Ein facettenreiches Kaleidoskop mit Kontexten und Anwendungen von Photoprozessen entstand anlässlich des Internationalen Jahr des Lichts 2015. Über 50 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hatten in der GDCh Wochenschau über Prozesse mit Lichtbeteiligung berichtet. Die Berichte wurden in der Broschüre „HighChem – Aktuelles zu Chemie und Licht“ veröffentlicht. Sie können hier nachgelesen werden. Für Bilder mit höherer Auflösung zu einzelnen Themen empfiehlt es sich, die Autorinnen und Autoren der entsprechenden Beiträge zu kontaktieren.
Die ca. 50 Beiträge sind in acht Kapiteln mit folgenden Überschriften zu finden:
- Chemie und Licht im Unterricht
- Umwelt, Licht, Chemie
- Licht im Dienst der Medizin
- Farbwahrnehmung, Farbmessung, Lichtquellen
- Chemische Informationen aus Licht
- Entdeckung und Untersuchung lichtinduzierter Prozesse
- Licht für die chemische Synthese
- Photosynthese, Photokatalyse, Photovoltaik
Jeder, der sich näher mit Chemie befasst, weiß, wie viel Chemie und Licht miteinander zu tun haben. Die Sonnenenergienutzung möge als zentrales Beispiel gelten; denn in Pflanzen regt das Sonnenlicht den komplexen Vorgang der Photosynthese an, an dem bis heute intensiv geforscht wird, und in die Forschung eingebunden sind jede Menge Chemiker und Chemikerinnen. Sie sind es auch, die sich an der Artifiziellen Photosynthese versuchen, grob gesprochen, der künstlichen Nachahmung des grünen Blatts. Eine einfachere Technik, die es mittlerweile zur vielfachen Anwendung gebracht hat, ist die Solarzelle – allgegenwärtig auf Dächern und Feldern, und ihre Materialien, die in der Lichtkonversion immer effizienter werden, werden (nicht nur, aber doch) in hohem Maße von Chemikerinnen und Chemikern entwickelt. Das gilt für viele weitere Materialien, nicht nur für die, die in der Solarthermie eingesetzt werden, oder für Nanomaterialien in Sonnenschutzmitteln (die pflegenden Inhalte darin sind auch „Chemie“). Das gilt auch für Leuchtmittel, wo die Light Emitting Diodes (LEDs) und ihre organischen Vertreter (OLEDs) die Beleuchtungstechnik revolutionierten. Lumineszierende Stoffe stellt auch die Natur auf chemischem Wege her, man denke nur an die Glühwürmchen. Und warum kann der Mensch überhaupt so viele Farben sehen, während „nachts alle Katzen grau sind“.
Nachhaltigkeitsziele der UNO
Im Kontext Nachhaltigkeit hat die Nutzung von Solarlicht eine Schlüsselfunktion. Die UNO hat in ihrer Agenda 2030 Nachhaltigkeitsziele formuliert, zu denen sich 193 Staaten bekennen, darunter auch Deutschland.
Erläuterungen zu den 17 Zielen
Bildung für nachhaltige Entwicklung: Materialien für Lehrkräfte
Experimente und Materialien für außerschulische Lernorte
- Photoelektrochemie - Aus Licht wird Strom
- Photochemie - Licht in unserer Umgebung
- Innovative Kunststoffe – Funktionelle Farbstoffe
Unterrichtserprobte Experimente von M. Ratermann
Die folgenden Versuche wurden in mehreren Klassen der Sek. I und Kursen der Sek. II getestet und unterrichtlich verwertet. Sie können sicher und schnell mit kostengünstigen Geräten durchgeführt werden, die unter „Bezugsquellen“ angegeben sind.
V1 Zerlegung von weißem Licht
V2 Additive Farbmischung
V3 Displays
V4 Lichtabsorption und Farbe
V5 Radikalische Substitution
V6 Fluoreszenz und Stocksche Regel
V7 Fluoreszenzanregung durch sichtbares Licht
V8 Fluoreszenzanregung durch UV-Licht
V9 Phosphoreszenzanregung durch sichtbares Licht
V10 Abklingkurve einer phosphoreszierenden Probe
V11 Photosyntheseaktivität und Licht
V12 Samenkeimung und Licht
Die oben beschriebenen Experimente wurden entwickelt und erprobt von Martin Ratermann, Gymnasium Liebfrauenschule, Vechta
Versuche mit Leuchtfarben in Publikationen von M. Ducci et al.
Attraktive Chemie mit Licht in verschiedenen Kontexten, beispielsweise im Zusammenhang mit Chemolumineszenz, bietet Vaclav Matousek in Experimentier- und Materialiensets unter https://www.chemieundlicht.eu/ an. Es gibt Baukästen in verschiedenen Größen und Preisklassen, vom kleinen „Test Kit“ bis zum „Professional Kit“.
