinnen und Schüler können:

• ein Alltagsprodukt mittels eines chemietechnischen Verfahrens herstellen

• ein Produkt herstellen und verfahrenstechnische Parameter erfassen

• Die Schülerinnen und Schüler kennen Anwendungen der Nanotechnik

Erde und Weltraum
Die Schülerinnen und Schüler können:

• Veränderungen des Systems Erde durch menschliches Eingreifen analysieren und bewerten

Mess- und Arbeitsmethoden
Die Schülerinnen und Schüler können:

• chemische Nachweise und Analyseverfahren durchführen

• in Größenordnungen denken und sinnvolle Abschätzungen durchführen

• Diagramme erstellen, auswerten und interpretieren

• Hilfsmittel sachgerecht als Informationsquellen nutzen

Unterrichtsverlauf

Zeit	Thema	Inhalt	Methoden und Materialien
2	- Hinführung zum Thema - Was ist ein Nanometer - Mindmap "Nano-   Sonnencreme"	- Quiz zum Thema Sonnencreme - Größenordnung - Inhalte rund um die Nano-   Sonnencreme	-  Quiz als Teamarbeit - Wunderwelt der   Nanomaterialien - MindMap
1	- Fragebogen zum Thema   Sonnenschutz - Info Referate	- Anwendungswissen rund um den   Sonnenschutz - Gestaltung von Referaten - Mögliche Referatsthemen	- Siehe Unterricht   Biologie   Heft 292/2004 - Infoblock  Referate
5	- Infos zum Lernzirkel - Durchführung des   Lernzirkels	- Aufbau und Funktion der Haut - Die Haut unterm Mikroskop - Schutz der Haut - Hauttypen - Hautkrankheiten	-  Lernzirkel
Z	- Referate oder Filme	- Schutzhülle Atmosphäre - Ozonproblematik	- Referate - Filme:   Unsere Atmosphäre in   Gefahr 42 71825,   Ozon 42 02396
2	- Wiederholung der   Eigenschaften   von Öl und Wasser - Durchführung der Versuche   mit Öl und Wasser - Auswertung der Versuche	- Eigenschaften Öl und Wasser - Versuche mit Öl und Wasser - Auswertung der Versuche	- LSG -  Praktikum - Vorstellen der   Schülerergebnisse,   Lehrer moderiert
3	- Wiederholung bzw.   Erarbeitung: Was ist eine   Lösung, Suspension,   Emulsion? - Arbeitsauftrag: Emulsion	- Klärung der Begriffe Lösung,   Suspension, Emulsion - Definition: Emulsion - Funktionsweise eines   Emulgators - Vorkommen Emulgatoren	- Lehrer-Schüler-Gespräch - Demonstrationsbeispiele   von Lösungen,   Suspensionen und   Emulsionen -  Memory - Arbeitsblatt:     Stoffgemische - Gruppenarbeit und   Präsentation -  Arbeitsauftrag - Mögliche Lösungen:     Folien
2	- Mayonnaise als bekannte   Emulsion erfragen - Was enthält Mayonnaise? - Versuche in Kleingruppen	- Mayonnaise, eine bekannte   Emulsion - Inhaltsstoffe der Mayonnaise -  Emulgierwirkung der    Inhaltsstoffe	- Lehrer-Schüler-Gespräch - Lehrer-Schüler-Gespräch -  Praktikum:   Untersuchung der   Emulgierwirkung der in   der Mayonnaise   enthaltenen Substanzen
2	- Demonstrationsreferat   Mayonnaise - Versuche in Kleingruppen	- Herstellung von Mayonnaise - Nachweis von O/W-Emulsionen   und W/O-Emulsionen	- Demonstrationsreferat -  Praktikum
	Klassenarbeit		Klassenarbeit
	Rückgabe der Arbeit
2	- Welche Aufgaben muss   eine Sonnencreme erfüllen? - Rechercheaufträge - Ergebnisse der   Rechercheaufträge	- Anforderung an eine   Sonnencreme - Rezepte für Sonnencreme - Inhaltsstoffe Sonnencreme	- Gruppenarbeit -  Tafelanschrieb -  Rechercheauftrag -  Rezept -  Inhaltsstoffe
1	- Vorbesprechung des   Universitäts-Praktikums:   Kleine Tropfen ganz groß	- Rahmenbedingungen	- Lehrerinfo
4	Praktikum:   Kleine Tropfen ganz groß	- siehe Versuche Uni	- siehe Versuche Uni,   Ordner "EmulsionUni"
1	Nachbesprechung des Praktikums: Kleine Tropfen ganz groß	- siehe Versuche Uni	- vorstellen der   Schülerergebnisse,   Lehrer moderiert
2	- Elektromagnetisches   Spektrum, UV-Strahlung - Arbeitsaufträge - Arbeitsblatt: Auswirkung   der UV-Strahlungen (A, B   und C) auf die Haut	- Elektromagnetisches Spektrum - UV-Strahlung auf der Haut - Auswirkung der UV-Strahlungen   auf die Haut	- Lehrerinfo -  Arbeitsauftrag - Lehrer-Schüler-Gespräch -  Arbeitsblatt

Verwendete Materialien in der Übersicht

Quiz	Referate	Lernzirkel	Praktikum 1
Memory	Arbeitsblatt:  Stoffgemische	Emulsion:  Arbeitsauftrag	Praktikum 2
Klassenarbeit	Rechercheauftrag	Sonnenmilch:  Rezept	Praktikum 3
Inhaltsstoffe	Strahlung:  Arbeitsauftrag	UV Strahlung:  Arbeitsblatt