MINT lernen

Sedimentieren und Dekantieren

Ein Tässchen Mokka und ein Becken voller Abwasser — beide werden klar, wenn man dem Schweren Zeit zum Sinken gibt.

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Mokka bei Oma Ayşe

AFB I–II

Oma Ayşe kocht türkischen Mokka. Sie verrührt sehr fein gemahlenen Kaffee mit Wasser in einem kleinen Kännchen und kocht alles kurz auf. Dann gießt sie den Mokka mitsamt dem Kaffeepulver in kleine Tassen.

„Nicht gleich trinken!“, sagt sie. „Warte zwei Minuten. Und den letzten Schluck lässt man immer in der Tasse.“

  1. Nenne die Art des Gemisches, die in der Tasse direkt nach dem Eingießen vorliegt, und die zwei Trennverfahren, die beim Mokkatrinken ablaufen.
  2. Beschreibe, was du in den zwei Minuten Wartezeit in der Tasse beobachten kannst.
  3. Erkläre, warum sich das Kaffeepulver nach unten bewegt und nicht nach oben.
  4. Begründe Omas Regel, den letzten Schluck in der Tasse zu lassen.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Das Kaffeepulver schwebt zuerst im Getränk. Wie heißt so ein trübes Gemisch? Was passiert beim Warten, was beim Trinken?
Hinweis zu Aufgabe b)
Achte auf zwei Schichten: unten und oben.
Hinweis zu Aufgabe c)
Vergleiche das Kaffeepulver mit dem Wasser: Was ist schwerer?
Hinweis zu Aufgabe d)
Stell dir vor, du kippst die Tasse ganz aus. Was landet dann im Mund?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Gemischart: Suspension (Feststoff Kaffeepulver schwebt in einer Flüssigkeit). Trennverfahren: Sedimentieren (Absetzen beim Warten) und Dekantieren (vorsichtiges Abtrinken bzw. Abgießen der Flüssigkeit über dem Bodensatz).

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Anfangs ist der Mokka trüb, das Pulver ist überall verteilt. Nach und nach sinkt das Pulver nach unten. Am Boden der Tasse bildet sich ein dunkler Bodensatz (Kaffeesatz). Darüber wird die Flüssigkeit klarer.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Die Kaffeekörnchen lösen sich nicht auf. Sie sind schwerer als die Flüssigkeit um sie herum. Deshalb sinken sie nach unten und setzen sich als Bodensatz ab. Etwas, das leichter wäre als die Flüssigkeit, würde dagegen nach oben steigen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Beim Trinken kippt man die Tasse immer weiter. Beim letzten Schluck liegt der Bodensatz schon am Rand: Kippt man weiter, rutscht der Kaffeesatz mit in den Mund. Wer den letzten Schluck stehen lässt, dekantiert sauber — ein kleiner Rest Flüssigkeit bleibt immer beim Bodensatz.

2

Im Labor der Kläranlage

AFB II–III

Die Klasse 6a besucht die Kläranlage. Frau Brandt aus dem Labor füllt einen Liter Abwasser aus dem Zulauf in einen hohen Messbecher mit Skala. Alle paar Minuten liest sie ab, wie hoch die Schlammschicht am Boden schon ist:

Zeit in min0510203060120
Schlamm in mL0468999

Im Vorklärbecken der Anlage fließt das Abwasser sehr langsam von einem Ende zum anderen. Es braucht dafür etwa eine Stunde. Am Ende läuft das Wasser oben über eine Kante ab. Ein Räumer schiebt den Schlamm am Boden in eine Rinne.

  1. Werte die Messreihe aus: Wann setzt sich am meisten ab, und ab wann setzt sich nichts mehr ab?
  2. Vergleiche das Vorklärbecken mit dem Dekantieren im Becherglas. Nenne zwei Gemeinsamkeiten und einen Unterschied.
  3. Beurteile den Vorschlag eines Besuchers: „Pumpt das Wasser doch in 10 Minuten durch das Becken — dann schafft die Anlage sechsmal so viel.“
  4. Entwickle einen Versuch für den Chemieraum, mit dem du zeigen kannst, dass sich grober Kies schneller absetzt als feine Blumenerde.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Rechne aus, wie viel Schlamm in jedem Zeitabschnitt dazukommt. Wo ändert sich der Wert nicht mehr?
Hinweis zu Aufgabe b)
Denk an Warten, an den Bodensatz und an das Abgießen. Was ist im Becken anders als im Glas — steht das Wasser still?
Hinweis zu Aufgabe c)
Schau in der Tabelle nach: Wie viel Schlamm hat sich nach 10 Minuten erst abgesetzt?
Hinweis zu Aufgabe d)
Nimm zwei gleiche Gläser. Was muss gleich sein, damit der Vergleich fair ist? Was beobachtest und notierst du?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

In den ersten 5 Minuten kommen 4 mL Schlamm dazu — so viel wie in keinem anderen Abschnitt. Danach wird es immer weniger (2 mL, 2 mL, 1 mL). Ab 30 Minuten bleibt der Wert bei 9 mL: Es setzt sich nichts mehr ab. Die groben Teilchen sinken zuerst, die feineren brauchen länger.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Gemeinsamkeiten: Der schwerere Schlamm sinkt nach unten und bildet einen Bodensatz (Sedimentieren). Nur die klare Flüssigkeit oben wird abgeleitet (Dekantieren). Unterschied: Im Becherglas steht das Wasser still und wird einmal abgegossen. Im Becken fließt das Wasser ständig langsam hindurch und läuft oben über die Kante ab; der Schlamm wird maschinell abgeräumt.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Der Vorschlag ist schlecht. Nach 10 Minuten haben sich erst 6 von 9 mL Schlamm abgesetzt — ein Drittel des Schlamms würde noch schwebend mit dem Wasser hinausfließen. Außerdem wirbelt schnell fließendes Wasser den Schlamm am Boden wieder auf. Die Anlage würde zwar mehr Wasser schaffen, es wäre aber viel schlechter gereinigt. Ein Becken mit etwa einer Stunde Fließzeit gibt dem Schlamm genug Zeit (laut Tabelle reichen 30 Minuten).

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Zum Beispiel: Zwei gleiche Bechergläser mit gleich viel Wasser füllen. In eines einen Löffel Kies, in das andere einen Löffel Blumenerde geben. Beide gleich lange umrühren und gleichzeitig abstellen. Mit einer Stoppuhr messen, wann das Wasser über dem Bodensatz jeweils klar ist, und die Zeiten notieren. Erwartung: Der Kies liegt nach wenigen Sekunden am Boden, bei der Erde bleibt das Wasser viel länger trüb. Jeder faire Versuch mit gleichen Bedingungen und einer Messung oder Beobachtung ist richtig.