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Die Zuckerbilder

Die Zuckerbilder sind ein einfaches, faszinierendes Experiment zum Thema Diffusion und auch zur Farbenlehre. Auch schon die Kleinsten finden es spanned die Farben „wandern“ zu sehen und neue Farben entstehen zu lassen.

Für die Zuckerbilder brauchst du:

– Teller – vier Zuckerwürfel – vier verschiedene flüssige (wasserlösliche) Lebensmittelfarben, am besten die drei Grundfarben + eine weitere (z.B. grün) – etwas Wasser – eine Pipette

Und so geht’s:

Gib auf die vier Stück Würfelzucker jeweils einige Tropfen Lebensmittelfarbe. Es sollten für jedes Stück Zucker eine andere Farbe verwendet werden. Am besten nimmst du die drei Grundfarben (blau, gelb, rot) und wenn du magst noch eine weitere (z.B. grün) dazu. (Drei Zuckerwürfel und drei Farben gehen natürlich auch.) Sie sollten gut durchtränkt sein. Aber Achtung: Wenn du zu viel Farbe (=Flüssigkeit) nimmst, fallen sie sehr schnell auseinander.

Die Zuckerstücke werden dann schnell (bevor sie zerfallen) mit möglichst großem Abstand voneinander auf den Teller gelegt. Am besten eignet sich ein viereckiger Teller, dann kannst du in jede Ecke ein eingefärbtes Zuckerstück legen. Auf einem runden Teller geht es aber natürlich auch. Achte darauf, dass der Teller möglichst gerade steht.

Nun gibst du zügig mit der Pipette Wasser in die Tellermitte. Wiederhole das so oft, bis alle Zuckerwürfel im Wasser liegen. Auf dem gesamten Teller ist jetzt eine ca. 1-2 mm hohe Wasserschicht.

Jetzt pass auf, dass du möglichst nicht am Teller wackelst und beobachte, was passiert.

Was passiert:

Der Zucker zerfällt und löst sich im Wasser auf. Da du den Zucker eingefärbt hast, kannst du beobachten wie sich der (farbige) Zucker im Wasser verteilt. Am Anfang hast du viel Zucker in den Ecken und wenig Zucker in der Mitte. Die Farben laufen aufeinander zu, bis sie in der Mitte zusammenstoßen. Jetzt schau mal genau hin, was passiert – mischen sich die Farben?

Du wirst sehen, dass sich harten Kanten bilden und sich die Farben (zuerst) nicht vermischen.

Der Zucker möchte dorthin gehen, wo noch nicht nicht so viel oder gar kein Zucker ist – in unserem Fall also in die Tellermitte. Diesen Vorgang der Durchmischung nennt man „Diffusion“. Wenn der rote Zucker in die Tellermitte fließt und dann dort gegen den gelben Zucker stößt, wird er sich zur Seite weiter ausbreiten und nicht weiter Richtung Tellermitte bewegen, weil dort ja schon (viel) Zucker ist. Die Zuckerlösungen suchen sich also immer den Weg dorthin, wo noch weniger Zucker im Wasser ist. Dadurch entstehen die Kanten.

Die Kanten lösen sich erst mit der Zeit auf, wenn die Zuckerkonzentration im Wasser überall gleich ist. Die „Konzentration“ gibt übrigens an, wieviel von einem Stoff in einem anderen ist. Also in unserem Fall: Wieviel Zucker im Wasser ist. Wenn die Zuckerkonzentration hoch ist, bedeutet das, dass viel Zucker im Wasser ist.

Jetzt noch…:

Jetzt darfst du natürlich noch matschen!

Nimm die Pipette oder einen Löffel und vermische mal zwei Farben. Welche neuen Farben entstehen? Welche Farbe entsteht, wenn du alle Farben durcheinander mischst?

Liebe Eltern, wenn die Kinder probieren möchten, wie die bunte Flüssigkeit schmeckt, ist das in diesem Fall völlig ok – es ist ja nur Wasser + Zucker + Lebensmittelfarbe. Also alles unbedenklich (so „unbedenklich“ wie Zucker eben ist). Die Zuckerbilder sind also ein Experiment zum probieren. Und auch das ist (vor allem für die Kleinsten) ein Aha-Effekt: Den Zucker kann man zwar nicht mehr sehen (nur die Farben), er ist aber noch da: Das kann man ganz deutlich schmecken.

Viel Spaß beim Nachmachen!

• Experimente

Ein süsses Experiment - Zuckerkristalle am Stiel

Farbige Zuckerstäbchen werden aus Zucker, Wasser und Lebensmittelfarbe hergestellt.

Läuft dir schon das Wasser im Mund zusammen? Solche farbigen Zuckerkristalle kannst du selber „züchten“. Was du dafür vor allem brauchst, ist Geduld.

Das brauchst du:

• 250 Milliliter Wasser (entspricht etwa einer Tasse). Das reicht für 4-5 kleine Marmeladengläser und 4-5 Zuckerstäbchen
• 650 Gramm Zucker (den üblichen weissen oder braunen Zucker, den man zum Backen verwendet)
• Pfanne, Teller, Holzlöffel
• 4-5 ganz saubere Marmeladengläser, am besten hoch und schmal
• saubere Holzstäbchen (zum Beispiel Schaschlikspiesse)
• 4-5 Wäscheklammern
• Küchenpapier
• Lebensmittelfarbe
• flüssiges Aroma (zum Beispiel Vanille, zu finden bei den Backwaren)
• Zeit!! Das Experiment vorzubereiten dauert nicht so lang, aber danach musst du geduldig sein!

So wird’s gemacht:

Holzstäbchen vorbereiten

• Feuchte ein Holzstäbchen bis zur Hälfte mit Wasser an.
• Wälze das nasse Holzstäbchen in Zucker, so dass Zucker daran kleben bleibt.
• Lass das Holzstäbchen auf einem Teller über Nacht trocknen.

Glas vorwärmen

• Fülle die Marmeladengläser mit heissem Wasser. Das machen wir, damit die Marmeladengläser nicht zerbrechen, wenn wir später den heissen Sirup einfüllen.
• Lass die Gläser so stehen, bis dein Sirup (s. unten) bereit ist.

Sirup herstellen

• Erhitze das Wasser in einer Pfanne, bis es kocht.
• Füge den Zucker löffelweise nach und nach hinzu, während das Wasser weiterköchelt. Rühre das Zuckerwasser mit einem langen Holzlöffel um, bis sich der Zucker ganz gelöst hat und Sirup daraus entstanden ist. Pass auf, dass du dich dabei nicht verbrennst!
• Leere das Wasser aus den Gläsern, die du schon vorbereitet hast (s. oben).
• Giesse nun den Sirup  ganz vorsichtig in die Gläser. Achtung, die Gläser sind nun sehr heiss!
• Wenn du möchtest, gib 15-20 Tropfen Lebensmittelfarbe und 5 Tropfen Aroma in jedes Glas und rühre nochmal um. Du kannst für jedes Glas eine andere Farbe verwenden, damit du am Schluss verschiedenfarbige Zuckerstäbchen bekommst.
• Lass die Gläser 5 Minuten abkühlen.

Experiment starten

• Befestige je eine Wäscheklammer an jedem Holzstäbchen.
• Lege je eine Wäscheklammer quer über die Öffnung eines Glases, so dass das Holzstäbchen in der Mitte vom Glas in der Zuckerlösung hängt. Achte dabei darauf, dass das Holzstäbchen nicht die Glaswand oder den Glasboden berührt.
• Bedecke das Glas mit Küchenpapier. So bleibt alles sauber und das Wasser kann trotzdem verdunsten.
• Stelle die Gläser an einen Ort, wo sie über die nächsten Tage nicht im Weg sein werden und wo du sie gut beobachten kannst.

Tag 2 bis 10

Kristalle wachsen lassen

• Lass die Kristalle so lange wachsen, bis es richtige Zuckerstäbchen gibt. Das dauert etwa eine Woche.
• Während die Kristalle wachsen, kannst du jeden Tag ein Foto machen, um das Wachstum der Kristalle zu dokumentieren.
• Hole die Zuckerstäbchen aus dem Glas, wenn sie gross genug sind, und lass sie auf einem Teller trocknen. Du kannst die Zuckerstäbchen dann gleich verbrauchen oder in einem luftdichten Gefäss aufbewahren.

Darauf musst du achten:

Die Holzstäbchen dürfen nicht den Glasboden oder die Glaswand berühren, sonst können die Zuckerkristalle nicht gleichförmig um die Stäbchen herum wachsen.

Scharf beobachtet:

• Jetzt ist Geduld angesagt. Ganz langsam wachsen die Kristalle heran. Wundere dich nicht, wenn es Tage dauert, bis du etwas erkennen kannst. Nach der Wartezeit wirst du sehen, dass sich Zuckerkristalle am Stäbchen bilden.
• Meistens bilden sich auch an der Glaswand, am Glasboden oder an der Oberfläche Kristalle. In dem Fall solltest du das Holzstäbchen aus dem Glas herausnehmen, das Zuckerwasser über ein Sieb in ein frisches Glas giessen und das Stäbchen wieder hineinhängen. Das ist wichtig, damit sich weitere Kristalle am Stäbchen und nicht an der Wand oder am Boden bilden.
• Die ganze Anleitung und mehr Bilder gibt es als PDF zum Herunterladen.
• Wenn du geduldig bist, kannst du einen ganzen Strauss aus verschiedenfarbigen Zuckerstäbchen machen. Das wäre doch ein tolles Geschenk!
• Vergiss nicht, eine halbe Stunde nachdem du Süsses gegessen oder getrunken hast, deine Zähne zu putzen!

Was steckt dahinter?

Warum wachsen am Holzstäbchen Zuckerkristalle? Warum bleibt das Zuckerwasser nicht einfach klar?

Wenn du viel Zucker in kaltes Wasser gibst, wirst du merken, dass sich nicht der ganze Zucker im Wasser löst. Wenn du aber das Wasser erhitzt, löst sich der Zucker. Wir sehen: In heissem Wasser löst sich mehr Zucker als in kaltem. Im Zuckersirup, den du in diesem Experiment hergestellt hast, ist so viel Zucker wie nur möglich in heissem Wasser gelöst*.

Was passiert nun aber, wenn dein Sirup abkühlt? Wie wir gesehen haben, kann kaltes Wasser nicht so viel Zucker aufnehmen wie heisses. So muss der überschüssige Zucker, der im Sirup gelöst ist, „ausfallen“, also wieder zu festem Zucker werden. Das macht er, indem er langsam Kristalle bildet. Und wie?

In deinem Sirup schwimmen sehr viele kleine Zuckerteilchen (Zuckermoleküle) herum. Da es so viele sind, stossen sie häufig aufeinander. Während die Lösung abkühlt, bleiben manchmal Teilchen, die zusammengestossen sind, aneinander kleben. Viele Teilchen zusammen ergeben einen Kristall . Am Anfang sind die Kristalle so klein, dass du sie nicht sehen kannst.

Nach ein paar Stunden ist der Sirup schon abgekühlt, aber die Kristallbildung geht weiter. Da mit der Zeit das Wasser verdunstet, die Zuckerteilchen also immer weniger Platz haben, um sich zu bewegen, stossen immer mehr Teilchen aufeinander und gegen die sich formenden Kristalle und bleiben daran kleben. So werden die Zuckerkristalle immer grösser.

Da die Zuckerkristalle auch an der Glaswand oder am Boden wachsen können, wälzen wir das Holzstäbchen in Zucker, bevor wir es in die Lösung geben. Die in der Lösung herumschwimmenden Zuckerteilchen bleiben dann eher an den Zuckerkörnern am Stäbchen kleben als an der Glaswand. Das ist auch der Grund, warum wir den Sirup und das Holzstäbchen in ein frisches Glas überführen. Wir wollen nicht, dass die Kristalle an den „falschen“ Stellen wachsen!

*Dieser Sirup ist eine sogenannte gesättigte Lösung. Würdest du noch mehr Zucker ins Wasser geben, würde er sich nicht mehr lösen, sondern auf dem Pfannenboden liegen bleiben. Auch heisses Wasser kann nicht unendlich viel Zucker aufnehmen.

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