Lumia 950 macht aus Schülern Nachwuchsforscher

Wer den Chemiekurs in der Oberstufe besucht hat, kam an einem Thema kaum vorbei: Reaktionsgeschwindigkeiten und deren Ermittlung. In der Regel kommen dabei sogenannte Photometer zum Einsatz. Diese Messgeräte ermitteln die Dauer der Reaktionen sehr zuverlässig, jedoch eignen sie sich aufgrund ihres sehr hohen Preises (in einigen Fällen mit dem Neupreis eines Autos vergleichbar) nur schlecht für einen Schulversuch; insbesondere wenn der Lehrer seine Schüler in der Praxis involvieren möchte.

Heutzutage besitzt fast jeder ein Smartphone mit einer passablen Kamera. Also stellte sich mir und meinem Kollegen die Frage, ob wir dieses nicht vielleicht als alternatives Messinstrument für den Chemieunterricht benutzen könnten. Mit dieser Überlegung traten wir in diesem Jahr erneut zum Wettbewerb „Jugend Forscht“ an. Bei diesem regionalen Wettbewerb geht es darum, die Jury mit einer eigenen Idee, der selbst verfassten Forschungsarbeit und einer abschließenden Präsentation darüber, zu überzeugen.

Zunächst ging es darum, ein geeignetes Smartphone auszuwählen. Hierbei entschieden wir uns für das Lumia 950. Dieses besitzt eine ausgezeichnete Kamera und so hofften wir möglichst genaue Messergebnisse aufzeichnen zu können. Als chemische Reaktion ließen wir Salzsäure und Natriumthiosulfat miteinander reagieren. Theoretisch hätte uns aber jede beliebige Reaktion dienen können, bei welcher ein Farbwechsel das Ende der Reaktion bestimmt. Unser weiteres Vorgehen bestand nun darin, über den Farbwert am Reaktionsende die exakte Dauer des Prozesses zu bestimmen.

Nun sahen wir uns vor die Herausforderung gestellt, eine passende Software für unsere Versuche zu finden. Wir hatten uns vorher nie mit dem Thema des Programmierens auseinandergesetzt, konnten uns nach einiger Zeit aber dennoch darin einarbeiten. Uns war es wichtig eine App zu programmieren, welche die Messungen möglichst genau erfassen sollte und auch die Möglichkeit bieten würde, die Ergebnisse direkt abzuspeichern, um sie im Bedarfsfall auch am PC anzeigen zu lassen. Das Lumia lieferte ausgezeichnete Resultate für unsere Forschungsarbeit und auch die Juroren am Wettbewerbstag waren von den genauen Ergebnissen begeistert. In der Regel erfasst man als Schüler im Chemieunterricht die Messdaten mit dem Auge. Hierzu startet man eine Zeitmessung, sobald die Säure (in unserem Fall Salzsäure [HCL]) zu der Base (Natriumthiosulfat [S2O32-]) hinzugefügt wird. Beendet wird die Messung dann, sobald der Farbwechsel vollständig zum Ende kommt.

Um unser eigenes Vorgehen mit der üblichen Messmethode direkt vergleichen zu können, erstellten wir für beide Vorgehensweisen ein Bestimmtheitsmaß. Über dieses Maß lässt sich die Genauigkeit der jeweiligen Messmethode einsehen. Es stellte sich heraus, dass unsere App in Verbindung mit dem Lumia 950 um ganze 9% besser war, als die übliche Ermittlung durch das menschliche Auge.
Im Allgemeinen waren wir bei unserem Projekt mit dem Lumia 950 äußerst zufrieden, da wir sehr genaue Messwerte erfassen konnten. Des Weiteren war das Smartphone ein treuer Begleiter am Wettbewerbstag, mit dem wir selbst bei schlechten Lichtverhältnissen – wie bspw. während der Preisverleihung – ganz hervorragende Bilder aufgenommen haben. Es bleibt noch zu erwähnen, dass mein Kollege und ich beim Regionalwettbewerb den 3. Platz belegt haben. Darüber hinaus haben wir einen Sonderpreis von der „Gesellschaft der zerstörungsfreien Prüfung“ verliehen bekommen.

Ein Gastbeitrag von Benedikt Wieser (@itzBainez)
Schüler am Ernst-Abbe-Gymnasium.

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Über den Autor:

Benedikt Wieser wurde am 02.02.2000 geboren und geht derzeit auf das Ernst-Abbe-Gymnasium in Oberkochen. Er nimmt schon seit mehreren Jahren erfolgreich am Projekt „Jugend Forscht“ teil und ist sehr an Technik und Design interessiert. Zudem ist er auf YouTube und Twitter aktiv, setzt sich aber auch mit dem Bereich „Gaming“ - speziell auf der Xbox One - auseinander