Frohe Weihnachten!

Herzlich Willkommen zum Chemie Adventskalender des Otto-Nagel-Gymnasiums! Hier könnt ihr jeden Tag ein Türchen öffnen.
Unser Chemie Leistungskurs hat für euch spannende Informationen und Geschichten rund um das Periodensystem der Elemente und seinen Zusammenhang um das Thema Weihnachten zusamengetragen. Viel Spaß beim Lesen und eine zauberhafte Adventszeit!

Schaut auch gerne im chemischen Fachbereich vorbei, um immer auf dem Laufenden zu bleiben, was gerade für Projekte rund um die Naturwissenschaft umgesetzt werden: https://ong.berlin/chemie/

Der Chemie LK Q1

Hier gibt es alle Geschichten nochmal zum nachlesen:

Wenn man an Weihnachten denkt kommen einem als ersten die vielen, schönen, bunten Lichter in den Sinn.
Aber was steckt eigentlich dahinter? – Unser heutiges Element Neon ist in einigen der schönen Lichtern enthalten.
Mit der Ordnungszahl 10 und zwei vollbesetzten Schalen gehört es zur 8.Hauptgruppe, den Edelgasen. Es ist nicht nur sehr reaktionsträge, sondern kommt auf unserer Erde nur sehr selten vor.
Dennoch kann es zum Beispiel mit Hilfe des Linde Verfahrens (Methode zur Trennung von Gasen) gewonnen werden. Aufgrund seiner Seltenheit ist es sehr teuer. Trotzdem wird es zum Beispiel als Füllgas von Leuchtröhren verwendet. Normalerweise ist das Element Neon ein durchsichtiges Gas, durch den elektrischen Stromfluss einer Lampe kann es allerdings zum Leuchten angeregt werden. Dann erzeugt es rotes Licht. Mit Quecksilber versetzt wird es blau und mit einem farbigem Glas kann man sogar grünes Licht erzeugen.

Unser heutiges Element sorgt an Weihnachten für eine schöne Stimmung. Mit Hilfe von Phosphor können Kerzen leicht angezündet werden.
Phosphor ist ein reaktionsfähiges Nichtmetall, welches in verschiedenen Modifikationen (verschiedene Erscheinungsformen eines bestimmtes Elements) vorliegen kann (z.B weißer, schwarzer, violetter oder roter Phosphor). Diese Modifikationen sind unterschiedlich reaktionsfreudig und lassen sich dadurch zu unterschiedlichen Dingen verwenden.
Mit der Ordnungszahl 15 (d.h. 15 Protonen und 15 Elektronen) hat es 3 Schalen und ist 5.Periode und gehört somit zu der Stickstoffgruppe. Entdeckt wurde dieses Element von Alchimisten Henning Brand, welcher bei der Untersuchung von Harnrückstand das Element nachweisen konnte. Aufgrund seiner leuchtenden Eigenschaften wurde es als „Phosphor“ (etwa „Ich trage Licht“) bezeichnet.
Phosphor kann aufgrund seiner verschiedenen Modifikationen nicht nur als Düngemittel, Teil der Phosphorbombe oder Bestandteil von Feuerwerkskörpern verwendet werden, sondern ist auch ein wichtiger Bestandteil der Streichholzschachtel, wo er in der Reibfläche enthalten ist.
Durch das Streichen des Zündkopfes an der Reibfläche bleiben Spuren des Phosphors am Zündkopf haften. Die Mischung aus rotem Phosphor und Chlorat (welches im Streichholzkopf enthalten ist) ist schon bei leichtem Druck hochexplosiv, führt jedoch in diesen Spuren nur zur gefahrlosen Entflammung der brennbaren Stoffe und schließlich des Hölzchens. 
Wenn ihr also das nächste mal den Adventskranz anzündet wisst ihr, dass das Element Phosphor dabei ein wichtige Rolle spielt.
Blei ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Pb und der Ordnungszahl 82. Es ist ein giftiges Schwermetall und steht in der 4. Hauptgruppe und der 6. Periode. Blei ist sehr giftig für Lebewesen und belastet die Umwelt. Trotz dessen wurde Blei sehr lange, vereinzelt auch heute, in Form von Bleilametta zur Weihnachtszeit als Schmuck für den Weihnachtsbaum genutzt. Zwar mag es wirken als wäre Bleilametta Umweltfreundlicher als Lametta aus metallisiertem Kunststoff, dabei ist beides keine gute Variante. Wie wäre es also, wenn man dieses Jahr zu Weihnachten mal verzichtet Lametta aufzuhängen und lieber auf Weihnachtsbaumkugeln und Lichterketten zurückgreift, die wiederverwendbar sind?

Das Element des heutigen Tages ist das Element, dessen Atome die kleinste Masse von allen hat,
das Element, das in der Natur nur im molekularen Zustand, gasförmig vorkommt und das
das Element, das in so ziemlich allen organischen Verbindungen enthalten ist.
So finden wir es zur Weihnachtszeit in unseren leckeren Plätzchen, im schön geschmückten Tannenbaum und sogar in den duftenden Kerzen:
Das Element, was uns unter dem Namen Wasserstoff bekannt ist, und mit dem Symbol H dargestellt wird, was von der englischen Variante des Namens: „Hydrogen“ kommt.

Barium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ba und der Ordnungszahl 56. Es liegt in der 2. Hauptgruppe und der 6. Periode und ist somit ein Erdalkalimetall. Zur Weihnachtszeit und  zu Silvester wird Barium meistens als Bariumnitrat, also als Nitratsalz, in Wunderkerzen verwendet. Es verursacht in der Brennerflamme die für Barium typische grüne Flammenfärbung, weshalb es auch zu Silvester benutzt wird, um grünes Feuerwerk zu zaubern. 

P.S.: In Q1 wird im Chemie LK auch die Flammenfärbung durchgeführt, wobei verschiedene Farben beobachtet werden können, unter anderem Magenta, Grün oder auch das typische Orange. Bleibt also gespannt und wählt Chemie in der Oberstufe, damit ihr auch solche spannenden Experimente durchführen könnt.

Welches Element verbirgt sich in der 6. Periode und der zweiten Nebengruppe im Periodensystem…?
– Richtig, da steht Au (Symbolschreibweise), das steht für Gold.
Dieses Element wird euch heute vorgestellt.
Gold gehört mit zu den Edelmetallen, das heißt, dass es korrosionsbeständig ist in seiner natürlichen Umgebung und somit dauerhaft chemisch stabil ist. Außerdem ist Gold auch sehr säurebeständig, die einzigen zwei Säuren denen es gelingt Gold zu lösen ist Königswasser und Selensäure. Den Halogenen Chlor, Brom und Iod in Lösung gelingt es auch unser Edelmetall zu lösen.
Und wenn du vielleicht noch keine Geschenkideen für Weihnachten hast, sind dir jetzt vielleicht welche eingefallen, da Gold doch ein sehr schönes Metall ist und auch noch so ein stabiles Element.

Zum Element des heutigen Tages existiert ein kleines Märchen.
Es handelt von einem Spielzeug-Soldaten aus ____, der nur ein Bein hatte, da er, wie auch seine Kameraden, gegossen wurde, jedoch nicht genug ____ übrig war. Dieser verliebte sich in eine Tänzerin aus Papier, die eine Rose in der Hand hielt. Jedoch fiel er durch starken Wind aus einem hohen Stockwerk aus dem Fenster, wurde in ein Boot aus Zeitungen einen Kanal entlang geschickt bis das Boot mit dem Soldaten sank, da das Material, aus dem er gegossen worden war, eine höhere Dichte als Wasser hatte. Kurz darauf wurde der standhafte Soldat aus ____ von einem Fisch verschlungen. Als der Soldat das nächste Mal das Licht erblickte, befand er sich in der gleichen Stube und sah seine Tänzerin.
Jedoch wurde er nicht zu ihr oder zu seinen Kameraden gestellt, sondern in den Kamin geworfen.
Ein weiterer Windzug pustete und die Tänzerin flog zu ihm, wo sie in Flammen aufging und er schmolz, da die Schmelztemperatur des Materials, aus dem der Soldat gegossen worden war, erreicht wurde. Als das Feuer erloschen war und das ____, aus dem der Soldat einst gemacht worden war, blieben ein kleines Herz aus ____ und die zierliche Rose der Tänzerin im Kamin liegen.

Habt ihr schon eine Ahnung, welches Element dahinter stecken könnte? – Morgen kommt die Auflösung.

Das Element, welches sich hinter Türchen 7 versteckt ist das Element Blei.

Heute wollen wir uns dem Element Quecksilber widmen.
Quecksilber ist das einzige Metall, welches bei Normalbedingungen flüssig ist. Wegen seiner thermischen Ausdehnung zwischen 0°C und 100°C wurde es in Thermometern verwendet.
Aufgrund seiner hohen Oberflächenspannung benetzt es die Glasoberfläche nicht, folglich kann die Temperatur klar abgelesen werden.
Allerdings ist Quecksilber hoch giftig, weswegen es heutzutage nur in Laboren verwendet wird.
Im Internet kann man vereinzelt mit Quecksilber verspiegelte Weihnachtskugeln kaufen, jedoch sind diese eher selten und werden auch nicht mehr produziert.

E 941 wird in der Europäischen Union in Verpackungen von Lebensmitteln eingebracht, um den dort vorhandenen Sauerstoff zu verdrängen. Somit sollen durch Sauerstoff bedingte Abbauprozesse, z.B. durch Bakterien verhindert werden. Lebensmittel können so länger frisch gehalten werden. Vielleicht habt ihr in eurem Weihnachtsessen ja auch etwas Stickstoff enthalten :)

Heute haben wir ein Rätsel für euch rund um das Element Silber:

Lithium ist das unedelste Element und ist daher sehr reaktionsfreudig. Es ist fest und silberglänzend. Außerdem leitet es elektrischen Strom sehr gut. Zusätzlich ist es in Feuerwerkskörpern in Verbindung mit anderen Elementen vorhanden, welches das rote Licht bei der Verbrennung entstehen lässt. Auch in langanhaltenden Batterien ist Lithium enthalten. Diese werden in manchen Lichterketten, welche wir alle zu Weihnachten aufhängen, genutzt. Die Lithium-Batterien sind auch in genau vielen elektronischen Spielzeugen, welche viele Kinder zu Weihnachten bekommen, eingebaut.

Es glänzt und ist silberfarbig. Wir stechen unsere Plätzchen damit aus. Wir nutzen es zum Schmücken unseres schönen Weihnachtsbaumes. Und falls Essen übrig bleiben  sollte, wickeln wir die Reste damit ein. Ach, und außerdem nutzen wir es für unsere Helium-Luftballons.
Das Element Aluminium wird vielfältig benutzt, wie zum Beispiel in Bauteilen in Fahrzeugen und Maschinen, elektrischen Leitungen, Rohren, Dosen und Haushaltsgegenständen. Zusätzlich sieht es schön zur Dekoration aus. Es ist ein Leichtmetall und ist das dritthäufigste Element in der Erdkruste.

Auch wenn heutzutage immer mehr Zeitgenossen 15000-Watt Lichtbogenlampen als weihnachtliche Vorgarten Beleuchtung für alternativlos erachten: Wirklich festlich ist nur das warme, gelbe Licht der Kerzenflamme. Doch deren zur Besinnlichkeit einladende Ruhe trügt. Tatsächlich befindet sich die Flamme in einem prekären Gleichgewicht, aufrechterhalten durch Docht und Brennmaterial. Die Kerzenflamme verflüssigt das Wachs, das durch die Kapillarkräfte über den Docht in die Flamme gezogen wird. Dann wird es richtig spannend: Im Inneren der Flamme ist nahezu kein Sauerstoff verfügbar, so dass der frisch verdampfte Brennstoff sich nicht entzündet. Vielmehr zerfallen die langen Molekülketten der Wachse zuerst in kleine, hochreaktive Bruchstücke – sie erzeugen das blaue Leuchten rund um den Docht. Wirklich verbrannt wird weiter außen. Zuerst allerdings finden sich die Bruchstücke wieder zusammen. In extrem komplizierten Reaktionen bilden sie erst größere, graphitähnliche Moleküle und dann Rußpartikel. Dabei spalten sie Wasserstoff ab, und der reagiert mit Sauerstoff zu Wasser. Die Energie, die dabei frei wird, heizt die Rußpartikel so stark auf, dass sie gelb-orange leuchten. Doch bald darauf ist auch ihr Weg zu Ende: In der heißen äußeren Flammzone verbrennen sie mit weiterem Sauerstoff zu Kohlendioxid.

Welches Element steckt wohl dahinter? – Bleibt gespannt die Auflösung dazu gibt es an Tag 14.

Im 13. Türchen ging es um das Element Kohlenstoff.

Heute wollen wir euch ein weiteres Rätsel um ein Element stellen:
Das gesuchte Element ist nach Wasserstoff ist es das zweithäufigste Element im Universum. Es ist leichter als Luft (179 g/m^3)und kann sich dadurch im Deckenbereich ansammeln. Das Gas hat keine Farbe, keinen Geruch, keinen Geschmack und ist nicht giftig! Auch im Sinne der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) wird es nicht als gefährliches Gas eingestuft. Da es und Wasserstoff die einzigen infrage kommenden Gase sind und Wasserstoff als zu gefährlich, aufgrund seiner hohen Reaktionsfreudigkeit (siehe Knallgasprobe), eingestuft wird, verwendet man für Ballons, das auch in der Luft (5,24 ppm) vorkommende Element.

Im 14. Türchen ging es um das Element Helium.

Heute geht es um Brom.
Brom ist das einzige Nichtmetall, das bei Zimmertemperatur und Normaldruck flüssig ist – wie aufregend! Es sieht auch durchaus einschüchternd aus mit seiner raut-braunen Farbe und dem roten Bromdampf, der bei Zimmertemperatur von dem Element ausgeht. Dieser rotfarbige Dampf, welcher einen stark chlorähnlichen Geruch aufweist, ist übrigens der Grund für den Namen „Brom“, der von dem altgriechischen Wort „bromos“ (=Gestank) stammt. Aufgrund seiner giftigen Wirkung begegnet uns dieses spannende Element jedoch nicht wirklich im Alltag – es wird aber vielseitig in der landwirtschaftlichen Chemie für Insektizide, in Pharmazeutika und zur Herstellung von Farbstoffen verwendet.

So langsam geht es nun auf Silvester zu und dabei spielt unser heutiges Element eine wichtige Rolle.

Strontium (Sr) ist ein chemisches Element in unserem Periodensystem und befindet sich dort in der 5. Periode und der 2. Hauptgruppe und gehört somit zu den Erdalkalimetallen an, d. h. es ist nach Barium und Radium das reaktivste Erdalkalimetall, und gehört auch in die Kategorie der  unedeln Metalle. Es reagiert sofort mit Halogenen, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel.
Da Strontium ein sehr unedles Metall ist, reagiert es mit Wasser unter Wasserstoff- und Hydroxidbildung. Strontiumhydroxid bildet sich auch schon beim Kontakt des Metalls mit feuchter Luft. Wenn man Strontium an der Luft erhitzt bzw. verbrennt erhält man die typische kaminrote Flammenfarbe, bei der Strontiumoxid und Strontiumnitrid entstehen.  Deshalb wird Strontium häufig für die Pyrotechnik benutzt und jetzt wissen wir wo durch die rote Farbe bei Silvester zustande kommt.

Weihnachten ohne Kupfer? – Das wäre wohl kaum vorstellbar!
Ob im Märchen vom Mädchen, das Kupfer in Gold verwandelte oder in einer schönen Fayenceglasur, welche sich gut zum Aufwerten von Keramik eignet.
Einige Menschen besuchen zu Weihnachten auch die Kirche, besonders häufig sieht man durch die grünlichen massiven Kupfer-Kirchendächer mit Turm, dabei ist Kupfer doch eigentlich bekannt für seine rot-bronze glänzende Farbe, oder? –
Nicht ganz, denn an feuchter Luft bildet sich auf der Oberfläche des Kupfers allmählich eine grünliche Schicht. Diese Schicht schützt das darunter liegende Kupfer vor weiterer Korrosion, daher ist Kupferblech für die Abdeckung von Dächern gut geeignet. Nach dem Dachdecken zeigt das Dach zunächst die hellrote Kupferfarbe. Nach einiger Zeit wechselt die Farbe in ein dunkles Rot, das durch Kupfer-(I)-oxid verursacht wird. Später wird das Dach noch dunkler, und es entsteht schwarzes Kupfer(II)-oxid. Aber erst nach einigen Jahren bildet sich unter Einwirkung von Kohlenstoffdioxid, Luft und Wasser die blaugrüne Schicht.

Weihnachtszeit ist Nusszeit. Und das ist auch gut so, denn z.B Walnüsse sind super gesund.
Sie sehen nicht nur aus wie Gehirne, sondern sind auch wichtig für unsere Ernährung, denn sie können Muskelkrämpfe und Ermüdungszustände vorbeugen.
Sie enthalten Magnesium, ein Element der 2.Hauptgruppe mit der Ordnungszahl 12, welches ein Bestandteil verschiedener Enzymsysteme ist und somit für unseren Köper lebensnotwendig.
Jugendliche sollten 350mg-400mg pro Tag zu sich nehmen. Bei der Aufnahme des Magnesiums sollte man lieber auf Nahrungsergänzungsmittel verzichten, da diese schnell zu einer zu hohen Dosis führen können. Stattdessen wird eine Ernährung mit viel Gemüse, Vollkornprodukten und Walnüssen (diese enthalten ca.129 mg pro 100g) empfohlen.

Na dann – Rann ans Nüsse knacken!

Dieses Element, welches zu den Edelgasen zählt, ist eines der seltensten auf der Erde vorkommenden. Seine Verwendung fand es vor allem in? Richtig, Glühlampen. Wie das bereits geöffnete Türchen Neon, wird Krypton in den Lampen verwendet, die für eine bunte und gemütliche Stimmung an Weihnachten sorgen. Doch das Gas, welches bei uns auf der Erde so unfassbar selten ist, kommt im Weltall verhältnismäßig viel vor. Beim nächsten Blick zum weihnachtlichen Nachthimmel gerne einmal daran denken, wie viel es dort draußen eigentlich gibt.

Na dann – Rann ans Nüsse knacken!

Im Märchen von Hans Christian Andersen kommt eines der bekanntesten Elemente zum Tragen. Das 7. Element, mit dem Elementnamen N, welches meistens mit schlechtem Geruch assoziiert wird, erscheint in der dunklen Jahreszeit in einem neuen Licht. Wie wir finden, noch immer die schönste Variante, seine Kerzen anzuzünden.

Na, habt ihr erraten um welches Element es sich handelt? – Die Auflösung gibt es morgen.