Aufgaben zum Thema Kohlenhydrate
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Aufgaben zum Thema Kohlenhydrate
für die Jahrgangsstufen 9 und 10
Sandra von Deylen
Kerstin Patzwaldt
angefertigt im Rahmen des Seminars: Vorbereitung auf Schulpraktische Studien
(Wintersemester 2009/2010)
Seminarleitung: Prof. R. Tiemann
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010
Einleitung: Im Rahmen des Moduls CK 21 – Schulpraktische Studien wurden zu einem Thema 6 Aufgaben erstellt. Hierfür waren zu 3 Unterthemen jeweils eine Erarbeitungs- eine Übungs- und eine Transferaufgabe anzufertigen. Weiterhin wurden zusätzlich zu jeder Aufgabe eine Erwartungshorizont und wenn möglich gestufte Lernhilfen erstellt. Diese Aufgaben stellen dann eine Hilfe für die von den Lehramtsstudenten zu unterrichtenden Chemiestunden dar. Die hier aufgeführten Aufgaben sind zum Thema Kohlenhydrate. Dieses Thema ist im Berliner Rahmenlehrplan der Sekundarstufe I im Pflichtbereich der Doppeljahrgangsstufe 9/10 im Modul P5 „Kohlenhydrate- Energielieferanten und Baustoffe von Lebensformen“ zu finden. Dieses Thema ist alltagsnah, ein wichtiges Thema der organischen Chemie und sehr umfangsreich. Aus diesem Grund haben wir uns auf paar Schwerpunkte dieses Themas bezogen. Die hier aufgeführten Aufgaben decken folgende Bereiche des Moduls P5 ab: Vorkommen, Eigenschaften und Verwendung von Kohlenhydraten, die Monosaccharide Glucose und Fructose, Saccharose als Vertreter der Disaccharide Stärke als Vertreter der Polysaccharide, Nachweis von Glucose und Fructose. Die Aufgaben wurden wie folgt unterteilt: Der erste Block umfasst das Thema Monosaccharide, der zweite Block behandelt die Disaccharide und im dritten Block geht es schließlich um die Polysaccharide und die Zusammenführung der drei Blöcke. Im Block „Monosaccharide“ geht es im Besonderen um Glucose und Fructose. Die Schüler sollen die Strukturen dieser Stoffe und deren Gemeinsamkeiten und Unterschiede erarbeiten. Die Arbeitsblätter für diese Aufgabe sind so gestaltet, dass pro Bank jeweils ein Blatt für Gruppe A und ein Blatt für Gruppe B verteilt wird. Aufgabe 1a) wird dann in Einzelarbeit durchgeführt und im Anschluss sind die Teilaufgaben b) und c) in Partnerarbeit zu erarbeiten. Hierfür soll immer ein Schüler, der den Arbeitsbogen der Gruppe A hat mit jemandem der Gruppe B zusammenarbeiten. Für die Bearbeitung dieser Aufgabe brauchen die Schüler Vorkenntnisse über die Fischerprojektion und eventuell Übung im Umgang mit dem Molekülbaukasten. Im Anschluss untersuchen sie an ein paar Beispielen, in welchen Lebensmitteln diese beiden Stoffe enthalten sind. Im zweiten Teil der Aufgabe 2 wenden die Schüler die Nachweise der verschiedenen Kohlenhydrate an, die sie im ersten Teil der Aufgabe gelernt haben. Sie testen also verschiedene Lebensmittel auf den Inhalt von Glucose und Fructose. In der dritten Aufgabe dieses Blocks wenden die Schüler schließlich ihr Wissen in
einem neuen Zusammenhang an. Sie sollen im Klassenverband über richtige Ernährung zu verschiedenen Lebenssituationen diskutieren. Hierfür brauchen die Schüler das in der ersten Aufgabe erarbeitete Wissen und die Ergebnisse der Versuche, die sie im Rahmen der zweiten Aufgabe durchgeführt haben. Um zu entscheiden welche Zuckerarten in den entsprechenden Situationen am geeignetsten sind, müssen die Schüler ihr Wissen über Diabetes, Fructose-Unverträglichkeit und über die Wirkung von Fructose im Körper einsetzen. Anschließend können sie dann mithilfe des Wissens über das Vorkommen der verschiedenen Zuckerarten geeignete Lebensmittel auswählen. Im zweiten Block steht die Saccharose im Vordergrund. Die Schüler lernen auch durch das Erstellen eines Verlaufsschemas den Ablauf der Rübenzuckerherstellung kennen und stellen im Anschluss in einem Schülerexperiment selbst Rübenzucker her. Hierfür müssen sie zunächst vorgegebene Durchführungsschritte in die richtige Reihenfolge bringen und dann notwendige Geräte und Chemikalien notieren. Um die richtige Reihenfolge eines Versuchsprotokolls einzuhalten, wird der Punkt Geräte und Chemikalien auf dem Arbeitsplatz entgegen der Reihenfolge der Aufgabenstellung zuerst aufgeführt. In der Auswertung sollen die Schüler schließlich die wichtigsten Schritte des Versuches reflektieren und deren Zweck notieren. Hierzu sind Vorkenntnisse über verschiedene chemische Verfahren wie das Filtrieren, Eindampfen oder Ausfällen mit Aktivkohle hilfreich. In der dritten Aufgabe sollen die Schüler ihr Wissen zur Rübenzuckerherstellung auf ein paar technische Aspekte anwenden. Im Block „Polysaccharide“ schließlich, wird zunächst die Stärke als ein Vertreter vorgestellt. Anhand der in der ersten Aufgabe gegebenen Informationen sollen die Schüler einen Steckbrief zur Stärke erstellen. In der folgenden Aufgabe soll eine Übersicht zum Thema Zucker erstellt werden. Hierbei können die Schüler ein gegebenes Schema nutzen, in das sie nur entsprechende Begriffe eintragen brauchen oder eine andere Darstellungsform wählen. Für diese Aufgabe benötigen die Schüler das Wissen, dass sie sich in den ersten beiden Blöcken erarbeitet haben. Dazu gehören Beispiele von Vertretern der Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide sowie jeweils deren Vorkommen und Verwendung. Schließlich sollen die Schüler in der letzten Aufgabe dieses Blocks über drei Aussagen diskutieren, welche in Form eines Concept Cartoons dargestellt werden. Diese Diskussion zum Thema „Ist Stärke ein Zucker?“ sollte in kleinen Gruppen zu drei oder vier Schülern stattfinden. Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010
Monosaccharide - Arbeitsblatt 1 (Gruppe A)
Zucker ist nicht gleich Zucker!
Zuckerstoffe (Saccharide) gibt es in unendlich vielen Varianten. Mehrfachzucker (Polysaccharide) setzen sich
aus Einfachzuckern, den Monosacchariden (z.B. Glucose, Fructose, Galaktose, Mannose...) zusammen. Die
gemeinhin als Zucker oder Haushaltszucker bezeichnete Saccharose besteht aus jeweils einem Molekül
Glucose (Traubenzucker) und Fructose (Fruchtzucker), ist also ein Disaccharid (Zweifach-Zucker).
Bemerkenswert ist, dass sich beispielsweise Glucose und Fructose trotz gleicher Summenformel in ihren
Eigenschaften deutlich unterscheiden. So besitzt Fruktose zum Beispiel eine etwa doppelt so hohe Süßkraft wie
Glucose (Vgl. Tabelle). Grund für die unterschiedlichen Eigenschaften ist die räumliche Anordnung der Atome.
Relative Süße von Zuckern bezogen
auf Saccharose
Zucker /-alkohol Relative Süße
Saccharose 1,0
Fructose 1,1-1,7
Glucose 0,5-0,8
Sorbit 0,4-0,5
Stärkesirup 0,3-0,5
(Glucosesirup)
Lactose 0,2-0,6
Abb.: Glucose-Molekül
(Fischer-Projektion)
Summenformel: C6H12O6
Aufgabe 1:
Baue mithilfe des Molekülbaukastens das oben abgebildete Molekül.
a) Wie bist du dabei vorgegangen?
b) Vergleiche dein Molekülmodell mit dem deines Nachbarn! Welche Unterschiede und welche
Gemeinsamkeiten könnt ihr erkennen?
c) Versucht ein Modell so zu verändern, dass es mit dem anderen übereinstimmt! Welche
Schlussfolgerungen könnt ihr daraus ziehen?
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Monosaccharide - Arbeitsblatt 1 (Gruppe B)
Zucker ist nicht gleich Zucker!
Zuckerstoffe (Saccharide) gibt es in unendlich vielen Varianten. Mehrfachzucker (Polysaccharide) setzen sich
aus Einfachzuckern, den Monosacchariden (z.B. Glucose, Fructose, Galaktose, Mannose...) zusammen. Die
gemeinhin als Zucker oder Haushaltszucker bezeichnete Saccharose besteht aus jeweils einem Molekül
Glucose (Traubenzucker) und Fructose (Fruchtzucker), ist also ein Disaccharid (Zweifach-Zucker).
Bemerkenswert ist, dass sich beispielsweise Glucose und Fructose trotz gleicher Summenformel in ihren
Eigenschaften deutlich unterscheiden. So besitzt Fruktose zum Beispiel eine etwa doppelt so hohe Süßkraft wie
Glucose (Vgl. Tabelle). Grund für die unterschiedlichen Eigenschaften ist die räumliche Anordnung der Atome.
Relative Süße von Zuckern bezogen
auf Saccharose
Zucker /-alkohol Relative Süße
Saccharose 1,0
Fructose 1,1-1,7
Glucose 0,5-0,8
Sorbit 0,4-0,5
Stärkesirup 0,3-0,5
(Glucosesirup)
Lactose 0,2-0,6
Abb.: Fructose-Molekül
(Fischer-Projektion)
Summenformel: C6H12O6
Aufgabe 1:
Baue mithilfe des Molekülbaukastens das oben abgebildete Molekül.
a) Wie bist du dabei vorgegangen?
b) Vergleiche dein Molekülmodell mit dem deines Nachbarn! Welche Unterschiede und welche
Gemeinsamkeiten könnt ihr erkennen?
c) Versucht ein Modell so zu verändern, dass es mit dem anderen übereinstimmt! Welche
Schlussfolgerungen könnt ihr daraus ziehen?
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Monosaccharide - Arbeitsblatt 2
Wo versteckt sich Fruchtzucker?
Für Menschen, die unter Fructose- Übergewicht führt. Die Ursachen dafür sind noch
Unverträglichkeit leiden ist es sehr wichtig zu nicht vollständig geklärt, aber ein Grund ist, dass
wissen, in welchen Lebensmitteln Fructose der Körper zur Verarbeitung der Fructose kein
enthalten ist. Doch das ist nicht so einfach. Denn Insulin benötigt. Denn erst durch die
der so genannte Insulinausschüttung wird das
Schon gewusst?
Fruchtzucker steckt nicht Hat eine Person eine Sättigungsgefühl ausgelöst. Somit fühlen
nur in Früchten. In der Nahrungsmittel-Unverträglichkeit so wir uns auch bei ausreichender
Lebensmittelherstellung verträgt sie einen bestimmten Energieaufnahme in Form von Fructose
Lebensmittelbestandteil nicht. Die
wird er sehr oft als Süßstoff nicht satt. Die Folge ist, dass wir zu viel
Folgen können Magenkrämpfe,
oder Konservierungsmittel Blähungen oder Durchfall sein. essen und somit schnell übergewichtig
eingesetzt. werden.
Doch auch gesunde Menschen sollten nicht Eine positive Bedeutung hat die Fruktose dagegen
übermäßig viel Fruchtzucker zu sich nehmen. Zwar für Diabetiker. Sie können selbst kein Insulin
versucht uns die Werbung zu vermitteln, „die Süße produzieren und vertragen somit Fruktose besser
aus Früchten“ sei gesünder als Haushaltszucker, als zum Beispiel Glucose. Deshalb wird Fruktose als
doch eine Studie konnte belegen, dass eine Glucoseaustauschstoff bei Diabetikerprodukten
fructosereiche Ernährung zu Leberverfettung und (z.B. Diabetikerschokolade) gerne eingesetzt.
Aufgabe 2.1:
Stelle jeweils 10ml Lösung der folgenden Zucker her: Glucose, Fructose, Saccharose.
a) Führe damit und mit einer Blindprobe (destilliertes Wasser) die folgenden Nachweise durch.
Fehlingtest (Versuchsanleitung 1)
Glucotest (Versuchsanleitung 2)
Seliwanovtest (Versuchsanleitung 3)
b) Notiere jeweils deine Beobachtungen.
c) Was kann man mit dem Fehling-Test nachweisen und wozu benötigt man ihn?
Aufgabe 2.2:
a) Teste folgende Lebensmittel auf Fructose und Glucose.
Honig Salami
Dextro-Energie Brot
Karamell-Bonbon
b) Notiere deine Ergebnisse.
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Monosaccharide – Arbeitsblatt 3
Was sollte ich essen?
Aufgabe 3:
Welche Nahrungsmittel kannst du den folgenden Jugendlichen jeweils empfehlen?
Peter boxt und möchte in der Mia hat eine Fructose- Jonathan hat Diabetes.
Gewichtsklasse „Fliegengewicht“ Unverträglichkeit.
bleiben. Deshalb darf er nicht
zunehmen.
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Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Monosaccharide - Versuchsanleitungen
Versuchsanleitung 1 (Fehling-Test)
Geräte und Chemikalien:
4 Reagenzgläser, 1 Becherglas (500ml), Thermometer, Gasbrenner, Streichhölzer, Schutzbrille, Fehlinglösung I,
Fehlinglösung II, zu testende Proben
Sicherheitshinweis:
Vorsicht, das Fehlingreagenz ist stark alkalisch!
Durchführung:
Gib je 2ml der Lösungen Fehling I und Fehling II in ein Reagenzglas und vermische sie vorsichtig, so dass ein
tiefblaues klares Reagenz entsteht. Füge 5 Tropfen der Probe hinzu und erwärme die Mischung im Wasserbad
(80°C). Verfahre mit den übrigen Proben in entsprechender Weise.
Entsorgung:
Alle Chemikalien dürfen nach Versuchsende in den Ausguss gegossen werden.
Versuchsanleitung 2 (Glucotest)
Geräte und Chemikalien:
4 Reagenzgläser, Pinzette, Glucotest-Streifen, Schutzbrille
Durchführung:
Gib je 2cm der Probe in ein Reagenzglas. Halte den Glucotest-Streifen 3 Sekunden lang in die Probe und
vergleiche das Ergebnis auf dem Streifen mit dem Aufdruck auf der Packung.
Entsorgung:
Alle Chemikalien dürfen nach Versuchsende in den Ausguss gegossen werden. Der Glucotest-Streifen wird im
Papierkorb entsorgt.
Versuchsanleitung 3 (Seliwanovtest)
Geräte und Chemikalien:
4 Reagenzgläser, 1 Becherglas (500ml), Gasbrenner, Streichhölzer, Schutzbrille, konzentrierte Salzsäure,
Resorcin-Salz, zu testende Proben
Sicherheitshinweis:
Vorsicht, konzentrierte Salzsäure ist stark ätzend, Resorcin ist reizend und umweltgefährlich!
Durchführung:
Gib 3ml konzentrierte Salzsäure und 2 Kristalle Resorcin in ein Reagenzglas. Füge 3 Tropfen der Probe hinzu
und erwärme das Gemisch im siedenden Wasserbad. Verfahre mit den übrigen Proben in entsprechender
Weise.
Entsorgung:
Alle Chemikalien werden im Becherglas auf dem Lehrertisch gesammelt.
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Monosaccharide – Lernhilfen (Rückseite)
Zu 1c) Zu 1c)
Konntet ihr ein Modell so verändern, dass es mit Habt ihr das ursprüngliche Molekül chemisch
dem anderen übereinstimmt? verändert, musstet ihr dafür Bindungen trennen?
Zu 2.1a) Herstellung einer Lösung: Zu 2.1b)
Man gibt 10ml Wasser und eine große Spatelspitze Erstelle eine Tabelle in der du festhältst, welche
des Zuckers zusammen in ein Reagenzglas. Dann Tests bei welchen Zuckerarten positiv bzw. negativ
rührt man so lange um, bis der Zucker gelöst ist. ausfallen.
Zu 2.1b)Die Tabelle könnte so aussehen: Zu 2.1b)
Schreibe dir auch auf, wie es aussehen muss,
Fructose Glucose Saccharose Blindprobe
(Wasser) wenn der Test positiv ausfällt und wie er aussieht,
Glucotest wenn er negativ ausfällt. Bei richtiger Ausführung
Seliwanovtest
Fehling-Test fällt mit Wasser jeder der Tests negativ aus.
Zu 2.1c) Zu 2.1c)
Wie fällt der Fehling-Test bei Saccharose aus? Wie fällt der Seliwanovtest bei der Fruktose aus
und wie bei der Saccharose?
Zu 2.2a) Zu 2.2a) Ergebnisse für Aufgabe 2:
Fructose Glucose Saccharose Blindprobe
Erstelle eine Tabelle wie in der Lernhilfe zur (Wasser)
Glucotest - + - -
Aufgabe 2b vorgeschlagen wird. Seliwanov- + - + -
test
Fehling-Test + + - -
Zu 2.2a)
Stelle wieder Lösungen her, wie bei Aufgabe 2.
Sind die Proben nicht gut löslich, erwärme sie ein
wenig, um den Zucker herauszulösen.
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Monosaccharide – Lernhilfen (Vorderseite)
2. Lösungshilfe zu 1c 1. Lösungshilfe zu 1c
1. Lösungshilfe zu 2.1b Lösungshilfe zu 2.1a
3. Lösungshilfe zu 2.1b 2. Lösungshilfe zu 2.1b
2. Lösungshilfe zu 2.1c 1. Lösungshilfe zu 2.1c
2. Lösungshilfe zu 2.2a 1. Lösungshilfe zu 2.2a
3. Lösungshilfe zu 2.2a
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Monosaccharide – Erwartungshorizant
Erwartungshorizont zu den Aufgaben des Blocks „Monosaccharide“
Aufgabe 1:
a) Zuerst habe ich mir mit Hilfe der Summenformel überlegt, wie viele ich von welchen Atomen brauche und
habe sie mir zurechtgelegt. Dann habe ich 6 Kohlenstoffatome zusammengesteckt. Danach habe ich die
funktionellen Gruppen zusammengestellt und sie an die richtigen Kohlenstoffatome angefügt. Schließich
habe ich die übrigen Wasserstoff-Atome an die noch freien Bindungen der Kohlenstoffatome gesteckt.
Abschließend habe ich mein Modell mit der Abbildung verglichen.
(andere Abfolge möglich, wichtig: Vergleich mit der Fischer-Projektion)
b) Gemeinsamkeiten: Summenformel, 6-atomige Kohlenstoffkette, 5 Hydroxylgruppen, eine Keto-Gruppe.
Unterschiede: Die Ketogruppe (Sauerstoffatom mit Doppelbindung) ist bei der Glucose endständig und bei
der Fructose am zweiten C-Atom gebunden. Die Glucose ist ein Aldehyd und die Fructose ein Keton..
c) man kann nur durch Umstecken der Ketogruppe das eine Molekül in das andere Überführen. Das bedeutet
dass eine chemische Reaktion notwendig ist, damit aus Glucose Fructose wird und umgekehrt.
Aufgabe 2.1:
a) siehe Versuchsdurchführungen.
b) Beobachtungen sollten idealer Weise übersichtlich wie im Folgenden notiert werden:
Fructose Glucose Saccharose Blindprobe (Wasser)
Glucotest - + - -
Seliwanovtest + - + -
Fehling-Test + + - -
Eine Tabelle wird jedoch nicht ausdrücklich erwartet. Erst wenn den Schülern die Bearbeitung der Aufgabe
3 schwer fällt, wird ihnen die Anfertigung einer solchen Tabelle durch die Lernhilfen empfohlen.
c) Mit dem Fehling-Test kann man Glucose und Fructose nachweisen. Da er bei Saccharose negativ ausfällt, ist
er geeignet, Fructose und Saccharose zu unterscheiden. Das ist mit dem Seliwanovtest nicht möglich.
Aufgabe 2.2:
Der Lehrer sollte im Voraus die einzelnen Lebensmittel selbst testen, da die Inhaltsstoffe je nach Hersteller
varrieren. Versuchsergebnisse (Vorschlag):
Honig Dextro-Energie Karamell-Bonbon Salami Brot
Glucotest + + - -
Seliwanovtest + - + + +
Fehling-Test + + - + +
Aufgabe 3:
Jonathan (Diabetes) sollte möglichst Lebensmittel essen, die Fructose aber kaum andere Zucker enthalten.
Also sind Brot, Salami und Obst möglich. Peter (Boxer) sollte nicht übermäßig viel Fructose essen. Er sollte
darauf achten, dass in dem was er isst, nicht extra Fruktose zugesetzt wurde (wie z.B. Diabetiker-Schokolade).
Er kann Obst essen, weil hier nur wenig Fructose enthalten ist. Mia (Fructose-Unverträglichkeit) sollte auf
Salami und Brot, welche Fructose-Zusätze enthalten, verzichten. Weiterhin sind Obst und Honig nicht gut für
sie. Sie kann beispielsweise Karamel-Bonbons und Dextro-Energie essen.
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Disaccharide – Arbeitsblatt 1
Zuckerherstellung
Die Zuckerfabrik
Die Zuckerrübenernte beginnt im September. Nichtzuckerstoffe. Um den Rohsaft zu reinigen
Ab diesem Zeitpunkt wird in der Fabrik rund wird er mit Kalk und Kohlensäure versetzt,
um die Uhr gearbeitet, da die Rübe, wenn sie wobei der größte Teil der Nichtzuckerstoffe
einmal geerntet ist leicht verderblich ist und ausfällt. Durch mehrmaliges Filtern werden
jeden Tag einen Teil ihres Zuckergehaltes diese Substanzen abgetrennt und als Dünger
verliert. Die Zuckerrüben werden ohne Blätter verkauft.
geliefert und entweder vorübergehend Der nun gelb-grüne Dünnsaft enthält 12-15 %
zwischengelagert oder direkt zur Verarbeitung Zucker. In riesigen Verdampfern wird die
in die Fabrik befördert. Zuckerkonzentration auf bis zu 70 % erhöht,
Zunächst werden die Rüben in einer bis der goldbraune Dicksaft zurückbleibt. Im
Waschanlage gereinigt. Anschließend fallen sie Kochkessel wird dieser nun so lange weiter
in eine Schneidemaschinen in der die Rüben eingedickt, bis ein Teil des Zuckers
mit rotierenden Messern zu Schnitzel auskristallisiert. Durch eine Zentrifuge werden
die Kristalle vom Restsaft abgetrennt. Diese
Zuckerkristalle sind in ihrem Innern farblos
aber an der Oberfläche noch mit Sirup
überzogen, dadurch unrein und gelb –
Rohzucker. Durch Spülen mit Wasser und
Dampf wird die unreine Schicht von der
Kristalloberfläche entfernt, wodurch man
einen weißen Zucker erhält – Weißer
zerkleinert werden. In großen Kristallzucker (Saccharose).
Extraktionstürmen wird dann mit 70°C heißem Abschließend wird der fertige Zucker
Wasser der Zucker aus den Rübenschnitzeln getrocknet, gekühlt und auf Förderbänder in
herausgelöst. Die Rübenschnitzel werden große Rohzuckerlager transportiert. Zucker
danach nicht entsorgt sondern als gehört mit 99% Reinheitsgrad zu den reinsten
hochwertiges Viehfutter an Bauern verkauft. Stoffen, die großindustriell gewonnen werden.
Durch das Herauslösen des Zuckers entsteht Aus 100 kg Zuckerrüben gewinnt man 12 – 15
der so genannte Rohsaft. Er ist dunkel gefärbt kg reinen Zucker.
und enthält noch zu viele ebenfalls gelöste
Aufgabe 1:
a) Lies den Text „Zuckerfabrik“.
b) Erstelle ein Verlaufsschema zum Thema Zuckerherstellung.
c) Vergleiche dein Schema mit dem deines Nachbarn.
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Disaccharide – Arbeitsblatt 2a
Zucker selbst gemacht
?
Aufgabe 2:
a) Bring die Schritte der Durchführung in die richtige Reihenfolge. (Siehe Rückseite!)
b) Welche Chemikalien und Geräte benötigst du für diesen Versuch?
c) Führe den Versuch durch und werte ihn aus.
Geräte:
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Chemikalien:
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Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Disaccharide – Arbeitsblatt 3
Durchführung:
Das Filtrat wieder im Aktivkohle in den Eine Probe des Eine frische Zuckerrübe
Wasserbad eindicken Sirup geben und Sirups in ein schälen und mit einer
und schließlich an
gut umrühren. Reagenzglas geben Kartoffelreibe zerkleinern.
der Luft trocknen
und mit Wasser
verdünnen. Den Saft in einem kleineren
Das Sirup-Kohle- Becherglas auf einem
Gemisch in ein Wasserbad unter ständigem
Nach 1-2 Tagen
zweites Reagenzglas Die Rübenschnitzel 5 Rühren zu einem Sirup
kristallisiert der
filtrieren. Minuten lang im
gereinigte, weiße eindicken.
Zucker aus. kochenden Wasser
Die Rübenschnitzel lassen. In einem Becherglas
. 200 ml Wasser zum
mit einem Sieb
abtrennen. Kochen bringen.
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2._______________________________________________________________________________________
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3________________________________________________________________________________________
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4._______________________________________________________________________________________
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5._______________________________________________________________________________________
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6._______________________________________________________________________________________
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Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Disaccharide – Arbeitsblatt 3
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10.____________________________________________________________________________________
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Auswertung:
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Technische Aspekte der Zuckerherstellung
Aufgabe 3:
a) Welche Eigenschaft des Zuckers wird bei der Zuckerherstellung vordergründig genutzt? Welcher
Produktionsschritt könnte ohne diese Eigenschaft nicht durchgeführt werden?
b) Als Nebenprodukt der Zuckerherstellung fällt unter anderem Wasserdampf an. Nenne eine Möglichkeit,
wie man diesen Wasserdampf sinnvoll wiederverwenden kann.
Welche weiteren Nebenprodukte fallen an und wie können diese verwertet werden?
c) Warum ist es eigentlich nicht richtig von „Zuckerherstellung“ zureden? Welche Bezeichnung ist treffender?
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Disaccharide-Lernhilfen (Rückseite)
So kann dein Schema zum Beispiel aufgebaut sein Denkt daran alle Produktionsschritte
aufzuführen.
oder
Habt ihr in eurem Schema die gleichen
Produktionsschritte und
Welche Zwischenprodukte erhält man?
Zwischenprodukte ausgeschrieben?
Es sind drei Chemikalien, die benötigt Viele Dinge stehen schon im Text.
werden. Womit kann man die Rüben
zerkleinern?
Worin kocht man die 200ml Wasser? …
Wie heißt das chemische Verfahren mit Wozu dient die Aktivkohle?
dem der Zucker aus der Rübe „geholt“
wird?
Warum Bleibt am Ende nur der feste, Warum ist der Zucker, nach dem
kristalline Zucker zurück? Kochen der Rübenschnitzel, im Wasser?
In welchem Produktionsschritt benötigt Die anderen Nebenprodukte findest du
man Wasser, welches ja aus dem im Text: „Die Zuckerfabrik“
Wasserdampf gewonnen werden kann?
Die Betonung liegt hier auf
„Herstellung“. Wird der Zucker wirklich
hergestellt?
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Disaccharide-Lernhilfen (Vorderseite)
2. Lösungshilfe zu 1b 1. Lösungshilfe zu 1b
Lösungshilfe zu 1c 3. Lösungshilfe zu 1b
2. Lösungshilfe zu 2b 1. Lösungshilfe zu 2b
(Geräte) (Chemiekalien)
2. Lösungshilfe zu 2c 1. Lösungshilfe zu 2c
Lösungshilfe zu 3a 3. Lösungshilfe zu 2c
2. Lösungshilfe zu 3b 1. Lösungshilfe zu 3b
Lösungshilfe zu 3c
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Disaccharide-Erwartungshorizont
Erwartungshorizont für die Aufgaben zum 2. Block
Aufgabe 1:
In dieser Aufgabe können die Schüler frei wählen, wie ihr Schema aussehen soll. Wichtig ist, dass das
Endergebnis die folgenden Produktionsschritte sowie die Namen der einzelnen Zwischenprodukte enthält.
Eine Lösung könnte wie folgt aussehen:
1. Waschanlage: Reinigung der Rüben
Saubere Rüben
2. Schneidemaschine: Zerkleinerung der Rüben
Rübenschnitzel
3. Extraktionstürme: Herauslösen des Zuckers
Rohsaft und Viehfutter
4. Reinigung des Rohsafts (Ausfällen der Nichtzuckerstoffe+Filtern) Viehfutter+Rohsaft
Dünnsaft und Dünger
5. Verdampfer: Erhöhung der Zuckerkonzentration
Dicksaft
6. Kochkessel: Eindickung bis Zucker auskristallisiert
Restsaft mit Zuckerkristallen
7. Zentrifuge: Abtrennen der Kristalle
Rohzucker
8. Spülen mit Wasser + Dampf
Weißer Kristallzucker
Aufgabe 2: (Saccharose)
Geräte:
Becherglas (500 ml), Becherglas (200 ml), Messer, Kartoffelreibe, Rührstab aus Glas, Sieb, Reagenzgläser,
Filtriervorrichtung, Wasserbad, Dreifuß, Bunsenbrenner.
Chemikalien:
Zuckerrübe, Aktivkohle, Wasser.
Durchführung:
1. Eine frische Zuckerrübe schälen und mit einer Kartoffelreibe zerkleinern.
2. In einem Becherglas 200 ml Wasser zum Kochen bringen.
3. Die Rübenschnitzel 5 Minuten lang im kochenden Wasser lassen.
4. Die Rübenschnitzel mit einem Sieb abtrennen.
5. Den Saft in einem kleineren Becherglas auf einem Wasserbad unter ständigem Rühren zu einem Sirup
eindicken.
6. Eine Probe des Sirups in ein Reagenzglas geben und mit Wasser verdünnen.
7. Aktivkohle in den Sirup geben und gut umrühren.
8. Das Sirup-Kohle-Gemisch in ein zweites Reagenzglas filtrieren.
9. Das Filtrat wieder im Wasserbad eindicken und schließlich an der Luft trocknen.
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Disaccharide-Erwartungshorizont 10. Nach 1-2 Tagen kristallisiert der gereinigte, weiße Zucker aus. Auswertung: Der Zucker, der in den Rüben enthalten ist, wird zunächst mit Wasser extrahiert und die Rübenschnitzel mit einem Sieb getrennt. Die Verunreinigungen werden von der Aktivkohle adsorbiert und durch das Verdunsten des Wassers der Zuckerlösung bleibt die Saccharose (Zucker) als kristallines Produkt zurück. Quelle: http://www.chemieunterricht.de/dc2/haus/v098.htm (Stand: 9.12.2009) Aufgabe 3: a) Es wir vordergründig die sehr gute Löslichkeit des Zuckers genutzt. Deshalb kann Im Produktionsschritt der Extraktion der Zucker aus den Rübenschnitzeln herausgelöst werden. b) Der Wasserdampf , der beim Eindicken des Dünnsaftes entsteht kann im Produktionsschritt der Extraktion wiederverwendet werden. Weitere Nebenprodukte sind die vom Zucker befreiten Rübenschnitzel, welche als Viehfutter verwendet werden und die Ausgefällten Nichtzuckersoffe aus dem Rohsaft, welche als Dünger verwendet werden. c) Treffender wäre die Bezeichnung Zuckergewinnung, denn man stellt den Rübenzucker nicht synthetisch her, sondern gewinnt ihn durch Extraktion aus den Rüben. Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010
Polysaccharide-Arbeitsblatt 1
Stärke – ein Polysaccharid
Haushaltszucker und Stärke haben etwas gemeinsam: Ein anderer Teil besteht aus überwiegend verzweigten
Sie sind aus Einfachzuckern aufgebaut. Ketten, von denen jede aus bis zu 1 Million
Glucose und Fructose sind Beispiele für Glucoseeinheiten bestehen kann. In kaltem Wasser
Monosacharide. Wenn sich zwei Monosaccharide quillt er auf; in warmen Wasser bildet er den sog.
unter Wasserabspaltung miteinander verbinden Stärkekleister. Er kann zum Stärken von Wäsche oder
entstehen Disaccharide (Zweifachzucker). Beispiele als Klebstoff verwendet werden.
dafür sind Saccharose und Maltose. Stärke kann zu Glucose
Stärke ist ein Vielfachzucker abgebaut werden, und zwar
(Polysaccharid). In jedem z.B. unter Einwirkung von
Stärkemolekül ist nämlich eine große Enzymen. Dabei werden die
Zahl Glucosemoleküle miteinander langen Kettenmoleküle
verbunden. aufgebrochen und
Wassermoleküle angelagert
(Hydrolyse); es entstehen
Die Bildung von Stärkemolekülen aus
wieder Glucosemoleküle.
Glucosemolekülen erfolgt – wie bei
Dieser Stärkeabbau findet
Disacchariden – unter Abspaltung von
auch im menschlichen Körper statt. Er beginnt bereits
Wassermolekülen (Kondensation). Dieser Vorgang
im Mund (unter Einwirkung von Enzymen). Du kannst
wird durch Enzyme gesteuert.
den Stärkeabbau „schmecken“, wenn du z.B. Brot
n C6H12O6→ (C6H12O6)n + (n-1) H2O lange kaust.
Stärkemoleküle sind Makromoleküle; sie zeigen Den Pflanzen dient Stärke als Nahrungsreserve. Sie ist
jedoch keinen einheitlichen Aufbau. Ein Teil von Ihnen die wasserunlösliche „Speicherform“ der Glucose und
bildet lange unverzweigte Ketten, wobei jedes wird vorwiegend in Samen oder Knollen eingelagert
Molekül aus tausend und mehr Glucoseeinheiten (Kartoffel, Getreide, Reis).
aufgebaut sein kann. Diese Stärke ist wasserlöslich.
Aufgabe 1:
Entnehme dem Text wichtige Informationen zur Stärke und erstelle damit einen Stärke –Steckbrief.
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Polysaccharide-Arbeitsblatt 2
Kohlenhydrate
Aufgabe 2:
Du hast nun verschiedene Kohlenhydrate kennengelernt. Erstelle eine Übersicht über die Zuckerarten. Gib für
jede Zuckerart mindestens einen Vertreter sowie dessen Vorkommen und Verwendung an.
Du kannst das folgende Schema nutzen.
Saccharide
Monosaccharide Disaccharide Polysaccharide
Name: Name: Name: Name: Name: Name:
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
Vorkommen: Vorkommen: Vorkommen: Vorkommen: Vorkommen: Vorkommen:
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
Verwendung: Verwendung: Verwendung: Verwendung: Verwendung: Verwendung:
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Polysaccharide-Arbeitsblatt 3
Aufgabe 3:
Stärke kann kein Zucker
sein, sie ist gar nicht süß
und löst sich kaum in
Stärke ist ein Zucker,
Wasser!
denn sie ist aus
Einfachzucker-
molekülen aufgebaut!
Es gibt Einfach-,
Zweifach- und
Mehrfachzucker.
Stärke gehört zu
den
Mehrfachzuckern!
a) Diskutiere in deiner Gruppe über die Aussagen der drei Schüler!
b) Welche Aussagen sind richtig oder falsch?
c) Begründet eure Entscheidungen!
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Polysaccharide-Lernhilfen (Rückseite) Du könntest folgende Punkte in deinem Steckbrief Du findest Beispiele hierfür in den aufführen: Name, Stoffgruppe, Eigenschaften, vorangegangenen Arbeitsblättern. Aufbau, Bildungsreaktion, Vorkommen, Verwendung Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010
Polysaccharide-Lernhilfen (Vorderseite)
Lösungshilfe zu 2 Lösungshilfe zu 1
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Polysaccharide-Erwartungshorizont
Erwartungshorizont für die Aufgaben zum Block 3
Aufgabe 1:
Name(n): Stärke
Stoffgruppe: Polysaccharide
Eigenschaften: quillt in kaltem Wasser auf, in warmen Wasser bildet sich Stärkekleister
kann zu Glucose abgebaut werden (unter Einwirkung von Enzymen; Hydrolyse)
Aufbau: kein einheitlicher Aufbau,
wasserlöslicher Teil: unverzweigte Ketten aus tausend und mehr Glucosebausteinen
wasserunlöslicher Teil: verzweigte Ketten aus bis zu 1 Million Glucosebausteinen
Bildungsreaktion: n C6H12O6→ (C6H12O6)n + (n-1) H2O (Kondensation)
Vorkommen: in Samen oder Knollen (Kartoffel, Getreide, Reis)
Verwendung: zum Stärken von Wäsche oder als Klebstoff; Nahrungsreserve in Pflanzen
Aufgabe 2:
Die Lösungen können in Form eines Concept Maps, einer Tabelle, ein hierarchisches Schema oder auch einer
Liste angefertigt werden. Inhaltlich sind die Lösungen dagegen fachlich auf eine Möglichkeit begrenzt.
Saccharide
Monosaccharide Disaccharide Polysaccharide
Name: Name: Name: Name: Name: Name:
Glucose Fructose Saccharose Laktose Stärke Cellulose
Vorkommen: Vorkommen: Vorkommen: Vorkommen: Vorkommen:
Vorkommen:
in Früchten in Zuckerrüben in Milch in Kartoffel- in den
in Trauben
Bestandteil der in Zuckerrohr knollen, Zellwänden von
Bestandteil der
Saccharose sowie Mais- und Pflanzen
Saccharose
Getreidekörnern
Verwendung: Verwendung: Verwendung: Verwendung:
Verwendung: Verwendung:
Süßung von Ausgangsstof für Abbinden von Herstellung von
Süßung von Konservierungs-
Speisen Milchsäure- Soßen Papier und Pappe
Speisen mittel
Glucose- herstellung
Traubenzucker-
austauschstoff und
bonbons
Glucose-
herstellung
Aufgabe 3:
Fachlich richtig sind die beiden außenstehenden Argumente, falsch dagegen das mittlere. Es gibt vielfältige
Argumente, wichtig ist, dass adressatengerecht und fachlich richtig diskutiert wird.
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Polysaccharide-Erwartungshorizont
Literaturverzeichnis
DGE. (1. 1 2006). Abgerufen am 5. März 2010 von Deutsche Gesellschaft e.V.:
http://www.dge.de/modules.php?name=News&file=article&sid=587
Diverse. (1991). Chemie für die Sekundarstufe I (1 ed. Vol. 2). Berlin: Cornelsen, S. 126
Schumann, K. (kein Datum). Fruchtzucker - der gesündere Zucker? Abgerufen am 1. April 2010 von paradisi.de:
http://www.paradisi.de/ausdrucken.php?artikel=1260
Schleip, T. (kein Datum). Laktose- und Fructoseintoleranz: Aufruhr im Darm. Abgerufen am 5. März 2010 von
UGB Gesundheitsförderung: http://www.ugb.de/e_n_1_142750_n_n_n_n_n_n_n.html
Zucker und was sonst noch süß ist. (kein Datum). Abgerufen am 5. März 2010 von asnetz:
http://www.asnetz.de/zucker-suess/seite.htm
Bildnachweis
Fruchtzucker: http://www.mein-suedzucker.de/Produkte/standard/Frucht-Zucker/frucht-zucker_1.jpeg
Salami: http://www.foodpoisonjournal.com/uploads/image/salami.jpg
Honig: http://www.lukowa.ch/fileadmin/templates/pic/hintergrund/honig.jpg
Brot: http://www.naturkostaktiv.de/filestore/3/brot_gross.jpg
Dextro Energy: http://picture.yatego.com/images/4a673716a82715.3/2101.jpg
Würfelzucker:
http://us.123rf.com/400wm/400/400/duskbabe/duskbabe0905/duskbabe090500026/4799989.jpg
Zuckerrübe 1: http://www.bdsi.de/img/db/zw_zuckerruebe_120_121_80.jpg
Zuckerrübe 2: http://www.gabi.de/client/aktuell/pflanzen/detail/pflanzen-zuckerruebe.jpg
Zuckerfabrik: http://images.gadmin.ch/17299/images/Zuckerfabrik_Frauenfeld.jpg
Sandra von Deylen & Kerstin Patzwaldt 6.4.2010Sie können auch lesen
