Lotuseffekt zum Staunen und Selbermachen

Trotz Regen trockene Füße? Das war nicht immer so! Grund für diese mittlerweile fast schon selbstverständlich gewordene Tatsache ist die wasserabweisende Wirkung von Schuhen bzw. Schuhcremes. Diese machen sich einen faszinierenden Mechanismus zu Nutze: den Lotuseffekt. Inspiriert aus der Pflanzenwelt findet er Anwendung in vielen Bereichen: bei Putzmitteln oder Lacken, aber auch in unserer Kleidung, z.B. als Schutz vor der berühmt berüchtigten Tomatensoße. Er lässt sich durch die Verrußung von Oberflächen leicht herstellen und bietet somit Potential für einen spannenden Unterricht mit Schülerversuchen.

Die Baden-Württemberg Stiftung möchte das naturwissenschaftliche Interesse der Schülerinnen und Schüler durch ihr Programm „mikro makro mint“ wecken und Schülerforschungsprojekte fachlich und finanziell fördern. Zusammen mit Klett MINT wurde ein Buch mit Arbeitsblättern und Experimenten zum Thema „Forschen in der Schule“ entwickelt. Als kleine Kostprobe aus dem Forscherbuch wird im Folgenden das Arbeitsblatt für eine experimentierfreudige Doppelstunde zum Thema Lotuseffekt vorgestellt. In dem Buch finden Sie auch Hinweise zur Vorbereitung und Anstöße für spannende Folgeexperimente.

Arbeitsblatt zum Lotuseffekt: Sauber abgeperlt – Ein rußiger Einstieg

Forscher-Checkliste

  • Löffel in verschiedenen Größen
  • unterschiedliche Kerzen (oder/und Brennpaste, Grillanzünder …)
  • Wasserglas
  • Streichholzer oder Feuerzeug
  • Pipette
  • Wasser
  • feuerfeste Unterlage, notfalls Alufolie für den Tisch

Kaum zu glauben: Hier machen wir mit Schmutz sauber! An einer „dreckigen“ Schicht Ruß perlt Wasser ab. Diese Eigenschaft, Wasser oder andere Stoffe von einer Oberfläche abzuweisen und Tropfen auf der Oberfläche wie Murmeln herunterlaufen zu lassen, nennt man den „Lotuseffekt“.

Auf dem Weg zum Lotus-Spezialisten für perfekte Schutzschichten hier zum Einstieg zwei spannende Forscheraufgaben: Wie lässt sich eine möglichst gute Lotus-Rußschicht erzeugen? Welche Kerzen bzw. Brennmaterialien führen zu den besten Ergebnissen?

Vorbereitungen: Besprich in deiner Gruppe die einzelnen Forschungsschritte und hole erst dann das Material in den Mengen, die ihr tatsächlich benötigt. Erst wenn alles am Arbeitsplatz ist, solltet ihr mit den Untersuchungen beginnen.

Erster Eintrag ins Laborbuch:

  • Name des Forscherblattes, Datum, Gruppenmitglieder + Aufgaben
  • Welche Art von Löffel wird benutzt?
  • Auf welcher Seite soll der Löffel berußt werden?
  • Erstelle eine Tabelle für die Versuchsergebnisse.

Durchführung Versuch 1

1. Fülle das Glas bis zur Hälfte mit Wasser.
2. Stelle eine Kerze auf den Labortisch (feuerfeste Unterlage nicht vergessen!) und zünde diese an.
3. Halte den Löffel mit der gewählten Seite schräg so über die Flamme, dass diese rußt und sich eine Rußschicht auf der Oberfläche des Löffels bildet.
Achtung! Der Löffel wird sehr heiß!
4. Lass den Löffel abkühlen.
5. Entnimm mit der Pipette Wasser aus dem Glas und gib einen Tropfen in oder auf den Löffel.
6. Für besonders Aufgeweckte: Miss jeweils die Zeit, die der Löffel über die Kerze gehalten wird.

Durchführung Versuch 2

Wiederhole die Arbeitsschritte aus Versuch 1 mit vier Löffeln, die du nach unterschiedlichen Verfahren mit einer Rußschicht versiehst. Ändere dabei entweder den Löffel, die Zeit über der Kerze oder die Höhe, in der du den Löffel über die Kerze hältst. Du kannst natürlich auch verschiedene Kerzen testen.
Achtung: Bei diesem Versuch ist es sehr wichtig, dass immer nur eine Sache geändert wird. Wenn du die Höhe über der Kerze erforschen willst, dann nimm immer gleiche Löffel, die gleiche Kerze und die gleiche Löffelform. Beobachte genau die Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchen.

Laborbucheintrag

  • Notiere deine Beobachtungen zum Versuch.
  • Wie verhält sich der Wassertropfen auf der berußten Fläche?
  • Wie verhält sich im Vergleich dazu ein Wassertropfen normaler weise in oder auf einem Löffel? Beschreibe den Unterschied.
  • Notiere deine Beobachtungen zum Versuch.
  • Wie verhält sich das Wasser auf den unterschiedlich berußten Oberflächen? Entdeckst du Gemeinsamkeiten und Unterschiede?
  • Was ist deiner Meinung nach die beste Art, eine Lotus-Rußschicht herzustellen?

Wenn du mit beiden Versuchen fertig bist, räume alle Materialien wieder auf, reinige den Löffel mit Spülmittel und Wasser und putze deinen Arbeitsplatz.

Dieses und weitere Arbeitsblätter können hier heruntergeladen werden.

Melden Sie Ihre jungen Forscher an beim Programm „mikro makro mint“ der Baden-Württemberg Stiftung

Der Lotuseffekt hat Ihren Schülerinnen und Schülern imponiert und deren Forschergeist geweckt? Sie wollen ein eigenes Projekt auf die Beine stellen, es fehlen aber noch die finanziellen Mittel? Dann bewerben Sie sich für eine Teilnahme am Programm „mikro makro mint“ der Baden-Württemberg Stiftung, das Schülerprojekte für ein Schuljahr mit bis zu 2500 Euro fördert. Teilnahmebedingungen, Bewerbungsbogen und weitere Informationen finden Sie hier oder unter www.mikromakromint.de