Vom Chemieunterricht ins Analyselabor
Ende August hatte der Chemie-Technik-Kurs der 13. Jahrgangsstufe des Eduard-Maurer-Oberstufenzentrums (EMOSZ) aus Hennigsdorf die besondere Gelegenheit, Chemie nicht nur im Unterricht, sondern auch in der beruflichen Praxis zu erleben.
Was mit einer Anfrage durch die Chemielehrerin Ines Paddags des EMOSZ zum Thema Reinstwasser sowie der Theorie und praktischen Umsetzung der Wasseraufbereitung bis hin zu den unterschiedlichen Reinheitsgraden begann, entwickelte sich bei einer gemeinsamen Werksführung mit Dr. Thorsten Heinlein durch die Firma membraPure und einem anschließenden Brainstorming immer mehr in Richtung Analytik. Dabei rückte die Ionenchromatographie zunehmend in den Vordergrund.
Am Ende stand fest, dass sich der Projekttag um das Thema Ionen Calcium und Magnesium und deren quantitative Bestimmung drehen sollte.
Frisch aus der langen Sommerpause gestartet, begann die sechsköpfige Schülergruppe am Vormittag mit einem praktischen Experiment. Im Rahmen des Projekttages wurde dabei sowohl der Gehalt an Calcium als auch an Magnesium einer handelsüblichen Mineralstofftablette mithilfe einer komplexometrischen Titration im Mikromaßstab quantitativ bestimmt und anschließend mit den Herstellerangaben auf der Verpackung verglichen.
Durch die praktische Durchführung konnten die bereits aus dem Unterricht bekannten Grundlagen der Titration direkt angewendet und vertieft werden. Auch wenn ihnen das Prinzip der Titration bereits bekannt war, war diese Form der Titration für die Schüler neu. Mit entsprechender Neugier wurden daher die Farbumschläge am jeweiligen Endpunkt erwartet, die zuvor noch keiner von ihnen praktisch beobachten konnte.
Die Schüler führten jeweils drei Bestimmungen durch und bildeten daraus einen Mittelwert, um mögliche Abweichungen auszugleichen. Passte ein Ergebnis nicht zu den anderen, folgte kurzerhand eine vierte Titration, sodass am Ende drei gut vergleichbare Werte für die Auswertung zur Verfügung standen.
Neu für die Schüler war auch dabei das Arbeiten im Mikromaßstab. Der Umgang mit den Spritzen und das genaue Dosieren wurden zunächst geübt, bevor es dann an die eigentlichen Titrationen ging.
Gleichzeitig wurde deutlich, wie wichtig sorgfältiges und genaues Arbeiten bei chemisch-analytischen Untersuchungen ist. Vom exakten Auswiegen der Brausetabletten über das vollständige Lösen in einem definierten Volumen bis hin zur Bestimmung des richtigen Endpunkts der Titration mussten die Schüler auf viele Details achten. Das genaue Auswiegen war dabei besonders wichtig, um die späteren Ergebnisse auf eine einheitliche Größe beziehen und dadurch die Resultate der einzelnen Gruppen besser miteinander vergleichen zu können.
Nach einer ersten gemeinsamen Diskussion der Ergebnisse aus den drei Gruppenarbeiten im Klassenraum, wurde das Unternehmen membraPure bei einem gemeinsamen Mittagessen und der anschließenden Werksführung näher vorgestellt. Dabei erhielten die Schüler Einblicke in die Arbeitsabläufe und Tätigkeitsbereiche des Unternehmens membraPure und erfuhren mehr über die Entwicklung und Anwendung moderner Systeme zur Wasseraufbereitung und Wasseranalytik.
Diese Geräte ermöglichen die Untersuchung unterschiedlichster Proben und spielen insbesondere in der modernen Laboranalytik eine wichtige Rolle.
Die Bedeutung der Theorie rund um sauberes Wasser im Labor, also Reinstwasser, konnte anschließend direkt in die Praxis übertragen werden. Zum einen musste der Eluent, bestehend aus verdünnter Salpetersäure mit einer spezifischen Konzentration, für die Versuche mit der Ionenchromatographie angesetzt werden.
Zum anderen stellte sich die Frage, wie die mitgebrachten Proben am besten für die Analyse vorbereitet werden sollten.Bei den Analyseproben handelte es sich um die gelösten Brausetabletten, die zuvor bereits für die Titrationen verwendet worden waren.
Als Maßstab für die Probenvorbereitung diente der verwendete Standard, bestehend aus einem Ionenmix bekannter Konzentrationen an Calcium und Magnesium, welcher zu Beginn einer jeder Messsequenz als Referenz analysiert wird. Nach Einsatz von Gehirnschmalz und den passenden Verdünnungsrechnungen stand der Verdünnungsfaktor fest und durch eine entsprechende Verdünnung wurden die Konzentrationen der Proben auf ein ähnliches Niveau wie die des Standards gebracht.
Nach dem Ansetzen der Lösungen, wurden diese in die geeigneten Probengefäße abgefüllt, beschriftet, in den Autosampler gestellt und die Sequenz am Ionenchromatographen programmiert.
Die Komponenten und das Funktionsprinzip des Ionenchromatographen wurden direkt am Gerät direkt erläutert, um einen Einblick in die Technik zu geben. So konnte die Schülergruppe ein modernes analytisches Verfahren kennenlernen und selbst erleben wie chemische Stoffe mithilfe professioneller Laborgeräte analysiert werden.
Im Rahmen des Projekttages konnten die Analyseergebnisse nicht mehr zur Verfügung gestellt werden. Diese wurden im Nachgang bereitgestellt, so dass eine Interpretation der Ergebnisse im Nachgang in Abwesenheit der Firma membraPure stattfinden mussten. Dennoch sind wir sehr gespannt, was am Ende aus der Diskussion entstanden ist.
Eine Nachbesprechung mit den Lehrkräften ist bereits terminiert. Dabei wollen wir gemeinsam schauen, was gut funktioniert hat, wo wir noch etwas verbessern können und wie wir den Projekttag in Zukunft wiederholen können. Denn nach diesem ersten gemeinsamen Versuch steht für uns fest: Das darf gerne eine Wiederholung finden!
Es war ein Projekttag, der gezeigt hat: Chemie findet nicht nur im Klassenraum statt, sondern auch mitten in der modernen Arbeitswelt.
