Modellexperiment zur Massenspektrographie

Modellexperiment zur Massenspektrographie
Welche Eigenschaften haben Atome?

Bei der Einführung der chemischen Reaktion ergibt sich ein kognitiver Konflikt von Stoffvernichtung und Neubildung. Wenn aber bei chemischen Reaktionen die Stoffe vernichtet werden, die Reaktion aber umkehrbar ist, muss etwas erhalten bleiben: Es sind die Atome. Die Atome haben allerdings für sich keine Stoffeigenschaften. Die Stoffeigenschaften ergeben sich erst aus einer großen Anzahl von Atomen und deren Anordnung. 

Eine den Atomen zuzuordnende Eigenschaft ist deren Masse. Die Atommasse spielt nach Einführung der chemischen Reaktion bei der Behandlung der chemischen Grundgesetze und der Stöchiometrie im weiteren Unterrichtsverlauf eine zentrale Rolle.

Wissenschaftlich bedient man sich zur Bestimmung von Atommassen eines Massenspektrographen. Hier werden Atome ionisiert, die positiv geladenen Ionen in einem elektrischen Feld beschleunigt und durch senkrecht zur Flugbahn wirkende elektrische und magnetische Felder abgelenkt. Haben die Atome die gleiche Ladung, erfolgt die Auftrennung nach Masse. Am Detektor wird die Auftrennung registriert. Die Erläuterung vom Aufbauprinzip wird den Schülern in Sek. I in der Regel didaktisch reduziert angeboten. Zum besseren Verständnis dient dieser Modellversuch. Im Modellexperiment werden Stahl-, Aluminium- und Kunststoffkugeln verwendet. Zur Beschleunigung der Kugeln wird ein regulierbarer Luftstrom benötigt (Gebläse einer kleinen Luftkissenfahrbahn, Stickstoff oder Kohlendioxid aus Stahlflaschen der Sammlung oder ein kleines Gebläse als Zubehör) Die Auftrennung im Modellexperiment erfolgt nach Masse und Schwerkraft (in Analogie zur Auftrennung der Massen im elektromagnetischen Feld). Vor dem Einsatz im Unterricht sollte der geeignete Luftstrom, bei der die Kugeln in die unterschiedlichen Fächer gelangen vorher einmal ausprobiert werden.

Lieferumfang:

• Modelleinsatz
• Kugel-Set
• Begleittext

Benötigtes Zubehör:

• Projektionswanne 1003 12976
• Kleingebläse 12V Bestellnr. 5943 40534 (falls keine Kohlendioxid-/Stickstoffgasflasche mit Reduzierventil vorhanden ist)