Chemie in der Mikrowelle und im Ultraschallbad
Die energetische Betrachtung chemischer Reaktionen ist Gegenstand aller Lehrpläne für den Unterricht der Sekundarstufen I und II, wobei je nach Klassenstufe die Spannweite von einfachen qualitativen Beschreibungen bis zur quantitativen Erfassung thermodynamischer Größen geht. Theoretische und experimentelle Zugänge sind in einer großen Zahl methodisch-didaktischer Publikationen zu finden.
Ist für die Durchführung chemischer Schulexperimente die Zufuhr von Energie notwendig, erfolgt dies überwiegend in Form von thermischer Energie, also von Wärmestrahlung. Auch die Nutzung elektrischer Energie spielt eine gewisse Rolle. Nur in wenigen Fällen bedient man sich kürzerwelliger Strahlung aus dem UV-Bereich, etwa bei der radikalischen Seitenkettenhalogenierung von Aromaten oder spektroskopischen Untersuchungen. Strahlung anderer Wellenlängen kommt in der Schulchemie eine nur geringe experimentelle Bedeutung zu. Dies gilt besonders für energiereiche kurzwellige Strahlungen, deren Einsatz bereits aus Sicherheitsgründen enge bis engste Grenzen gesetzt ist.
Die genannte Beschränkung ist vor dem Hintergrund einer sinnvollen didaktischen Reduktion in der Schulchemie unbestritten, denn es kann nicht Gegenstand des Chemieunterrichts sein, die Wechselwirkung von Strahlung jedes Frequenzbereiches mit Materie zu erarbeiten. In der gymnasialen Oberstufe sollte man jedoch zumindest an einigen Beispielen zeigen, daß Energiezufuhr nicht zwangsläufig mit Wärmestrahlung gleichzusetzen ist, sondern daß auch beispielsweise durch Ultraschall chemische Reaktionen ausgelöst werden können.
Durch Mikrowellenstrahlung und Ultraschall können verschiedene chemische Vorgänge ausgelöst, beschleunigt oder beeinflusst werden. Die Möglichkeiten und Vorteile des sogenannten nichtklassischen Energieeintrags werden in den letzten Jahren zunehmend untersucht, eine Anzahl technischer Anwendungen wurden bereits entwickelt. In der Alltagswelt gewinnen Ultraschall und Mikrowelle ebenfalls an Bedeutung. Heute verfügt jeder zweite Haushalt über einen Mikrowellenofen zum Erwärmen von Speisen, das Ultraschallbad findet als Reinigungsgerät für empfindlichen Gegenstände, wie Brillen und Schmuck Anwendung.
Die Thematik wird für den Schulunterricht bearbeitet und problematisiert. Schulversuche werden entwickelt, welche die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Mikrowelle und Ultraschall alltagsnah demonstrieren. Darüber hinaus werden einfache Verfahren zur Hochtemperaturerzeugung unter Verwendung haushaltsüblicher Mikrowellenöfen entwickelt.
Mitarbeiter: Arnim Lühken
Publikationen:
- A. Lühken und H.J. Bader, Von der Lumineszenz der Schwefelsäure bis zur Oxidation von Iodid - einfache Versuche im Ultraschallbad, CHEMKON, 6. Jahrgang, 1999, Heft 4, Seite 185 - 190
- A. Lühken und H.J. Bader, Hochtemperaturchemie im Haushalts-Mikrowellenofen,CHEMKON, 8. Jahrgang, 2001, Heft 1, Seite 7 - 14
