Titandioxid Weißpigmente stellen ein wichtiges Industriegut dar. Sie sind in den Kristallmodifikationen Rutil und Anatas erhältlich. Rutile haben ein höheres Streuvermögen und führen, in Werkstoffen eingesetzt, zu besserer Wetterbeständigkeit.
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Die Herstellung von Nano-Titandioxid und seine besonderen Volumen- und Oberflächeneigenschaften werden erläutert. Daraus werden Anwendungen als UV-Absorber, Photokatalysator, Katalysator und chemisches Adsorptionsmittel abgeleitet, und auf bereits existierende Anwendungen wird eingegangen.
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Die Verwendbarkeit des Titandioxids als Weißpigment, Chromatographieträger und Photokatalysator wird anhand einfacher Versuche erläutert.
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Der Beitrag stellt zwei Schulexperimente und ein Arbeitsblatt als Kopiervorlage zum Titelthema bereit. Auf die theoretischen Grundlagen und die didaktische Auswertung wird eingegangen.
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Es wird ein Modellversuch beschrieben, mit dem an der oxidativen Entfärbung von Farbstoffen (z.B. Methylenblau) in wenigen Minuten demonstriert werden kann, dass ein Abbau von Schadstoffen durch Photokatalyse an Titandioxid möglich ist. Fachliche Grundlagen der Photokatalyse an Titandioxid und didaktische Aspekte werden diskutiert.
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Der Beitrag enthält ein einfaches Experiment, bei dem eine durch Titandioxid katalysierte Photooxidation und -reduktion gleichzeitig durch eindeutig interpretierbare Phänomene wahrgenommnen werden können. Didaktische Hinweise zur Verwertung im Unterricht und/oder in einer Facharbeit werden gegeben.
PdN-ChiS 3/54, S. 22
Titandioxid ist blind für sichtbares Licht. Im Artikel werden als für Titandioxid geeignete Lichtantennen die Anthocyane vorgestellt und die Wirkungsweise dieser Photosensibilisatoren, die Oberflächenstruktur sensibilisierter Photoelektroden sowie die Prozesse innerhalb der sensibilisierten Photoelektroden beschrieben und erklärt. Eine Reihe von erprobten Versuchen zum Einsatz sensibilisierter und unsensibilisierter Photoelektroden, zur Gewinnung diverser Anthocyan-Extrakte und zur Photostabilität von Anthocyanen in Gegenwart von Titandioxid schließt sich an.
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Die photokatalytische Selbstreinigung von entsprechend beschichteten Oberflächen wird vom Prinzip her erläutert. Beispiele aus der Praxis zeigen, dass es gelingt, Oberflächen, die ansonsten schnell verschmutzen, langfristig sauber zu halten, wobei auch Mikroorganismen effizient abgebaut werden. Darüber hinaus verhindert der Superhydrophilieeffekt ein Beschlagen photokatalytisch beschichteter Glasoberflächen.
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Im Beitrag sind einfache Experimente mit Alltagsprodukten, die Schwefel in unterschiedlichen Verbindungen und Oxidationsstufen (Sulfit, Sulfat, Sulfamat, Dithionit, Thioharnstoff) enthalten, so beschrieben, dass sie an verschiedenen Stellen in den Chemieunterricht eingebunden werden können und für eine Vielzahl von methodischen Herangehensweisen offen sind.
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Das dynamische Gleichgewicht wird erfahrbar gemacht durch einen bekannten Modellversuch, das Verteilungsgleichgewicht von Iod und das Veresterungsgleichgewicht.
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Diese Unterrichtsmethode hat sich in den vergangenen Jahren als sehr effektiv erwiesen, um Inhalte zu vermitteln, die Fachsprache auszubilden oder zu präzisieren, die Schülerinnen und Schüler mit Informationstechnologie zu konfrontieren, Fähigkeiten bezogen auf Computertechnologie zu vermitteln, zu nutzen oder zu erweitern. Im Mittelstufen- oder Oberstufenunterricht können die Inhalte des Lexikons auch auf Portalen, der Schulseite oder anderen Servern, zur Einsicht, zum Download aber auch zur Weiterbearbeitung zur Verfügung gestellt werden. Die Lexikonmethode kann auch ideal fächerübergreifend eingesetzt werden.
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In diesem Beitrag wird der bekannte Lehrerdemonstrationsversuch als spektakulärer Einstieg in die Unterrichtsreihe "chemische Reaktionen" beschrieben. Die Kennzeichen chemischer Reaktionen können in einer Unterrichtsstunde eindrucksvoll aufgezeigt werden.
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