Identifiziere 7 unbekannte Substanzen!

Worum geht es bei dieser Challenge?

Bei dieser Take-Off Challenge werden die Schülerinnen und Schüler zu richtigen Forensik-Profis: Sie erhalten sieben unbekannte weiße Pulver, die sie nur mithilfe einfacher Tests identifizieren müssen – Probieren ist streng verboten.

Der Versuch kann sowohl als Challenge wie auch als normal Praktikumsaufgabe durchgeführt werden. Ziel ist es, die Substanzen systematisch zu untersuchen und mithilfe einer Auswertungstabelle herauszufinden, welches Pulver welche alltägliche Substanz ist, zum Beispiel Zucker, Salz oder Backpulver.

Regeln

• Alle Gruppen erhalten dieselben sieben nummerierten weißen Pulver (z. B. Stärke, Backpulver, Natron (Natrium-bicarbonat), Salz, Zitronensäure, Kreide Kreide, Zucker).
• Die Substanzen dürfen nicht probiert werden; es wird nur beobachtet und experimentiert.
• Erlaubt sind nur die vorgesehenen Tests: Löslichkeit, Reaktion mit Säure/Base, Jodtest und Brennbarkeit.
• Jede Gruppe muss ihre Beobachtungen sorgfältig notieren und am Ende eine eindeutige Zuordnung für alle sieben Nummern abgeben.
• Gewonnen hat das Team, das alle Substanzen am schnellsten und korrekt identifiziert.
• Gibt ein Team eine falsche Antwort, erhält es eine Strafzeit von 3 Minuten. Während dieser 3 Minuten darf dieses Team keine neue Antwort abgeben. Die Strafzeit endet entweder nach Ablauf der 3 Minuten oder sobald ein anderes Team eine Antwort abgegeben hat.

Materialien und Vorbereitung

Vorbereitung:

• 7 nummerierte Proben mit weißen Substanzen für jedes Team herstellen (z. B. Stärke, Backpulver, Natriumhydrogencarbonat, Salz, Zitronensäure, Kreide, Zucker) Die Substanzen können alle mit einem Mörser zu Pulver verarbeitet werden damit sie sich visuell nicht zu stark unterscheiden.

Materialien pro Team:

• Mehrere kleine Becher (z.B. Schnapsgläschen aus Kunststoff), Reagenzgläser oder Bechergläser)
• Löffel oder Spatel (z. B. Teelöffel, Holzstäbchen)
• Pipetten
• 1 Metalllöffel (für den Brenntest)
• Wasser
• Haushaltsessig (Saure Lösung)
• Bicarbonat-Lösung (1 EL Natriumhydrogencarbonat in 100 ml Wasser gelöst als Base)
• Jodlösung (z. B. Isobetadine aus der Apotheke)
• Feuerzeug für den Brenntest
• Sicherheitsausrüstung: Schutzbrillen, Haargummis, ggf. Feuerlöscher oder Eimer Wasser
• Stift und Papier für Notizen
• Auswertungstabelle, die zeigt, wie sich die verschiedenen Substanzen bei den Tests verhalten (z. B. „sprudelt mit Essig“, „färbt sich blau mit Jod“, „brennt und wird braun“). Die Tabelle ist hier herunterladbar: 

Ablauf der Challenge:

Phase 1: Beratungszeit (ca. 5 Minuten)

Bevor getestet wird, bekommen die Teams die Auswertungstabelle sowie einen Überblick über das Material. Ziel dieser Phase: eine Strategie entwickeln statt planlos „drauflos zu testen“.

• Die Gruppen lesen die Tabelle und überlegen, welche Tests sie wie durchführen wollen.
• Sie planen, wie sie sich in der Gruppe aufteilen. (z. B. Pipettieren, Beobachten, Protokollieren).

Phase 2: Test- und Analysephase 

Jetzt geht es ans Experimentieren. Die Teams führen die Tests mit System durch um schnellstmöglich Schlüsse ziehen zu können:

• Löslichkeit: Gebe eine Messerspitze weißes Pulver in 10-20 ml Wasser. Löst sich die Substanz in Wasser oder bleibt sie als Bodensatz zurück?
• Reaktion mit Säure (Essig): Gebe etwas Essig zu dem Pulver. Sprudelt es? Wenn ja, entsteht Kohlenstoffdioxid – typisch für Carbonat- oder Hydrogencarbonatsalze.
• Reaktion mit Base (Bicarbonat-Lösung): Zeigt sich eine Gasentwicklung mit sauren Substanzen wie Zitronensäure?
• Jodtest: Man löst die Substanz in etwas Wasser und tropft 1-2 Tropfen Jodlösung hinein. Mit Stärke entsteht ein charakteristischer blauer bis violetter Komplex.
• Brenntest: Eine kleine Menge Pulver auf einen Metalllöffel geben und von oben mit dem Feuerzeug erhitzen. Organische Stoffe wie Zucker oder Stärke werden braun oder können karamellartig riechen, während Kochsalz, Kreide oder Bicarbonat nicht brennen.

Wichtig: Die Lehrkraft sollte Sicherheitsaspekte betonen (Haare zusammenbinden, Schutzbrille, sorgfältiger Umgang mit Feuer, Löschmittel bereithalten) und gegebenenfalls den Brenntest selbst vormachen.

Alle Beobachtungen werden in der Tabelle oder im Heft notiert.

Nachdem ein Team jeder Substanz eine Nummer zugeordnet hat, kann es seine Ergebnisse bei der Lehrkraft einreichen. Wenn die Zuordnungen korrekt sind, gilt das Team als Sieger. Die übrigen Teams haben weiterhin die Möglichkeit, weiter zu experimentieren.

Phase 3: Auswertung/Diskussion

Welche Methode war am schnellsten? Wie hat das Siegerteam die Aufgaben verteilt? Sprecht gemeinsam im Unterricht darüber, was ihr aus diesem Versuch gelernt habt.

Tipps aus unseren Tests

• Der Jodtest kann bei Bedarf weggelassen werden; die Challenge funktioniert auch nur mit Löslichkeit, Säure/Base-Reaktionen und Brenntest.
• Für Klassen mit wenig Laborerfahrung kann es hilfreich sein, die Durchführung der Tests (v. a. Brenntest) einmal im Plenum zu demonstrieren, bevor die Gruppen selbst starten.
• Wer mehr Vielfalt möchte, kann zusätzliche unbedenkliche Substanzen einbauen – dann muss die Tabelle aber entsprechend erweitert werden.Weitere unbedenkliche Substanzen sind zum Beispiel: Milchpulver, Waschpulver, Mehl oder Cellulose (Tabelle entsprechend anpassen). 
• Zusätzlicher Test: pH-Papier oder Rotkohl-Indikator

Background Info:

Die Substanzen lassen sich in organische und anorganische Materialien einteilen:

Organische Stoffe (pflanzlichen Ursprungs):

• Zucker (Saccharose)
• Stärke
• Zitronensäure

Anorganische Stoffe (Mineralsalze):

• Kochsalz (NaCl)
• Natron (NaHCO₃)
• Kreide (CaCO₃)

Backpulver ist eine Mischung aus Natron, Säurungsmittel und Stärke.

Lernziele

Durch diese Take-Off Challenge lernen die Schülerinnen und Schüler:

• grundlegende chemische Eigenschaften von Stoffen kennen (Löslichkeit, Brennbarkeit, Säure-Base-Reaktionen)
• den Umgang mit einfachen Nachweisreaktionen (z. B. Jod-Stärke-Reaktion, Gasentwicklung bei Carbonaten)
• Beobachtungen systematisch zu dokumentieren und mit einer Tabelle auszuwerten
• im Team zu planen, Aufgaben zu verteilen und gemeinsam eine Strategie zu entwickeln

Schaut euch danach gemeinsam an, wie die Take Off Kandidaten diese Challenge gemeistert haben: (erscheint am 27.03.26): 

Autor: Joseph Rodesch (FNR)
Editorin: Lucie Zeches (FNR)