Geek Parents

Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten

Wenn man 400 g Speisestärke langsam mit knapp 300 ml Wasser mischt, erhält man eine Flüssigkeit, die fest wird, wenn man Druck ausübt.

Schlägt man mit der Faust oder einem Hammer auf die darauf so spritzt es nicht, denn das Gemisch wird unter dem Druck des Aufpralls hart. Steckt man langsam einen Löffel hinein, verhält sich das Gemisch wie Wasser. Sie ändert also ihre Viskosität je nach dem, welche Kräfte auf sie einwirken.

Die Kinder wollten stundenlang damit herumspielen. Kneten, rühren, schlagen. Wir konnten damit sogar kleine Bällchen rollen. Ich habe mir sagen lassen, dass Schmeißen ganz hervorragend funktionieren würde. (Das wollte ich drinnen dann aber doch nicht ausprobieren.)

Dünn flüssig auf die Küchenablage gegossen, ergibt sich ein außergewöhnliches haptisches Erlebnis.

Wie funktioniert das?

Die Stärketeilchen sind nicht im Wasser gelöst, wie sich z.B. Zucker oder Salz im Wasser lösen, sondern schwimmen im Wasser herum. Es handelt sich also um eine Suspension also ein heterogenes Stoffgemisch. Rührt man langsam um, so können die Teilchen aneinander vorbei fließen. Die Suspension hat dann eine ähnliche Fließeigenschaft wie Wasser.

Ebenso wie eine großen Menge von Menschen, die sich langsam durch die Fußgängerzone bewegen. Es ist möglich, den anderen Leuten einfach auszuweichen. Übt man aber starken Druck aus, so können die Teilchen nicht mehr ohne weiteres aneinander vorbei, sondern verhaken sich und werden fest. Die Suspension fließt dann nicht mehr, sondern verhält sich eher wie ein Festkörper.

Mit einer ausreichenden Menge dieser nicht-newtonschen Flüssigkeit ist es sogar möglich, über Wasser zu laufen. Spannend verhält sich die Suspension auch, wenn man sie auf eine Folie über einen Lautsprecher gießt und dann Musik anschaltet.

Das Zeug würde ich übrigens nicht in den Ausguss gießen.

Mit Rotkohl pH-Gehalt einer Flüssigkeit anzeigen

Was man braucht:

• 1 Rotkohl
• Zitronensaft
• Essig
• Backpulver
• Waschmittel

Was ist zu tun?

Man braucht einen Rotkohl. Die Bläter werden abgezupft und klein geschnitten. Den Kohl mit Wasser gut 15 Minuten kochen. Abkühlen lassen und das ganze durch ein Sieb schütten, so dass nur der Saft aufgefangen wird. Achtung: Die Kohlkocherei stinkt ganz fürchterlich! Jetzt gießt man den Rotkohlsaft am besten in eine Flasche oder einen Krug, aus dem man später gut schütten kann.

Nun werden mehrere Gläser mit verschiedenen Flüssigkeiten vorbereitet. Wir nahmen: Wasser, Essig, Zitronensaft, Backpulver in Wasser aufgelöst und Waschpulver in Wasser aufgelöst. In jedes Glas haben wir ungefähr die gleiche Menge an Flüssigkeit gegeben. Danach gaben wir in jedes Glas einen kleinen Schuss Rotkohlsaft.

Was ist passiert?

Die Flüssigkeiten haben sich nach Zugabe des Rotkohlsaftes verfärbt. Der Zitronensaft wurde rot, das Wasser violett, das Backpulvergemisch dunkelblaulila und das Waschpulver wurde erst grün dann gelblich grün.

Warum ist das so:

Der im Rotkohl enthaltene Farbstoff heißt Cyanidin. Die Struktur des Cyanidin-Moleküls ändert sich je nach pH-Wert der Umgebung. Durch die Veränderung des Moleküls verändert sich auch die Lichtabsorptionseigenschaft und dadurch ändert sich seine Farbe. Bei einem pH-Wert von 2 (sauer) erscheint der Cyanidin rot, bei neutral (pH-Wer 7) blauviolett und wird blauer je alkalischer die Flüssigkeit ist, bis hin zu grün. Bei Waschmittel verfärbte sich das im Rotkohlsaft enthaltene Cyanidin sogar grünlich gelb (pH-Wert über 10)

Je nach pH-Wert der Erde, in welcher der Rotkohl wächst, hat er eine andere Farbe. Mal ist er mehr rot, mal mehr blau. Deshalb nennt man den Rotkohl in manchen Gegenden auch Blaukraut.

Der Farbstoff Cyanidin ist außerdem in roten Rosen, Hibiscus, Blaubeeren, Erdbeeren, Himbeeren, Pflaumen, Rhabarber, Brombeeren, Kornblumen, Hortensien u.v.m. enthalten. Wobei hier die Färbung der Blüten nicht zwingend auf den pH-Wert des Bodens zurückzuführen ist, sondern auch auch dessen Metallgehalt. Durch die Düngung mit Aluminiumsalzen blühen Hortensien blau.

Was ist eigentlich der pH-Wert?

pH ist die Abkürzung des lateinischen "potentia hydrogenii", was soviel heißt wie "Stärke des Wasserstoffs" heißt. Mit dem pH-Wert wird gemessen, wie viele Wasserstoffionen, also Atome mit elektrischer Ladung, in einem Stoff enthalten sind. Die höchste Konzentration von Wasserstoffionen bezeichnet man mit dem pH-Wert 0 (sehr sauer), die niedrigste Konzentration sehr basisch oder alkalisch (pH-Wert 14). Der pH-Wert 7 ist neutral.

Farbstoffe, die je nach Konzentration der Wasserstoffionen eine andere Färbung zeigen, nennt man Indikatoren. In der Apotheke kann man pH-Teststreifen kaufen. Die kann man aber auch selber machen, wenn man Papierstreifen in den Rotkohlsaft hält und trocknen lässt.

Tipp:

Andere Flüssigkeiten, die man noch ausprobieren könnte, wären: Milch, Salzwasser, Regenwasser, Geschirrspülmittel, Orangensaft, Kaisernatron aufgelöst, Soda aufgelöst, Mineralwasser mit Sprudel.(Und was passiert, wenn man in das Waschpulver-Rotkohlsaft-Gemisch Zitronensaft gibt? Und ändert sich die Farbe auch, wenn man mit einem Strohhalm hineinpustet?)

Wenn man die Rotkohlblätter im Backofen bei 50 Grad trocknen lässt und sie dann zerkrümelt und in einem Glas aufbewahrt, dann kann man das Experiment jederzeit wiederholen. Einfach Wasser drauf, kurz warten, fertig. Das ist besonders praktisch, weil es Rothkohl nur im Herbst und Winter gibt. Alternativ kann man den Rotkohlsaft in einem Gefäß einfrieren. Der Saft hält sich im Kühlschrank nämlich nur ein bis zwei Tage.

Nails for breakfast - Nägel zum Frühstück

Dass so manche Frühstückscerealien mit Vitaminen und Mineralstoffen angereichert werden, ist nicht nur bekannt, sondern wird gemeinhin sogar von den Herstellern als Extra-Feature verkauft.

Eigentlich hatte ich mir vorgestellt, dass Eisen in Nahrungsmitteln unsichtbar ist. Wobei das natürlich auch kein Thema ist, über das ich all zu viel nachdenke. Functional food meide ich meistens.

Irgendwo las ich dann, dass man das Eisen in Cerealien tatsächlich mit einem Magneten sichtbar machen kann. Klar, die Amerikaner. Aber bei uns ist da sicher nicht so viel Eisen drin, dass wir das sehen könnten. Oder doch?

Zuerst ließen wir Cornflakes in Wasser schwimmen und versuchten diese mit einem Magneten zu lenken. Das klappte mal so gar nicht.

Dann haben wir die Cornflakes zerkleinert und mit Wasser vermischt. Das war der Punkt, an dem meine Kinder aus dem Experiment ausstiegen. Das sah ihnen zu ekelhaft aus. Aber ich wollte es genauer wissen.

Der stärkste Magnet, den ich finden konnte war ein Haken an unserem Kühlschrank. Ich hielt den Magneten an den Beutel und knetete ihn, so dass der Inhalt gut durchmischt wurde. Und siehe da, nach dem ich den Magneten entfernt hatte, konnte ich genau an dieser Stelle kleine schwarze Häufchen sehen, die sonst im Müsli nicht sichtbar waren.

Elektrolyse

Wir haben einige Bücher mit Experimenten für Kinder und viele davon haben die Kinder alleine oder wir gemeinsam schon ausprobiert. Die meisten sind allerdings enttäuschend. Entweder man braucht Dinge, die man nicht im Haus hat oder auch nicht mal eben besorgen kann oder die Experimente klappen einfach nicht so wie beschrieben. Umso toller ist es, wenn mal eines der Experimente auf Anhieb klappt und die Ergebnisse wirklich aufregend aussehen.

So geschehen heute. Wir brauchten dafür:

ein Schaltdraht mit freigelegten Enden
ein 9-Volt-Akku
zwei große Schrauben
ein Glas
Wasser
Salz
eine Karteikarte

Nun haben wir das Glas mit Wasser gefüllt und das Salz dazu gegeben. Dann die Karteikarte oder ein anderes Stück Pappe auf das Glas gelegt und die Schrauben von oben durch die Pappe gesteckt. Die Schrauben haben wir vorher natürlich mit der Batterie verbunden. Jeweils eine Schraube mit einem Pol. Danach haben wir die Schrauben einige Zeit im Wasser gelassen.

Um eine Schraube entstanden sehr viele Bläschen, an der anderen waren deutlich weniger Bläschen zu sehen. Als wir die Schrauben aus dem Wasser nahmen und wieder reinsteckten, bildete sich um eine Schraube eine grünliche Substanz und an der anderen wurde das Wasser gelblich.

Leider ist die Erklärung für das Experiment sehr unbefriedigend im Buch beschrieben. Es entsteht Wasserstoff und der Strom verwandelt das Eisen der Schrauben und das Salz in "andere Stoffe". Da hätten wir doch schon gerne mal gewusst, was das für "andere Stoffe" sind und welche Reaktion da abläuft.

Naja, immerhin war das Experiment spektakulär.

Die Nachforschungen haben ergeben:

Das Experiment, das wir durchgeführt haben war eine Elektrolyse. Durch den Strom wird im Wasser eine chemische Reaktion hervorgerufen. Dabei bildet sich an der positiv geladenen Schraube (Anode) freier Sauerstoff, während an der negativ geladenen Schraube (Kathode) Wasserstoff entweicht. Es entsteht dabei ungefähr doppelt soviel Sauerstoff wie Wasserstoff.

Die Reaktionsgleichung lautet: 2 H2O -> O2 + 2 H2.

Hierbei geht zudem das Eisen als Eisenionen in die Salzlösung. Dabei können die Eisenionen hydratisiert werden, sich also mit Wasserteilchen umlagern.

Das Salz dient vor allem dazu, die Reaktion zu beschleunigen. Im destillierten Wasser läuft so gut wie keine Reaktion ab.

Planet Earth and Volcanos

A while ago we talked about earth and vulkanos. So we made a earth out of dough.

You can see the structure of the earth the crust, the upper mantle, the mantle, the outer core and the inner core. We used 5 packages of dough. You can guess how heavy our earth ball was.

I made some volcano cards to get to know earth's most important vulkanos better. We also built a clay volcano. The core of the volcano is a little plastic bottle. Here is a how we made volcano eruption.

Vor einiger Zeit haben wir in unserer kleinen Homeschool das Thema Erde und Vulkane durchgenommen. Um die Schichten der Erde zu veranschaulichen, haben eine Erde aus Knetgummi nachgebaut. Nach dem Aufschneiden kann man schön die Schichten erkennen.

Für diese doch recht kleine Erde haben wir 5 Packungen Knete verwendet. Die Kugel war am Ende total schwer.

Außerdem habe ich noch Karten der bekanntesten Vulkane der Welt gemacht und wir haben einen Vulkan aus Ton gebastelt. Erst hatten wir Salzteig versucht, aber das fiel immer wieder in sich zusammen. In der Mitte des Vulkans befindet sich eine kleine Plastikflasche. Hier gibt es eine Anleitung, wie man einen Vulkanausbruch herbeiführt.

Zu dem Thema haben wir auch recht viele Bücher gelesen und Filme geguckt: