MINT 8. Klasse · Mikro- und Nanokosmos · 10–15 Minuten Präsentation
Worum geht es?
Milch sieht weiss aus, obwohl sie grösstenteils aus Wasser besteht. Nebel macht einen Lichtstrahl sichtbar, klare Luft nicht. Sonnenstrahlen werden im Wald sichtbar, wenn Staub oder Dunst in der Luft schwebt. All das ist dasselbe Phänomen: Der Tyndall-Effekt. Er entsteht, wenn Licht auf Nanopartikel oder Mikropartikel trifft, die zu gross sind, um unsichtbar zu sein, aber zu klein, um das Licht zu blockieren. Sie streuen es – und machen sich dadurch sichtbar. Kolloide sind überall um uns herum: Milch, Nebel, Farbe, Blut, und sogar unsere Zellen.
Lernziele
Hintergrundinformationen für die Präsentation
In einer echten Lösung (z.B. Salzwasser) sind die gelösten Teilchen kleiner als 1 nm – man kann sie mit Licht nicht sehen. In einem Kolloid sind die Teilchen zwischen 1 und 1000 nm gross – zu klein zum Sehen, aber gross genug um Licht zu streuen. Der Tyndall-Effekt tritt auf, wenn Licht an diesen Partikeln gestreut wird und so sichtbar wird. Eine Lösung aus Natriumchlorid zeigt keinen Tyndall-Effekt; verdünnte Milch dagegen zeigt ihn deutlich.
Bekannte Kolloide: Milch (Fettkügelchen in Wasser), Rauch (feste Partikel in Luft), Nebel (Wassertröpfchen in Luft), Farbe (Pigmentpartikel in Bindemittel), Gelatine (Proteinnetzwerk in Wasser). In der Nanotechnik nutzt man kolloidale Nanopartikel aus Gold oder Silber – sie leuchten in intensiven Farben, die sich je nach Partikelgrösse verschieben.
Experiment: Tyndall-Effekt sichtbar machen
Vorbereitung: Drei Gläser oder Becher vorbereiten: (1) klares Wasser, (2) Wasser mit ein paar Tropfen Milch (leicht trüb), (3) stark verdünnte Milch.
Durchführung: Raum abdunkeln. Haltet eine Taschenlampe oder Handytorch von der Seite durch die Flüssigkeit. Im klaren Wasser ist der Lichtstrahl kaum sichtbar. Im Milchwasser leuchtet der Strahl deutlich auf – die Milchfettkügelchen (kolloidale Nanopartikel) streuen das Licht.
Erweiterung: Versucht es auch mit: verdünntem Kaffee, Gelatinelösung, verdünntem Obstsaft. Welche zeigen den Tyndall-Effekt, welche nicht?
Verbindung zur Nanotech: Zeigt ein Bild von Goldnano-Lösungen verschiedener Partikelgrössen – sie sehen rot, blau oder lila aus, obwohl Gold normalerweise golden ist. Das ist der gleiche Effekt, nur mit sehr kontrollierten Nanopartikeln.
Materialien
Gliederung der Präsentation
Fragen ans Publikum