Um möglichst vielen jungen Menschen, die Verzahnung von Umweltschutz, Nachhaltigkeit und Naturwissenschaft zu verdeutlichen wurden, mit Fokus auf die Metalle der Seltenen Erden, fünf Experimente für das chemische Schülerlabor entwickelt. Diese Experimente besitzen einen Bezug zur Lebenswelt der Jugendlichen. Mit Blick auf den gesellschaftlichen Bedarf an diesen Rohstoffen, ist ein Umweltbildungsangebot für Schüler:innen (SuS) der Sekundarstufen entstanden, das die Verwendung einiger dieser HighTech-Metalle in technologischen Produkten beleuchtet. Schulische Angebote im Fach Chemie weisen oft noch immer ein Defizit an Handlungsorientierung im Umweltbereich auf. Das naturwissenschaftliche Experimentieren im Schülerlabor kann hier unterstützen. Die eigentliche Bedeutung der Metalle der Seltenen Erden, die in der Realität gar nicht so selten sind, wird allgemein oft nicht wahrgenommen. Häufig ist nicht bekannt, dass moderne Leuchtmittel (Energiesparlampen, LED-Lampen) ohne die Elemente Cer, Lanthan, Europium, Terbium und Yttrium nicht zur Verfügung stünden. Zum Betreiben von Windkraftanlagen und Hybridmotoren für Automobile bedarf es der Seltenerdmetalle ebenso, wie für das Funktionieren diverser High-Tech-Produkte, wie Smartphones, Tablets, Computer und TV-Geräte. Mit Blick auf ökologische, ökonomische und soziale Aspekte des Abbaus und der Gewinnung der Rohstoffe und Metalle werden SuS für das Thema „nicht nachwachsende Rohstoffe“ sensibilisiert. Die Möglichkeit einer Gewinnung von sekundären Rohstoffen aus z.B. Elektroaltgeräten wird aufgezeigt. Die fünf entwickelten Experimente bilden gemeinsam einen Experimentierzyklus „Seltene Erden“ – der von Schulklassen oder auch Kursstufen besucht werden kann. Zu jedem der Experimente wurde ein Skript verfasst, das über benötigte Materialien, Chemikalien und die Versuchsdurchführung informiert. Die Dauer der Experimente beträgt 3,5 h und es finden sich darin rahmenlehrplanrelevante Anknüpfungspunkte aus dem Fach Chemie, wie z.B. Farbstoffe, Säuren/Basen oder Elektrochemie. Chemischen Methoden wie Kochen im Rückfluss, Stofftrennung, Vakuumfiltration und Fällungsreaktionen werden angewandt. Die fünf Seltenerd-Laborexperimente sind 1) die Herstellung eines YBCO-Hochtemperatursupraleiters (Y), 2) die Herstellung eines historischen Gasglühlichts (Y, Ce), 3) die Synthese eines Fluoreszenzsfarbstoffs (Eu), 4) die quantitative Bestimmung eines pharmazeutischen Wirkstoffs (Redoxtitration-Cerimetrie, Ce) und 5) die Rückgewinnung von Neodym aus Mobiltelefonen (Nd).
In order to show as many young people as possible the interlinking of environmental protection, sustainability and natural science, with a focus on rare earth metals, five experiments were developed for the chemical school laboratory. These experiments are related to the living environment of the young people. With a view to the societal need for these raw materials, an environmental education program for secondary school students has emerged, which sheds light on the use of some of these high-tech metals in technological products. School offers in chemistry often still show a lack of action orientation in the environmental area. Scientific experimentation in the school laboratory can help here. The real importance of the rare earth metals, which are not that rare in reality, is often not recognized in general. It is often not known that modern light sources (energy-saving lamps, LED lamps) would not be available without the elements cerium, lanthanum, europium, terbium and yttrium. The operation of wind turbines and hybrid motors for automobiles requires the rare earth metals as well as the functioning of various high-tech products such as smartphones, tablets, computers and TV sets. With a view to ecological, economic and social aspects of the mining and extraction of raw materials and metals, pupils are made aware of the topic of "non-renewable raw materials". The possibility of extracting secondary raw materials from e.g. old electrical appliances is shown. The five experiments developed together form an experiment cycle “rare earths” - which can be attended by school classes or course levels. A script was written for each of the experiments, which provided information about the materials, chemicals and how to carry out the experiment. The duration of the experiments is 3.5 hours and there are links from the subject of chemistry relevant to the framework curriculum, such as dyes, acids / bases or electrochemistry. Chemical methods such as refluxing, material separation, vacuum filtration and precipitation reactions are used. The five rare earth laboratory experiments are 1) the production of a YBCO high-temperature superconductor (Y), 2) the production of a historical incandescent gas light (Y, Ce), 3) the synthesis of a fluorescent dye (Eu), 4) the quantitative determination of an active pharmaceutical ingredient ( Redox titration-cerimetry, Ce) and 5) the recovery of neodymium from cell phones (Nd).
