Chemie

Begeisterung für die Naturwissenschaften

Jugend forscht ist Deutschlands bekanntester Nachwuchswettbewerb, an dem auch das Gymnasium Neubiberg regelmäßig teilnimmt. Im Rahmen der Forscherklasse reichen unsere Schülerinnen und Schüler findige Ideen und Experimente ein. Auch ehemalige Forscherklassen-Schülerinnen und -Schüler sowie Schülerinnen und Schüler der "normalen" Klassen nehmen an diesem Wettbewerb teil.

Wir danken dem Sponsor-Pool Bayern für die erfolgte großzügige Unterstützung! Auch dem Fonds der chemischen Industrie gilt für die beständige und wichtige Unterstützung unser vollster Dank! Weiterhin danken wir dem Förderverein des Gymnasiums Neubiberg für vielfältige Unterstützungen in den letzten Jahren.

Unter www.jufo-campus.de finden sich viele Anregungen zur Förderung von Jugend-forscht-Projekten, z. B. Best Practice Beispiele, Ideenpool, Materialien aus Fortbildungen. Unterstützung bieten auch die Schülerforschungszentren in Erlangen, Berchtesgaden und Würzburg. Immer wieder unterstützen auch Universitäten und Unternehmen Jugend-forscht-Projekte. Gelder für Geräte, die für Jugend-forscht-Projekte benötigt werden, können beim Sponsorpool Bayern beantragt werden.

Wettbewerbsrunde 2024

Erfolge

Welche Preise wurden denn gewonnen?
Insgesamt nahmen wir mit zehn Themen/ Gruppen am Wettbewerb teil und konnten dieses Jahr einen grandiosen Erfolg verbuchen:
Zwei erste Plätze, die zum Landesfinale an die Uni Regensburg reisen dürfen für die Gruppen:
„Veränderung von Chlorophyll“
   --> Regionalsieg Chemie
und
„Grätzel-Zelle“
   --> Regionalsieg Physik

Zusätzlich belegten wir drei Mal einen zweiten Platz mit den Themen:
„InnovAlloy“, „Ökotoxikologie Sonnencreme“ und „Kochplattentypen/Energieeffizienz“

Weiterhin gelang ein dritter Platz mit dem Thema:
„Musik/Konzentration“

Zusätzlich wurden Sonderpreise an unsere Schülerinnen und Schüler sowie Betreuer verteilt:
- Sonderpreis plusMINT für Kreativität in der Physik für Nikita P.
- Sonderpreis AIRBUS Flugzeugmodell A320 für Philipp J. und Alexander M.
- Sonderpreis Umwelttechnik für Enrica K. und Diana D.
- Sonderpreis Einladung zum Vernetzungstreffen für Projektbetreuer für C. Herdt
 

Läuft der Wettbewerb in einer Folgerunde weiter?
Die Gewinner des 1. Preises in den Sparten Biologie und Chemie dürfen uns am 26./27.4.2024 beim Landesfinale in Regensburg vertreten. Sie kämpfen hier – nach einer Überarbeitung und Erweiterung ihres Wettbewerbsbeitrages – in der Sparte „Schüler experimentieren“ jeweils um den Landessieg.

Wettbewerbsthemen

Folgende Themen wurden im Altersbereich unter 15 Jahren (=Schüler experimentieren) eingereicht:

  • Wirkung verschiedener Teesorten auf die Vermehrung von Hefepilzen (Biologie)
    (Chistina F., Julia K., Emily P.)
  • A.S.C.; (Autonomous Self-driving Car(Arbeitswelt)
    (Philipp J., Alexander M.)
  • Wie wirkt sich Musik auf die Konzentration eines Menschen aus? (Arbeitswelt)
    (Philipp L. Arthur E.)
  • Veränderung der Chlorophyllformel, um die Photosynthese effektiver zu machen (Chemie)
    (Kaja D., Lara D., Caro P.)
  • Erforschung der Technologie der Grätzel-Zelle (Licht à Strom) (Physik)
    (Nikita P.)
  • Ökotoxikologische Untersuchung zur Empfindlichkeit von Wasserflöhen gegenüber Sonnencreme (Biologie)
    (Enrica K., Diana D.) 

Folgende Themen wurden im Altersbereich über 15 Jahren (=Jugend forscht) eingereicht:

  • InnovAlloy – Herstellen einer neuartigen Legierung (Chemie)
    (Levi J., Lennart A., Sirinya B.)

Die Betreuung dieser sieben Arbeiten übernahmen C. Herdt, M. Sachs und E. Siegert.

Dieses Jahr wurden im Altersbereich über 15 J. (= Jugend forscht) noch zusätzlich drei Arbeiten von ehemaligen Forscherklassen-Schülern (jetzt 11te und 12te Jg.stufe) eingereicht

  • Untersuchung der menschlichen Wahrnehmung von Sinustönen bei Störgeräuschen (Biologie)
    (Philip R., z.Zt. im Ausland, betreut von C. Herdt)
  • Untersuchungen zum Suchprozess von Gegenständen unter Berücksichtigung des Geschlechts (Biologie)
    (Nils P., Thomas T., betreut von M. Germ)
  • Untersuchung zum Vergleich verschiedener Kochplattentypen mit dem Fokus Energieeffizienz (Physik)
    (Nils P., betreut von E. Siegert)
Nominierung zur Bayerischen Forscherschule

Gab es auch ein besonderes Zeichen der Wertschätzung für unsere Schule?

Ja! Wir wurden erst einmal ganz offziell zur „Bayerische Forscherschule des Jahres 2024“ nominiert. Dies alleine ist bereits eine  Auszeichnung des Sponsorpools von Jugend forscht Bayern und würdigt Schulen für herausragendes Engagement im MINT-Bereich. Ob wir den begehrten Titel tatsächlich erwerben können, wird sich im Juni/Juli 2024 zeigen. Voraussetzungen für unsere Nominierung waren:

  • Wettbewerbserfolge in den letzten 5 Jahren (auch überregional: letztes Jahr Max W.)
  • Schlüssiges MINT-Konzept der Schule (bei uns das Forscherklassen-Konzept 8/9 im NTG-Zweig).
  • Nachhaltigkeit der Förderung der Schülerinnen und Schüler in den letzten 5 Jahren: gegeben
Womit genau haben sich die prämierten Arbeiten beschäftigt?

JF = Jugend forscht
SE = Schüler experimentieren

 

Nikita P., Regionalsieg Physik (1. Platz im Regionalwettbewerb), Sonderpreis plusMINT für Kreativität in der Physik, SE:
Forschung an der Grätzel-Zelle Technologie (Physik)
Heute sind alternative und nachhaltige Energiequellen zu einem der wichtigsten Themen geworden. Derzeit dominieren die Silizium-Solarzellen den Markt. Viele wissen aber nicht, dass es eine naturnähere Art der Solarzellen gibt - die Grätzel-Zelle. Diese Solarzelle funktioniert mittels eines Prozesses, der der Photosynthese ähnelt. Die Farbstoffmoleküle werden mithilfe von Licht angeregt, so setzen sie ihre Elektronen frei. Die Elektronen leisten Arbeit und kommen durch die Elektrolyse zurück ins Farbstoffmolekül. Das Ziel war so eine Grätzel Zelle zu bauen, ihre Effizienz, die effektivsten Parameter herauszufinden und entstehende Probleme zu lösen.  

Kaja D., Lara D. , Caroline P., Regionalsieg Chemie (1. Platz im Regionalwettbewerb), SE:
Veränderung der Chlorophyllformel, um die Photosynthese effektiver zu machen (Chemie)
In diesem Projekt versuchten die Drei die Formel von Chlorophyll so zu verändern, dass die Photosynthese effektiver wird. Dafür experimentierten sie mit unterschiedlichen Metall-Ionen, wie zum Beispiel Zinn-Ionen o.ä. Das Magnesium-Ion aus dem Chlorophyllmolekül wurde hierbei entfernt. Bei den neuen Metallkationen ist es besonders wichtig, dass sie einen ähnlichen Ionenradius und möglichst eine höhere Ionenladung haben, als das ursprüngliche Magnesium 2+. Durch das Ändern des Metall-Ions erhoffte sich die Gruppe, dass die Pflanzen auch das grüne Licht bei der Photosynthese nutzen können und diese dadurch schneller und effizienter wird. Bisher weist Chlorophyll hier eine "Grünlücke" auf! Dadurch sollte man häufiger im Jahr ernten können, sodass mehr Menschen mit den geernteten Lebensmitteln ernährt werden könnten.  

Enrica D., Diana D., 2. Platz im Regionalwettbewerb Chemie, - Sonderpreis Umwelttechnik SE
Ökotoxikologische Untersuchung zur Empfindlichkeit von Wasserflöhen gegenüber Sonnencreme (Biologie)
Die beiden testeten anhand von realistischen Konzentrations-Werten, wie Wasserflöhe auf verschiedene Konzentrationen an Sonnencreme in Wasser reagieren und schätzten ab, wie sich die Ergebnisse auf die Zukunft von Süßwassergewässern auswirken könnten.  

Levi J., Lennart A., Sirinya B., 2. Platz im Regionalwettbewerb Chemie, JF:
InnovAlloy (Chemie)
In ihrem Projekt ging es um die Herstellung einer neuen, also im Internet nicht auffindbaren, Legierung aus den Metallen Bismut, Indium, Zink und Zinn in einem Massenverhältnis von 1 :1 : 1: 1 und darum die Probleme, die bei der Herstellung jener Legierung aufgetreten sind, zu bewältigen. Dafür mussten die Drei verschiedene Abänderungen bei den jeweiligen Versuchen anwenden, um das erwünschte Ergebnis zu erhalten. Zudem wurden gewisse Stoffeigenschaften, wie zum Beispiel Dichte, Mohshärte, Aussehen, Wärmeleitfähigkeit, Stromleitfähigkeit und die theoretische Position in der Redoxreihe untersucht. Als Ausblick wurden mögliche Verwendungszwecke durchdacht.  

Philipp J., Alexander M., - Sonderpreis AIRBUS Flugzeugmodell A320, SE:
A.S.C. (Technik)
E-Autos sind mittlerweile sehr im Trend. Der ""Tesla" gilt als ein fortschrittliches Elektroauto, vor allem was das autonome Fahren angeht. Die Gruppe hatte sich entschlossen, ein Projekt zum Thema autonomes Fahren anzugehen und damit verbundene Herausforderungen zu untersuchen. Da Beide einen sogenannten Lego Mindstorms EV3 Stein besitzen, dachten sie sich, dass dies ein gutes Experimentierumfeld wäre. Außerdem hatten sie einen Raspberry Pi zuhause, welchen sie verwenden wollten, aber im Endeffekt nicht genutzt haben. Zum Programmieren des Roboters haben sie die EV3-Software LEGO MINDSTORMS EV3 Home genutzt.  

Philipp L., Arthur E., 3. Preis Arbeitswelt, SE:
Wie wirkt sich Musik auf die Konzentration eines Menschen aus? (Arbeitswelt)
In diesem Projekt ging es darum wie sich Musik auf die Konzentration auswirkt, das heißt ob sie die Konzentration steigert oder verringert. Die Gruppe plante einen Konzentrationstest aus dem Medizinertest zu nehmen, und dann 10 Leute in einen Raum zu setzen, die alle den selben Test bekommen, dann eine Musikbox aufstellen und eine von zehn verschiedenen Musikrichtungen abspielen. Dies machten sie an 10 unterschiedlichen Tagen, da sich die Konzentration verringert, wenn man zwei Konzentrationstests hintereinander macht.

Wettbewerbsrunde 2023

Erfolge

Welche Preise wurden denn gewonnen?

Alle vier Gruppen waren sehr erfolgreich und belegten einen ersten Platz, einen zweiten Platz und zwei dritte Plätze. Zusätzlich wurden Sonderpreise an unsere Schüler:innen verteilt.
 

Lief der Wettbewerb in einer Folgerunde weiter?

Der Gewinner des 1. Preises in der Sparte Technik/ Schüler experimentieren mit dem Thema APURA hat uns am 30./31.3.2023 beim Landesfinale in Regensburg vertreten. Er konnte hier – nach einer umfangreichen Überarbeitung und Erweiterung seines Wettbewerbsbeitrages – in der Sparte „Schüler experimentieren“ einen Sonderpreis für Rundfunk- Fernseh- und Informationstechnik erringen.

Wettbewerbsthemen

Am 2.3.2022 fand der Regionalwettbewerb im Großraum München – wieder in Präsenz wie in früheren Jahren – bei der EADS in Ottobrunn, statt.

Folgende Themen wurden eingereicht:

- A.S.I.M.U:
Automated System Information Mesasuring Unit – Wieviel Potential steckt im autonomen Fahren?

- Eine farbenfrohe Welt
Untersuchung verschiedener natürlicher Farbstoffe

- APURA:
Automated power usage reduction assistent – ein automatisiertes System um verhaltenabhängig Energieeinsparpotentiale zu identifizieren

- Luftbasierende Pflanzenexperimente:
Experimente mit Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxid-Sensoren

Wettbewerbsrunde 2021

Erfolge

Die Schülerinnen und Schüler der Forscherklasse 9, die das Forscherklassen-Projekt weiterführen, sind dieses Jahr besonders motiviert!
Trotz der Corona-Pandemie wurden an vielen Montagen recht lange (von 13.45 Uhr bis ca. 16.30 Uhr) experimentiert. Teilweise auch noch zusätzlich an Freitagen und einem Dienstag in einem ähnlichen Zeitfenster. Die Zeit des Lockdowns über die Weihnachtsferien wurde intensiv zum Anfertigen und steten Verbessern der Forscher-Arbeit genutzt.

Am 25.2.2021 fand dann die Siegerehrung des Regionalwettbewerbs "Jugend forscht" (München-Süd) in einer Videokonferenz statt:
Die Schüler*innen konnten drei dritte Plätze (Team Götterspeise, Teilnehmerin Lockstoffe, Teilnehmer Repellents) und sogar einen zweiten Platz (Teilnehmer Flaschenrakete) + Sonderpreis erringen.

Wir gratulieren ganz herzlich zu diesen Erfolgen!
Die Hinweise der Jury sind im Idealfall der Ausgangspunkt für eine Fortführung der Projekte in der nächsten Wettbewerbsrunde sein.

Dokumentiert wurden die Erfolge in zwei Zeitungsartikeln, die in der SZ und im Münchner Merkur erschienen und im Netz verfügbar sind:

Zusammenarbeit mit einem Erfinderbüro

In der Wettbewerbsrunde 2021 unterstützt uns Herr Frank Haferkorn. Der diplomierte Physiker leitet das Erfinderbüro OatGrain-InnovationS (kurz: OGIS) und wurde mehrfach online zugeschaltet, um die Schülerinnen und Schüler bei ihren Forscherarbeiten zusätzlich zu beraten. Insbesondere auch rund um das Thema "Götterspeise - 4. Aggregatzustand" hat er viele hilfreiche Ideen.

Wettbewerbsthemen

Untersuchungen zum Aggregatzustand "glibberig" mit Hilfe von "Götterspeise"

In diesem Projekt soll untersucht werden, welche Eigenschaften regulär erzeugte "Götterspeise" hat. Und wie sich diese Eigenschaften verändern lassen. Grundlage der Untersuchungen ist die praktische Arbeit im Labor, um Herausfinden wie sich der Zustandswechsel beeinflussen lässt.

Untersuchen der Abhängigkeit der Stärke von Explosionen von Außenfaktoren

In diesem Projekt soll untersucht werden, auf welche Art und Weise sich die Stärke einer einfachen Alkan-Luft-Explosion beeinflussen lässt. Hierzu wird die sog. "Flaschenrakete" genutzt. Ein Alkan-Luft-Gemisch wird piezoelektrisch gezündet und eine Flasche, die zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist, wirkt als "Rakete", die senkrecht in die Luft fliegt. Wenn man die Steighöhe der Rakete experimentell bestimmt/ misst, hat man ein Maß für die Heftigkeit der chemischen Reaktion. Gleichzeitig soll die Explosion mit einer speziellen Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt und ausgewertet werden. Dieser Versuch wird ausschließlich unter Aufsicht einer Lehrkraft/ des Projektbetreuers durchgeführt. Um herauszufinden, wie hoch die Rakete mit verschiedenen Gemischen fliegt, ist ein kleiner, leichter, mobiler Höhensensor (der sich mit dem iPad koppeln bzw. auslesen lässt) geschickt. Der Förderverein des Gymnasiums Neubiberg hat ganz aktuell die Anschaffung eines solchen Sensors zu 100% gefördert!

Untersuchungen zu Repellents gegen Insekten

In diesem Projekt soll untersucht werden, auf welche Art und Weise sich Mücken bzw. Fliegen (als Modellobjekte) vertreiben lassen. Neben Substanzen wie ätherischen Ölen, Rosmarin und Lavendel sollen auch Gase sowie z.B. Töne im Bereich des Ultraschalls untersucht werden. Auch Farben können unterschiedliches Verhalten auslösen. Dazu sollen Gemeine Schmeißfliegen (Calliphora spec.) gezüchtet und auf ihr Verhalten hin untersucht werden. Grundlage der Untersuchungen ist ein passend gebauter Versuchsbehälter.

Untersuchungen zu Lockstoffen für Insekten

In diesem Projekt soll untersucht werden, auf welche Art und Weise sich Mücken bzw. Fliegen (als Modellobjekte) anziehen lassen. Neben Substanzen wie Zuckerlösungen, Honig, Schweißgerüchen und Fleischduft sollen auch Gase wie Kohlenstoffdioxid sowie z.B. Töne untersucht werden. Auch bunte Farben können ein unterschiedliches Verhalten auslösen. Hierzu sollen Gemeine Schmeißfliegen (Calliphora spec.) gezüchtet und auf ihr Verhalten hin untersucht werden. Grundlage der Untersuchungen ist auch hier ein passend gebauter Versuchsbehälter.

"Elefanten-Zahnpasta" und die Auswirkungen der Reaktionsstärke

Hier soll Wasserstoffperoxid mit Spülmittel, Wasser und Kaliumiodid reagieren. Diese Reaktion wird aufschäumen. Die Reaktion wird in einem Gefäß durchgeführt und es soll die Abhängigkeit der Gefäßform untersucht werden. Interessant wäre, wie die Gefäßform sein müsste, damit der größte mögliche Druck aufgebaut wird, was dazu führen sollte, dass der Schaum aus der Flasche stärker entweicht.

Wettbewerbsrunde 2020

Wettbewerbsthemen

In Schuljahr 2019/2020 hatten wir - ausschließlich mit SchülerInnen der Forscherklasse 9 - folgende Themen am Start:

Bereich Umwelt:

  • Untersuchungen zur Bindung von Kohlenstoffdioxid und Freisetzung von Sauerstoff

Bereich Chemie:

  • Methanisierung und Biodieselherstellung im Vergleich
  • Treibhausgase in der Atmosphäre - Untersuchungen zur Klimaschädlichkeit von Methan und Kohlenstoffdioxid
  • Untersuchungen zu Zink-Luft-Batterien

Bereich Mathematik/Informatik:

  • Entwicklung eines Pipettierroboters mithilfe von LEGO Mindstorms

Wettbewerbsrunde 2017

Erfolge

Die SchülerInnen des Gymnasiums Neubiberg waren in der Vergangenheit bei Jugend forscht auch erfolgreich. So konnten sechs 2. und 3. Plätze beim Regionalwettbewerb 2017 erreicht werden.

Wettbewerbsthemen

Mit folgenden Themen sind wir angetreten:

Bereich Biologie:

  • Experimente rund um Zellatmung und Photosynthese mit Hilfe der EcoZone-Apparatur
  • Auswirkungen von Stoffen in Energy-Drinks auf den menschlichen Körper
  • Untersuchung des Blutdrucks in Zusammenhang mit dem Tagesablauf eines Menschen und Entwicklung von Ansätzen zur Gesundheitsprophylaxe im Umfeld Schule
  • Untersuchung von Imprägniersprays auf deren Umweltverträglichkeit mit Hilfe von Leuchtbakterien und Hefen
  • Experimente rund um die Photolumineszenz am Beispiel von Fluorescein und Aeculin
  • Gewässeruntersuchung am Beispiel des Hachinger Baches und eines stehenden Gewässers
  • Auswirkungen von Schwermetall Ionen auf pflanzliche Organismen insbesondere deren Photosynthese am Beispiel Kupfer

Bereich Chemie:

  • Aufbau und Optimierung einer elektrochemischen Farbstoffsolarzelle dargestellt am Beispiel der Grätzelzelle
  • Das „Power-to-Gas“-Konzept als Möglichkeit zur Speicherung erneuerbarer Energien
  • Bau und Untersuchung des an den Universitäten Wuppertal und Köln neu entwickelten „Organic Photo Electronics“-Koffers mit Schwerpunkt auf der organischen Photovoltaikzelle
  • Chemische Experimente rund um molekulare Schalter am Beispiel des Spiropyrans
  • Optimierter Bau und Untersuchung einer organischen Leuchtdiode
  • Optimierung der Leistung von Lithium-Ionen Akkumulatoren mit Schwerpunkt Graphitmienen/-folien und LiC6
  • Modellhafte Entwicklung von Möglichkeiten der Energieeinsparung am Beispiel der neu entwickelten "Smart Windows"
  • Polarimetrische Untersuchungen von wässrigen Lösungen

Bereich Technik:

  • Automatisierung der Methanisierung beim Power-to-Gas-Konzepts