Sekundarstufe II

• V1 Blaufärbung der PBB-Lösung (wässrige Lösung aus Ethylviologen = Substrat, Proflavin = Photokatalysator und EDTA = Opferdonor) durch Lichtbestrahlung (blaues oder weißes Licht) und Entfärbung durch Schütteln im halbvollen, verschlossenen Rggl.
• V2 PBB in Abwesenheit von O₂ im vollen, verschlossenen Rggl.
• V3 PBB in einer elektrochemischen Messanordnung aus zwei elektrolytüberbrückten Halbzellen mit einer bestrahlten und einer unbestrahlten PBB-Lösung (Solar-Akku mit Halbzellen)
• V4 Kompakt-Zelle aus FTO-Glas, Filterpapier mit PBB-Lösung und Rasierscherfolien (Solar-Akku als Kompakt-Zelle)
• V5 PBB-Variationen mit alternativen Substraten und Photokatalysatoren
  • Skript mit 10 Varianten des Photo-Blue-Bottle Experiments
  • Lehrfilme und Videos mit Photoredoxreaktionen auf der Basis des PBB Experiments
  • Arbeitsblätter zu Stoffkreisläufen und Energieumwandlungen auf Basis des PBB Experiments
  • Unterrichtsbaustein zum Kohlenstoffkreislauf in der Biosphäre

Fachinhalte

gekoppelte Reaktionszyklen des Substrats und des Photokatalysators, lichtgetriebene Reaktionszyklen des Photokatalysators, Photoelektronentransfer, Redoxpaare und ihre Redoxpotentiale im Grundzustand und im angeregten Zustand, Lichtenergiekonversion und –speicherung im reduzierten Substrat, quantitative Ermittlung des Substrat-Umsatzes; Relation: Struktur-Farbe beim der farblosen und der blauen Form des Substrats

Inhaltsfelder

Stoffkreisläufe (PBB als Modellversuch zum Kreislauf Photosynthese-Zellatmung);
Elektrochemie (Redox-reaktionen und -potentiale, Nernst-Gleichung); Katalyse (Abgrenzung der Photokatalyse zur Katalyse); Energetik (Umwandlung von Strahlungsenergie in chemische Bindungsenergie) (Sek. II); Che/Bio: PBB und Kohlenstoff-Kreislauf in der Biosphäre