Eine Anmerkung zum Versuch: Thermische Zersetzung von Kohlenhydraten
Frage:
Ich habe mir für meine Lehrprobe einen Versuch von ihrer Homepage ausgesucht, der
leider nicht so ganz klappt. Vielleicht können Sie mir ja sagen, was ich falsch mache?
Es handelt sich dabei um den Versuch: Untersuchung von Kohlenhydraten auf die
Elemente Kohlenstoff und Wasserstoff (/dc2/haus/v060.htm).
Der CO2-Nachweis funktioniert, Wasser lässt sich mit wasserfreiem Kupfersulfat im U-Rohr auch
prima nachweisen.
Allerdings habe ich unbekannte Nebenprodukte, die ich nicht verhindern kann. Bei mir
kondensiert im U-Rohr zusätzlich eine gelbbraune viskose Flüssigkeit (die, nebenbei
bemerkt, Finger recht dauerhaft gelb anfärbt). Scheinbar geht dieser Stoff gasförmig
bis zur Waschflasche, da sich mein Kalkwasser ebenfalls gelb färbt.
Wenn es mir nicht gelingt, dies zu verhindern, kann ich den Versuch für meine
Lehrprobe leider nicht nehmen, was sehr schade wäre. Lässt sich die Entstehung
dieser Substanz irgendwie verhindern?
In ihrem Versuch ist davon nicht die Rede. Ich hab den Versuch mit Glucose und
Haushaltszucker ausprobiert, beides mit dem gleichen Effekt. Ich vermute es handelt
sich dabei entweder um Verunreinigungen (wenn Sie mir sagen, mit Reinsubstanzen
an der Uni passiert das nie) oder um niedermolekulare Abbauprodukte der
Kohlenhydrate. Dabei kann ich mir leider gerade nicht vorstellen welche es sind und -
wichtiger - wie ich ihre Entstehung verhindern kann (stärker/schwächer erhitzen?).
Daneben entsteht in der Apparatur noch ein weißer Rauch (Nebel?). Können Sie
mir vielleicht sagen, worum es sich dabei handelt? Oder entsteht der [auch] nur bei mir?
Antwort:
Der Versuch zur Kohlenhydrat-Zersetzung ist ausgesprochen
grob. Da man unter Luftabschluss erhitzt, bilden sich natürlich alle möglichen anderen Substanzen
(Stichwort: Pyrolyse). Dabei entsteht auch eine Menge an Teer.
Aus den cyclischen Kohlenhydraten bilden sich weiter aromatische und unter anderem
auch heterocyclische Verbindungen, dazu entstehen Oxidationsprodukte wie Ketone
und Aldehyde, die nicht nur zu braunen Rückständen polymerisieren können, sondern
auch zusammen mit ihren Oxidationsprodukten (Carbonsäuren) weiß
abdampfen/sublimieren. (Vergleichen Sie die Vorgänge bei der Zersetzung der
Citronensäure.)
Dennoch würde ich den Versuch auf jeden Fall zeigen. Die Schüler sollen ja nur
sehen, dass bei allen ausgewählten Stoffen vor allem Wasser (erkenntlich als
farbloses Kondensat oder nachgewiesen mit wasserfreiem Kupfersulfat oder
Cobaltchlorid) und Kohlenstoff (erkenntlich an der schwarzen Färbung des
Rückstands) entstehen.
Für die Schüler stellt sich die Frage nach den Nebenprodukten nach meiner Erfahrung
nicht. Ich würde sogar darauf hinweisen und sagen, dass die Zersetzung zu
Nebenprodukten führt, die man riechen kann und die man auch noch zu Ende
zersetzen könnte, wenn man Zeit und vor allem eine größere Apparatur hätte.
Anfänglich riecht es ja toll nach Karamel!
Dies ist wieder ein Beispiel für didaktische Reduktion. Sie müssen lernen
(meinetwegen auch den Mut haben...), die Schüler auf das Wesentliche zu lenken. Sie
dürfen die Nebenreaktionen nicht in den Vordergrund Ihrer Überlegungen setzen.
Leider machen das immer noch viele Lehrer, auch Fachleiter, vor allem die, die eine
wissenschaftliche Ausbildung hinter sich haben.
Kurzum: Wir haben den Versuch schon mit Schülergruppen im Anfangsunterricht
durchgeführt - mit Erfolg. In abgespeckter Form können die Kinder das Experiment
sogar auch mit einem Reagenzglas machen (-> Versuch).
Danach sollte der Begriff "Kohlenhydrate" sitzen. Historisch ist er ja auch auf diese Art
entstanden.