Landesinstitut für Pädagogik und Medien Saarland
Landesinstitut für Pädagogik und Medien

Streng geheim- mit Geheimtinten
(Thema 2002/03)

Hier das Siegerteam in der Klassenstufe 9:


(Gymnasium am Stadtgarten Saarlouis)

 Die Aufgabenstellungen:

Eine Schweizer Firma bietet über das Internet eine Geheimtinte an. Kann man so etwas nicht selbst herstellen? Was haben Banküberweisungsformulare mit Zaubertinten gemeinsam? Dieses und weitere Rätsel von geheimen Tinten, Durchschreibformularen und Kassenbons sollst du in dieser Aufgabe erforschen.

Hinweis: Zur Lösung dieser Aufgabe benötigst du:
Malven- oder Hibiskustee, Zitronensäure, Natron, verschiedene Durchschreibformulare ohne Kohlepapier (z. B. Banküberweisungen, Formulare für Postpakete, verschiedene Kassenbons aus sehr glattem Papier mit dunkler Schrift), einen spitzen Gegenstand (z. B. Stricknadel, leere Kugelschreibermine), dünne Pinsel usw.

1. Geheimtinte
Schreibe mit konzentrierter Zitronensäurelösung (viel Säure in wenig Wasser) und konzentrierter Natronlösung auf je 2 Blätter und lasse die Schrift gut trocknen.

1.1 Bestreiche zwei unterschiedliche Schriftproben mit starkem Malven- oder Hibiskustee
1.2 Bügele die beiden anderen Schriftproben mit einem sehr heißen Bügeleisen. (Lege zum Schutz des Bügeleisens ein Tuch dazwischen.)

2. Geheimnisvolle Formulare
Mit folgenden Versuchen sollst du zwei verschiedene Durchschreibformulartypen herausfinden. (Drücke beim Schreiben jeweils fest auf.)
2.1 Schreibe jeweils mit einem spitzen Gegenstand ein Wort auf das Original der Durchschreibformulare und betrachte die Durchschrift auf der Kopie.
2.2 Trenne Original und Kopie, drehe die Oberseite des Originals nach unten, lege es wieder auf die Kopie und wiederhole die Beschriftung.
2.3 Trenne Original und Kopie, drehe die Oberseite der Kopie nach unten, lege das Original wieder auf die Kopie und wiederhole die Beschriftung.
Hast du zwei unterschiedliche Formulartypen ausfindig gemacht? Dann kannst du mit jedem Formulartyp folgende weiteren Versuche durchführen:
2.4 Lege von jedem Typ ein Original auf ein weißes Blatt Papier. Schreibe an zwei Stellen jeweils einige Worte. Bestreiche nun die Stellen des weißen Papiers, die du beschriftet hast, mit Zitronensäurelösung bzw. Natronlösung.
2.5 Wiederhole die Untersuchungen an der Schrift auf den Kopien aus 2.1.

3. Geheimnisvolle Kassenbons
3.1 Schreibe mit einem spitzen Gegenstand auf der Oberseite des Kassenbons.
3.2 Bügele eine Ecke des Bons mit einem heißen Bügeleisen (Lege auch hier wieder zum Schutz ein Tuch dazwischen.)
Sollte nichts zu entdecken sein, musst du auf die Suche nach anderen Kassenbons gehen.

Zusätzlich für Klassenstufe 9: 4. Erklärungen
4.1 Erkläre die Unterschiede der beiden Fonnulartypen bei Versuch 2.1. 4.2 Finde eine Erklärung für das Sichtbarwerden der Schrift in Versuch 1.

Informationen zum Thema findest du auch im Internet:
z. B. unter www.bayer.de/de/bayer/schule/pdf/farbstoffe.pdf

 

 

Hier die Siegerarbeit in der Klassenstufe 9:

(Das Original liegt als schriftliche Ausarbeitung (Schnellhefter) vor und wurde lediglich aus Gründen der Präsentation in eine HTML-Datei umgewanelt.)


1. Geheimtinte

1.1
Versuchsaufbau:


Durchführung: Wir mischen destilliertes Wasser mit Zitronensäure und stellen eine gesättigte Lösung her. (Anmerkung: Alle gesättigten Lösungen haben wir hergestellt, indem wir destilliertes Wasser bis ca. 50°C erhitzt haben. In dieses warme Wasser haben wir dann solange Natron bzw. Zitronensäure aufgelöst, bis ein Bodensatz entstanden ist. Nach dem Abkühlen erhalten wir dann eine gesättigte Lösung.) Danach beschriften wir ein weißes Blatt mit dieser Lösung und lassen es gut trocknen. Nachdem die Schriftprobe getrocknet ist, bestreichen wir sie mit starkem Hibiskustee.

Beobachtung: Die Schriftprobe wird sichtbar und färbt sich rosa.



Ergebnis: Kommt Zitronensäure in konzentrierter Form mit starkem Hibiskustee in Berührung, so färbt sie sich rosa und wird dadurch sichtbar.

 

Versuchsaufbau:


Durchführung: Wir mischen destilliertes Wasser mit Natron und stellen eine gesättigte Lösung her. Danach beschriften wir ein weißes Blatt mit dieser Lösung und lassen es gut trocknen. Nachdem die Schriftprobe getrocknet ist, bestreichen wir sie mit starkem Hibiskustee.

Beobachtung: Die Schriftprobe wird sichtbar und färbt sich gelbgrün.


Ergebnis: Kommt Natron in konzentrierter Form mit starkem Hibiskustee in Berührung, so färbt sie sich grün und wird dadurch sichtbar.

 

1.2
Versuchsaufbau:


Durchführung: Mit der in Versuch 1.1 verwendeten Zitronensäure beschriften wir ein zweites Mal ein weißes Blatt und lassen es gut trocknen. Danach bügeln wir es mit einem sehr heißen Bügeleisen.

Beobachtung: Die Schriftprobe färbt sich ocker-gelb.


Ergebnis: Kommt Zitronensäure mit starker Hitze in Berührung, so färbt sie sich ocker-gelb und wird dadurch sichtbar.

 

Versuchsaufbau:


Durchführung: Mit der in Versuch 1.1 verwendeten Natronlösung beschriften wir ein zweites Mal ein weißes Blatt und lassen es gut trocknen. Danach bügeln wir es mit einem sehr heißen Bügeleisen.

Beobachtung: Die Schriftprobe färbt sich pfirsichfarben.


Ergebnis: Kommt Natronlösung mit starker Hitze in Berührung, färbt sie sich pfirsichfarben und wird dadurch sichtbar.

 

Zusatzversuch:

Versuchsaufbau:




Durchführung: Wir nehmen 2 Stücke weißen Leinenstoff und bestreichen sie jeweils mit konzentrierter Natronlösung ("MPG") und Zitronensäure ("SGS"). Dann bügeln wir beide mit einem sehr heißen Bügeleisen. Hiermit wollen wir herausfinden in wie fern der Versuch 1.2 vom Material abhängt.

Beobachtung: Die Zitronensäure und die Natronlösung reagieren wie in Versuch 1.2.




Ergebnis: Der Versuch zeigt , dass sich Stoff genauso verhält wie Papier.

 

2. Geheimnisvolle Formulare

2.1
Versuchsaufbau:


Durchführung:
Wir nehmen ein Überweisungsformular und schreiben mit einer Nagelfeile den Namen "Lauer" darauf.

Beobachtung: Auf der Kopie ist der Name deutlicher zu erkennen als auf dem Original.

Ergebnis: Das Formular ist mit Farbkapseln beschichtet, die die Schrift sichtbar werden lässt.

 

Versuchsaufbau:

Durchführung: Wir nehmen ein anderes Überweisungsformular und schreiben mit einer Nagelfeile den Namen "Wassong" darauf.

Beobachtung: Auch hier ist der Name auf der Kopie deutlicher erkennbar als auf dem Original.

Ergebnis: Dieses Formular ist ebenfalls mit Farbkapseln versehen, die die Schrift sichtbar werden lassen.

 

2.2
Versuchsaufbau

Durchführung: Wir trennen Original und Kopie voneinander und drehen die Oberseite des Originals nach unten. Dann legen wir es wieder auf die Kopie und schreiben "Sabrina" darauf.

Beobachtung: Der Name "Sabrina" ist deutlich auf der Kopie erkennbar.

Ergebnis: Bei diesem Formulartyp müssen sich die Farbkapseln auf der Kopie befinden, da die Schrift sonst nicht auf der Kopie erkennbar gewesen wäre.

 

Versuchsaufbau:

Durchführung: Wir trennen Original und Kopie voneinander und drehen die Oberseite des Originals nach unten. Dann legen wir es wieder auf die Kopie und schreiben "Katrin" darauf.

Beobachtung: Der Name "Katrin" ist auf der Kopie nicht erkennbar.

Ergebnis: Bei diesem Formulartyp befinden sich die Farbkapseln nicht auf der Kopie, da die Schrift sonst sichtbar gewesen wäre.

 

2.3
Versuchsaufbau

Durchführung: Wir trennen Original und Kopie voneinander und drehen die Oberseite der Kopie nach unten. Dann legen wir das Original wieder auf die Kopie und schreiben den Namen "Sabrina" darauf.

Beobachtung: Auf der Rückseite der Kopie ist nichts erkennbar.

Ergebnis: Die Farbkapseln befinden sich bei diesem Formulartyp nicht auf der Rückseite des Originals, da die Schrift ansonsten erkennbar gewesen wäre.

 

Versuchsaufbau:

Durchführung: Wir trennen Original und Kopie voneinander und drehen die Oberseite der Kopie nach unten. Dann legen wir das Original wieder auf die Kopie und schreiben die Zahl "500" darauf.

Beobachtung: Die Zahl ist auf der Rückseite der Kopie deutlich erkennbar.

Ergebnis: Bei diesem Formulartyp befinden sich die Farbkapseln auf der Rückseite des Originals. Deswegen wird bei diesem Versuch die Schrift erkennbar.

Zusammenfassendes Ergebnis: Durch diese Versuche haben wir herausgefunden, dass sich auf Überweisungsformularen Farbkapseln befinden. Zusätzlich haben wir festgestellt, dass sich diese entweder auf der Kopie oder auf dem Original befinden können, jedoch nicht auf beiden verwendet werden. Wenn man die Durchschreibformulare auf gewöhnliche Art und Weise benutzt, so macht es keinen Unterschied, wo sich die Kapseln befinden.

 

2.4
Versuchsaufbau:


Durchführung: Wir legen die Originale der in Versuch 2.2 und 2.3 herausgefundenen Formulartypen auf ein weißes Blatt und schreiben einmal "Zitrone" und einmal "Katrin" darauf. Dann bestreichen wir das Wort "Zitrone" mit Zitronensäure und den Namen "Katrin" mit Natronlösung (nur Ergebnis dokumentiert).

Beobachtung: Die Schrift kommt deutlicher hervor und wird lesbarer.




Ergebnis: Bei diesem Versuch befinden sich die Farbkapseln auf der Rückseite des Originals. Die Verbesserung der Sichtbarkeit der Schrift nach der Behandlung mit Zitronensäure bzw. Natron lässt darauf schließen, dass es sich bei Durchschreibpapier um ein System aus einem mit Farbkapseln beschichteten Papier und einem Gegenpapier, das basisch oder auch sauer eingestellt sein muss, handelt. Da beide Versuche zu einer bessern Lesbarkeit führten, war es uns nicht möglich eindeutig zu bestimmen, wie das Gegenpapier beschichtet ist. Eine nachträgliche Überprüfung mit Indikatorlösung auf der Oberfläche der Kopie ergab eine saure Reaktion.


Bei dem 2. Formulartyp, bei dem sich die Farbkapseln auf der Kopie befinden, konnten wir keine sichtbaren Veränderungen auf dem Papier feststellen. Dies wird klar, wenn man berücksichtigt ,dass sich in diesem Fall keine Farbkapseln auf der Rückseite des Originals befinden. Die Kapseln können sich somit nicht auf das Papier abdrücken.

 

2.5
Versuchsaufbau



Durchführung: Wir wiederholen den Versuch 2.4 an der Schrift auf den Kopien aus 2.1.

Beobachtung: Wir können eine leichte Grünfärbung feststellen, wenn wir auf den Namen "Sabrina" Zitronensäurelösung streichen. Nach einiger Zeit verblasst die mit Natron behandelte Schrift.




Ergebnis: Bei diesem Versuch befinden sich die Farbkapseln auf der Kopie. Durch das Beschreiben mit der Nagelfeile zerplatzen die Farbkapseln. Die Sichtbarkeit wird durch die Behandlung mit Zitronensäure verbessert , weil die Säure mit dem Farbstoff der Kapseln reagiert. Normalerweise wird dieser Vorgang durch das saure Gegenpapier ausgelöst, wie bereits im vorigen Versuch beschrieben. Der Versuch zeigt auch, dass die Kapseln sehr säureresistent sind, weil sich nur die Schriftzüge verfärben. Die Behandlung mit Natronlösung führt zum Verblassen des Schriftzugs.

Bei dem 2. Formulartyp, bei dem sich die Farbkapseln auf dem Original befinden, konnten wir keine sichtbaren Veränderungen auf dem Papier feststellen.

 

3. Geheimnisvolle Kassenbons

3.1+3.2
Versuchsaufbau:


Durchführung
: Wir nehmen den Kassenbon und schreiben mit einer Nagelfeile das Wort "Chemie" darauf. Danach bügeln wir den Bon mit einem sehr heißen Bügeleisen.

Beobachtung: Der Kassenbon färbt sich dunkel lila-schwarz. Die Schrift verfärbt sich nicht. Sie bleibt weiß.


Ergebnis: Kassenbons bestehen aus Thermopapier und reagieren, indem sie schwarz werden, wenn sie mit Wärme in Berührung kommen. Die Schrift bleibt weiß, weil sie in das Papier hineingedrückt wurde und nicht direkt in Berührung mit dem Bügeleisen und damit nicht direkt in Berührung mit der Wärme kommt.

 

4. Erklärungen

4.1
Der Unterschied zwischen den beiden Formulartypen ist, dass sich die Farbkapseln einmal nur auf dem Original und einmal nur auf der Kopie befinden. Durch den Druck der Kugelschreiberspitze auf das Original zerplatzen die noch unsichtbaren Kapseln. Wenn diese dann mit dem beschichteten Papier der Kopie in Verbindung kommen werden sie grau und damit sichtbar.



Quelle: www.chemieunterricht.de Prof. Blumes Medienangebot: Papier

4.2
Bei Versuch 1.1 dient der Hibiskustee als Indikator und zeigt durch die Farben grün und rosa, dass Natron (grün) eine Lauge und Zitronensäure (rosa) eine Säure ist (Säure-Base-Indikator)
Bei Versuch 1.2 (Zitronensäure, erhitzen auf etwa 200 °) zersetzt sich die Zitronensäure. Dabei nimmt sie eine braun - gelbe Farbe an.
Der Verkohlungsprozess von Papier beginnt erst bei höheren Temperaturen. Durch kontrolliertes Erhitzen kann also die Schrift sichtbar gemacht werden.
In dem gleichen Versuch mit Natron (Natriumhydrogencarbonat) zerfällt Natron in Natriumcarbonat, Wasser und Kohlendioxid (zwischen 50° bis 100°C). Bei dem Zersetzungsprozess wird das Papier durch die starke alkalische Reaktion angegriffen und verfärbt sich. Zur Untermauerung dieser Theorie haben wir ein Stück Marmor mit Natronlösung bestrichen und anschließend stark erhitzt. Eine Verfärbung wurde nicht sichtbar. Der Marmor wurde durch die alkalische Reaktion nicht angegriffen.

Versuchsaufbau:


Durchführung:
Wir halten ein Stück rotes Lackmuspapier in die Natronlösung um zu testen, ob es sich wirklich um eine Lauge handelt und der Hibiskustee als Indikator dient.

Beobachtung: Das Lackmuspapier färbt sich blau.

Ergebnis: Bei unserer Lösung handelt es sich tatsächlich um eine Lauge.

 

Versuchsaufbau:


Durchführung:
Nun möchten wir auch testen, ob es sich bei unserer Zitronensäurelösung um eine Säure handelt und auch hier der Hibiskustee als Indikator dient. Dazu halten wir ein Stück blaues Lackmuspapier in die Lösung,

Beobachtung: Das Lackmuspapier färbt sich rosa.


Ergebnis: Bei unserer Lösung handelt es sich um eine Säure.

 

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