Nachhaltige Nanochemie – Zwei einfache Green Chemistry‐Synthesen für den Chemieunterricht

Abstract

Wird im Unterricht das Thema „Nanotechnologie“ vermittelt, steht das fokussierte Nanomaterial oftmals in dessen Zentrum – als Dreh‐ und Angelpunkt der Einheit bieten dessen besondere Eigenschaften die Grundlage für experimentelle Untersuchungen und die sich daraus ableitenden Lerngelegenheiten und (Alltags‐)Anwendungen. Nicht nur aus diesem Grund kommen Synthese und Synthesekonzepten von Nanomaterialien eine besondere Bedeutung zu. In diesem Artikel werden je ein Synthesekonzept für Nanopartikel sowie nanostrukturierte Materialien beschrieben. Einerseits soll gezeigt werden, wie die besonderen Reaktionsbedingungen des sogenannten Leidenfrost‐Reaktors für einfache Synthesen diverser Nanopartikel im wässrigen Milieu verwendet werden. Andererseits können mit dem einfach verständlichen Konzept der Templatchemie Silica‐Materialien mit Strukturen im Nanometerbereich und entsprechend großen Oberflächen erhalten werden. In beiden Fällen handelt es sich um Green Chemistry‐Synthesen, da hierbei nur sehr geringe Mengen an Chemikalien benötigt werden bzw. diese einfach recycelt werden können.

Innovative Education and Active Teaching with the Leidenfrost Nanochemistry

“…As soon as the premixed Au precursor solution containing drop touches the preheated aluminum plate, it levitates on the formed vapor layer, as seen in Figure A–D. The levitation takes place due to instantaneous vaporization of the solution touching the hot plate, leading to the Leidenfrost state. ,, The charge chemistry is induced by the temperature gradient of the levitated drop and self-ionization at the hot interface. Meanwhile, the color starts to change, indicating the beginning of the Au­(III) discharge reaction.…”

Evaluating Sustainability in chemistry teaching

“…[20] schlagen etwa vor, die Experimentierpraxis im Unterricht im Sinne einer GSC zu verändern, indem im microscale Bereich oder mit grünen Synthesestrategien gearbeitet wird. Dies kann etwa durch den Einsatz von Katalysatoren, Enzymen, Mikrowellen‐ oder Ultraschalltechnik oder mit Bezug zur Nanochemie geschehen [25–27]. Es gibt auch Vorschläge, GSC direkt in die Unterrichtspraxis einzuführen [8], etwa auch mittels eines WebQuests [7].…”

Nanokomposite selbstgemacht

“…So können sie sich mit der Anwendung von Nanomaterialien und Nanokompositen aus ökologischer oder ökonomischer Sicht befassen. Die aufgeführten Experimente bieten hierfür eine Grundlage, eine Vertiefung ist mit weiteren Materialien möglich, etwa Titandioxid, 6) Gold, 8) Magnetit 9) und Kupfer, 8) oder auch im NanoBiNE-Projekt, 10) in dem es um Nachhaltigkeitsthemen im Unterricht geht. BB…”