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Version vom 12. Oktober 2022, 16:34 Uhr

Auch im Mund unserer Patienten können ungewollt elektrochemische Prozesse ablaufen! Das kann dann passieren, wenn verschiedene Legierungen bei einem Patienten verwendet worden sind. Auch Löcher in Kronen oder Brücken oder Spalten zwischen Kunstoff- und Metallanteilen können Auslöser solcher Prozesse sein.

Arbeitsauftrag 1

Baue eine Zitronenbatterie um zu simulieren, was passiert, wenn verschiedene Metalle im einem Elektrolyten leitend verbunden sind! Dazu benötigst du eine (möglichst saftige) Zitrone, ein Stück Eisen (z.B. einen Nagel), ein Stück Kupfer und ein Spannungsmessgerät. Den Aufbau kannst du auf dem Bild oben erkennen.
Protokolliere den Versuchsaufbau skizzenhaft.
Versuche das beobachtete Ergebnis mit Hilfe der Wikipediaartikel "Zitronensäure" und "Spannungsreihe" zu erklären.
Falls dein Mittelstufen-Chemie-Wissen nicht mehr ganz so präsent sein sollte, schaue dir ergänzend das Video zum Thema Redox-Reaktionen an und reaktiviere deine Kenntnisse zur der Redox-Reaktion. Welches Metall deiner Zitronenbatterie wird oxidiert, welcher wird reduziert? Ergänze dies in deiner Versuchsskizze.

Falls du den Versuch nicht durchführen kannst, hilft dir der Link zu Zitronenbatterie und das Youtube-Video zur Zitronenbatterie (s. unten).

Arbeitsauftrag 2

Dein Opa hat neuen Zahnersatz bekommen. Es handelt sich um eine partielle Prothese mit vier angelöteten Teleskopen. Er beklagt sich bei dir über einen metallischen Geschmack im Mund.

Versuche anhand deiner bisherigen Erkenntnisse, die du zur Zitronenbatterie gewonnen hast und des Wikipediaartikels über Kontaktkorrosion zu erklären, was im Mund deines Opas passiert. Welche Rolle spielt der Speichel in seiner Zusammensetzung? Einen weiteren Hinweis bietet das Video zur Autoprotoyse des Wassers (nur die Erkenntnisse beachten, die Rechnungen sind für unsere Aufgabenstellung nicht relevant)

Wie hätte das Problem vermieden werden können?

Level 1

Level 2-3

Level 4

Dieser Artikel ist leider nicht mehr online: Fachinformation zur Korrosion bei metallhaltigem Zahnersatz

Daher habe ich diesen Artikel gefunden, der ähnliche Hinweise gibt: METALLE IN DER ZAHNHEILKUNDE

Arbeitsauftrag 3 - Für fortgeschrittene "Chemiker" ;-)

Das erste Fallbeispiel in diesem Artikel (leider nicht mehr online) hat den Titel "Durch Gussfehler bedingte Spaltkorrosion".

Hier eine vereinfachte Zusammenfassung des Fallbeispiels:

Die Kaufläche einer Konstruktion aus einer Co-Cr-Legierung zeigt einen leichten Einbruch der Oberfläche. Darunter befindet sich ein Lunker, der in Folge des Aufbrechens der Oberfläche mit Wasser gefüllt wurde. Dies entspricht einer klassischen Spaltkorrosionssituation. Die Außenfläche der Konstruktion wird immer mit frischem Speichel umspült. Zunächst kommt es zur Bildung einer Oxidschicht (Passivierungsschicht) im Inneren des Lunkers. Dies allerdings zur Folge hat, dass dadurch der pH Wert im Lunker absinkt, also saurer wird. Dies wiederum führt dazu, dass die Oxidschichtstabilität abnimmt und die Passivschicht aufgelöst wird. Die Anreicherung von Salzen in dem Lunker führt zu einem chemischen Verdünnungsprozess, durch den Wasser aus der äußeren Umgebung in den Lunker diffundiert und gelöste Metallionen aus dem Lunker herausgeschwemmt werden. Durch den direkten Kontakt zur Schleimhaut kommt es dort zu einer lokalen Aufnahme mit der Folge der Rötung oder gar allergenen Reaktion auf die freigesetzten Metallionen, in diesem Fall Kobalt-Ionen. Die Ursache war ein Gussfehler, der durch den Einsatz von CAD/CAM gefrästen Strukturen minimiert oder sogar verhindert werden kann.

Aufgabe: Versuche, die beschriebene Spaltkorrosion mit Hilfe einer Gra-fiz oder eines Comics darzustellen!

Wenn du rund ums Thema Korrosion alles ganz genau wissen willst, dann beschäftige dich mit diesem Artikel der [http://www.deguz.de/startseite.html Deutschen Gesellschaft für Umwelt-ZahnMedizin. Dieser Artikel ist leider nicht mehr online.

Daher habe ich diesen Artikel gefunden, der ähnliche Hinweise gibt: METALLE IN DER ZAHNHEILKUNDE

Die Chemie der Korrosion auf ganz hohem Niveau:

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-__TOC__
+[[Bild:Zitronenbatterie.png|left]]Auch im Mund unserer Patienten können ungewollt elektrochemische Prozesse ablaufen! Das kann dann passieren, wenn verschiedene Legierungen bei einem Patienten verwendet worden sind. Auch Löcher in Kronen oder Brücken oder Spalten zwischen Kunstoff- und Metallanteilen können Auslöser solcher Prozesse sein.
-{{Vorlage:Handlung_1|
-Viele Dentallabore nutzen ein Glänzbad. In einem Dentallabor arbeitet der Azubi Kay.
-Als Kay den Auftrag bekommt eine Modellgussprothese herzustellen geht er vor wie er es gelernt hat. Um die Oberfläche zu glätten hängt Kay den Modellguss in ein Glänzbad und stellt das Glänzbad an. Als Kay den Modellguss nach einigen Minuten wieder herausnimmt muss er feststellen, dass der Modellguss nicht mehr richtig anliegt.
-}}
-{{Vorlage:Handlung_2|
-Kay hat offensichtlich ein Problem. Beschreibt das Problem und überlegt gemeinsam welches Wissen Kay benötigt, um das Problem zu lösen.
-[[Datei:ICON LS Moodle.png|left|40px]] Nutzt dazu die ''Kartenabfrage Information'' in Moodle.
+<div {{Arbeitsblatt}}>
+'''Arbeitsauftrag 1'''
-}}
+# Baue eine '''Zitronenbatterie''' um zu simulieren, was passiert, wenn verschiedene Metalle im einem Elektrolyten leitend verbunden sind! Dazu benötigst du eine (möglichst saftige) Zitrone, ein Stück Eisen (z.B. einen Nagel), ein Stück Kupfer und ein Spannungsmessgerät. Den Aufbau kannst du auf dem Bild oben erkennen.
+# Protokolliere den '''Versuchsaufbau''' skizzenhaft.
+# Versuche das beobachtete Ergebnis mit Hilfe der Wikipediaartikel [http://de.wikipedia.org/wiki/Zitronens%C3%A4ure "Zitronensäure"] und [http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsreihe "Spannungsreihe"] zu erklären.
+# Falls dein Mittelstufen-Chemie-Wissen nicht mehr ganz so präsent sein sollte, schaue dir ergänzend das Video zum Thema '''Redox-Reaktionen''' an und reaktiviere deine Kenntnisse zur der Redox-Reaktion. Welches Metall deiner Zitronenbatterie wird oxidiert, welcher wird reduziert? Ergänze dies in deiner Versuchsskizze.
+Falls du den '''Versuch''' nicht durchführen kannst, hilft dir der Link zu [[Zitronenbatterie]] und das Youtube-Video zur Zitronenbatterie (s. unten).
+</div>
-{{Vorlage:Handlung_3|
+<html><iframe width="420" height="315"
-Ihr habt nun die Möglichkeit euch zu überlegen, was ihr für Kay erarbeiten wollt, damit er das Problem lösen kann. Das Ergebnis nennt man auch Handlungsprodukt. Handlungsprodukte sind z.B. ein Grafiz, Lernzettel … aber euch fällt bestimmt noch mehr ein. Einige Handlungsprodukte kennst du vielleicht auch noch aus den [https://www.wikidental.de/w/Selbstlernen#Referenzierungsmethoden Referenzierungen].
+src="https://www.youtube.com/embed/cg6gb_GDaFc">
+</iframe></html>
-Anschließend müsst ihr euch überlegen, woher ihr die Information bekommt, die ihr für die Erstellung des Handlungsproduktes benötigt.
-[[Datei:ICON LS Moodle.png|left|40px]] Nutzt dazu die ''Kartenabfrage Planung und Entscheidung'' in Moodle.
+<html><iframe width="420" height="315"
+src="https://www.youtube.com/embed/TTG_LOP3w0A">
+</iframe></html>
-}}
+----
+<div {{Arbeitsblatt}}>
+'''Arbeitsauftrag 2'''
-[[File:ICON_LS_Durchführung_Arbeit.png|links|40px]]
+Dein Opa hat neuen Zahnersatz bekommen. Es handelt sich um eine partielle Prothese mit vier angelöteten Teleskopen. Er beklagt sich bei dir über einen metallischen Geschmack im Mund.
-<div style="margin-left:40px;padding-left:8px;padding-right:8px;border:3px solid #f2f542;border-radius:10px;">
-=== Durchführung ===
+Versuche anhand deiner bisherigen Erkenntnisse, die du zur Zitronenbatterie gewonnen hast und des [http://de.wikipedia.org/wiki/Korrosionselement#Kontaktkorrosion Wikipediaartikels über Kontaktkorrosion] zu erklären, was im Mund deines Opas passiert.
+Welche Rolle spielt der [https://de.wikipedia.org/wiki/Speichel Speichel] in seiner Zusammensetzung? Einen weiteren Hinweis bietet das Video zur Autoprotoyse des Wassers (nur die Erkenntnisse beachten, die Rechnungen sind für unsere Aufgabenstellung nicht relevant)
+<html><iframe width="420" height="315"
+src="https://www.youtube.com/embed/6L_vSyIGdMk">
+</iframe></html>
-Das '''elektrolytischen Glänzen''' [http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolyse (Elektrolyse in Wikipedia)] ist ein Vorgang zur Oberflächenbearbeitung, der in der Modellgusstechnik für Partielle Prothesen verwendet wird. ([http://www.dt-shop.com/fileadmin/media/ga/53041_ga_deu.pdf Werbung für ein Glänzgerät der Firma BEGO])
+Wie hätte das Problem vermieden werden können?
-Das gegossene, ausgebettete und abgestrahlte Objekt (meist eine Modellgussprothese) wird in das elektrolytischen Glänzbad gehängt. Das Gerät wird für eine bestimmte Zeit eingeschaltet. Nun fließt Strom durch den Elektrolyten, der die Spitzen des Rauhigkeitsprofils der Oberfläche des Objektes ganz langsam abträgt. Anschließend ist es glatter (hat also eine geringere Rauigkeit) und glänzt! Das ist bei so einem komplexen Objekt viel einfacher und gleichmäßiger, als das Ausarbeiten mit Fräsen oder Schleifwerkzeugen.
-Elektrolytisches Glänzen bei der Schmuckherstellung:
-<html><iframe width="320" height="180" src="https://www.youtube.com/embed/QFeoMux6NA8" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe></html>
-Bevor du verstehen kannst, was da im Glänzbad läuft, musst du dir ein paar Kompetenzen zum Thema "Chemie", speziell der "Protolyse", aneignen. Diese Protolyse macht der Hersteller des Elektrolyten, bevor ihr den Kanister mit dem Zeugs kauft. Der Elektrolyt verbraucht sich nämlich und muss regelmäßig ausgetauscht werden, dazu aber später mehr.
-<div {{Arbeitsblatt}}>
-'''Arbeitsauftrag 1:'''
-Folge dem Link [[Elektrolyt]] und erstelle dir aus den dortigen Informationen eine Ablaufschema zur Entstehung von Elektrolyten. Bitte evtl. deinen Lehrer um ein vorgefertigtes Arbeitsblatt zum Ausfüllen
 </div>
+'''Level 1'''
-'''Prinzipiell passiert in einem Glänzbad folgendes:'''
+<html><iframe width="420" height="315"
-[[Datei:Elektrolytisches Glaenzen Animation.gif|mini|rechts|Elektrolytisches Glänzen - Aufbau und Ablauf - zum animieren bitte anklicken]]
+src="https://www.youtube.com/embed/FZ4j_MpiTxs">
-[[File:Elektrolytisches_Glaenzen_Nahaufnahme.gif|mini|rechts|Elektrolytisches Glänzen - Abtrag der Metallionen von ganz nah - zum animieren bitte anklicken]]
+</iframe></html>
-Durch eine von außen angelegte elektrische Spannung (Gleichstrom) wird an einer mit dem Pluspol verbundenen Elektrode (unser Werkstück, die Modellgussprothese, in Abbildung rechts) ein Elektronenmangel ("Elektronensog") und einer mit dem Minuspol verbundenen Elektrode (Kupferplatten im Glänzbad, in Abbildung links) ein Elektronenüberschuss ("Elektronendruck") erzeugt. Die elektrochemische [http://de.wikipedia.org/wiki/Oxidation Oxidation] erfolgt an der Anode und besteht in einem Elektronenentzug durch die Stromquelle: Die Anode ist bei der Elektrolyse die positiv geladene Elektrode (Pluspol), die Kathode die negativ geladene Elektrode (Minuspol).
+----
-Damit der Vorgang dauerhaft abläuft, muss ständig Energie zugeführt werden. Dies geschieht in Form von elektrischem Gleichstrom, der der Anode ständig Elektronen entzieht (absaugt) und sie zur Kathode "pumpt".
+'''Level 2-3'''
-Damit der Stromkreis geschlossen bleibt, muss im [[Elektrolyt]]en ebenfalls Strom fließen. Hier wird der Ladungstransport durch Ionen erledigt: Die negativ geladenen Anionen sind in unserem Beispiel der Säurerest im Elektrolyten, sie wandern bevorzugt zur positiv geladenen Anode. Die positiv geladenen Kationen, hier [https://de.wikipedia.org/wiki/Oxonium Oxonium-Ionen], wandern zur negativ geladenen Kathode.
+<html><iframe width="420" height="315"
+src="https://www.youtube.com/embed/ld83QYrMDrI">
+</iframe></html>
-An der Kathode erhält das Oxonium-Ion sein fehlendes Elektron zurück und steigen als Wasserstoffgas auf. Der Rest bleibt als Wasser zurück. An der Anode verbindet sich ein Säurerest mit einem Metallion aus der Oberfläche des dort befestigten Werkstücks. Sie bilden zusammen ein Salz, dass sich als Schlamm am Boden des Beckens sammelt. Durch das Entfernen der Metallionen aus dem Werkstück, bevorzugt von erhabenen Stellen der Oberfläche, wird dieses glatter und glänzt!
-Die Ionen des Elektrolyten werden also verbraucht. Das erklärt die nachlassende Wirkung des Glänzbades und die Notwendigkeit des Austauchens des Glänzbades von Zeit zu Zeit.
+----
+'''Level 4'''
-Lernvideo mit Animationen und Erklärungen:
+Dieser Artikel ist leider nicht mehr online: [https://www.deguz.de/fachkreise/fachinformationen/metalle-und-Metallischer-zahnersatz/zum-stellenwert-der-korrosion-bei-metallhaltigem-zahnersatz.html Fachinformation zur Korrosion bei metallhaltigem Zahnersatz]
-<html><video controls width="320"><source src="http://www.martinalensing.de/videos_wikidental/lf7/elektrolytisches_glaenzen_i720.mp4" type="video/mp4">Sorry, dein Browser unterstützt eingebettete Videos nicht. Du kannst das Video <a href="http://www.martinalensing.de/videos_wikidental/konstruktion_zahnkranz_i720.mp4">hier</a> herunterladen und mit einem Player deiner Wahl abspielen.</video></html>
+Daher habe ich diesen Artikel gefunden, der ähnliche Hinweise gibt: [https://diwipraxis.de/publikationen/08-2015_dentbaro_dietsche.pdf METALLE IN DER ZAHNHEILKUNDE]
-Einzelne Bilder der Animationen
-<gallery>
-File:Elektrolytisches Glänzen_0.png
-File:Elektrolytisches Glänzen_16.png
-File:Elektrolytisches Glänzen_37.png
-File:Elektrolytisches Glänzen_53.png
-</gallery>
+----
 <div {{Arbeitsblatt}}>
-'''Situation 2:'''
+'''Arbeitsauftrag 3 - Für fortgeschrittene "Chemiker" ;-)'''
-Kay kennt sich mittlerweile ein wenig mit Elektrolyten aus. Aber er hat noch keine Ahnung wie der Aufbau und der Ablauf beim Glänzbades funktioniert.
+Das erste Fallbeispiel in [http://www.deguz.de/fachkreise/fachinformationen/metalle-und-Metallischer-zahnersatz/zum-stellenwert-der-korrosion-bei-metallhaltigem-zahnersatz.html diesem Artikel (leider nicht mehr online)] hat den Titel "Durch Gussfehler bedingte Spaltkorrosion".
-<div class="mw-collapsible mw-collapsed"><br>
+Hier eine vereinfachte Zusammenfassung des Fallbeispiels:
-Die Bearbeitung erfolgt nach der Think-Pair-Share Methode. Dabei wirst du zuerst alleine versuchen dir das nötige Wissen anzueignen. Anschließend besprichst du es mit deinem Partner. Eine oder mehrere Partnergruppen präsentieren ihre Ergebnisse.<br><br>
-'''Level 1/2'''<br>
+Die Kaufläche einer Konstruktion aus einer Co-Cr-Legierung zeigt einen leichten Einbruch der Oberfläche. Darunter befindet sich ein Lunker, der in Folge des Aufbrechens der Oberfläche mit Wasser gefüllt wurde. Dies entspricht einer klassischen Spaltkorrosionssituation. Die Außenfläche der Konstruktion wird immer mit frischem Speichel umspült.
+Zunächst kommt es zur Bildung einer Oxidschicht (Passivierungsschicht) im Inneren des Lunkers. Dies allerdings zur Folge hat, dass dadurch der pH Wert im Lunker absinkt, also saurer wird.
+Dies wiederum führt dazu, dass die Oxidschichtstabilität abnimmt und die Passivschicht aufgelöst wird. Die Anreicherung von Salzen in dem Lunker führt zu einem chemischen Verdünnungsprozess, durch den Wasser aus der äußeren Umgebung in den Lunker diffundiert und gelöste Metallionen aus dem Lunker herausgeschwemmt werden. Durch den direkten Kontakt zur Schleimhaut kommt es dort zu einer lokalen Aufnahme mit der Folge der Rötung oder gar allergenen Reaktion auf die freigesetzten Metallionen, in diesem Fall Kobalt-Ionen. Die Ursache war ein Gussfehler, der durch den Einsatz von CAD/CAM gefrästen Strukturen minimiert oder sogar verhindert werden kann.
-[[Datei:ICON LS Moodle.png|left|40px]] '''Bearbeite''' die "[https://ad-bk.lms.schulon.org/ Übung: Reihenfolge Elektrolytisches Glänzen]" im Lernmanagementsystem Moodle. '''Schaue''' dazu in die obigen Texte, Bilder und Animationen.
+Aufgabe: Versuche, die beschriebene Spaltkorrosion mit Hilfe einer '''Gra-fiz''' oder eines '''Comics''' darzustellen!
-<br>
-'''Erkläre''' mit Hilfe der obigen Texte, Bilder und der Animation '''schriftlich''' die ''Vorgänge beim Glänzen von Modellgussprothesen''. '''Erstelle''' dabei eine oder mehrere Skizzen des Vorgangs an. Natürlich kannst du auch gern eine Präsentation oder eine andere Form der Darstellung wählen. Kreativität ist nicht verboten ;-)!
-'''Level 3/4'''<br>
-Erkläre mit Hilfe der obigen Texte, Bilder und der Animation schriftlich die ''Vorgänge beim Glänzen von Modellgussprothesen und die Herstellung des Elektrolyten''. Fertige dabei eine oder mehrere Skizzen des Vorgangs an. Nutze die Fachwörter, die du gelernt hast. Natürlich kannst du auch gern eine Präsentation oder eine andere Form der Darstellung wählen. Kreativität ist nicht verboten ;-)!
-</div>
-</div>
-----
-<div {{Arbeitsblatt}}>
-'''Situation 3:'''
-Das Glänzbad in deinem Labor funktioniert nicht mehr richtig! Du versuchst, bei voller Stromstärke und maximaler Zeiteinstellung, eine Modellgussprothese zu glänzen, aber es passiert fast nichts auf der Oberfläche! Die Elektrolyt-Brühe sieht ziemlich dunkel aus ...
 </div>
@@ Zeile 124: / Zeile 95: @@
-<div {{Arbeitsblatt}}>
+Wenn du '''rund ums Thema Korrosion alles ganz genau wissen willst''', dann beschäftige dich mit [http://www.deguz.de/fachkreise/fachinformationen/metalle-und-Metallischer-zahnersatz/zum-stellenwert-der-korrosion-bei-metallhaltigem-zahnersatz.html diesem Artikel] der [http://www.deguz.de/startseite.html Deutschen Gesellschaft für Umwelt-ZahnMedizin. Dieser Artikel ist leider nicht mehr online.
-'''Situation 4:'''
-Kay hat den Aufbau den Glänzbades geändert. Jetzt gibt es an dem Modellguss einen Elektronendruck und an dem Kupferstab einen Elektronensog. Kaum zu glauben was passiert...
-<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
-'''Level 1/2'''<br>
-Material Level 1/2
-'''Level 3/4'''<br>
-Material Level 3/4
-Anders als bei dem Glänzen sammeln sich in diesem Fall die Salze nicht am Boden, sondern werden gelöst (dissoziiert). Wenn euch interessiert warum, könnt ihr mal [https://de.wikipedia.org/wiki/L%C3%B6slichkeit#L%C3%B6slichkeit_und_L%C3%B6slichkeitsprodukt hier] nachschauen.
-</div>
-</div>
+Daher habe ich diesen Artikel gefunden, der ähnliche Hinweise gibt: [https://diwipraxis.de/publikationen/08-2015_dentbaro_dietsche.pdf METALLE IN DER ZAHNHEILKUNDE]
-[[Datei:ICON LS Moodle.png|left|40px]] An dieser Stelle solltest du alle Kompetenzen besitzen um dein Handlungsprodukt zu erstellen. Erstelle es und lade es in dem Moodle Kurs unter Handlungsprodukt hoch.
-</div>
+Die '''Chemie der Korrosion''' auf ganz hohem Niveau:
-{{Vorlage:Handlung_6|
-Überlegt gemeinsam, welche Qualitätskriterien ihr für euer Handlungsprodukt festlegen wollt. Diese Qualitätskriterien müssen auch Messbar sein.
-Erstellt dann euer Handlungsprodukt und kontrolliert es.
-}}
+<html><iframe width="420" height="315"
+src="https://www.youtube.com/embed/UeX8yHlTtNI">
+</iframe></html>
-{{Vorlage:Handlung_7|
-Du hast dein Handlungsprodukt erstellt und anhand euerer Qualitätskriterien kontrolliert. Nun überlege was gut gelaufen ist und was man noch verbessern könnte.
-Die Erkenntnisse aus diesem Schritt kannst du auch noch auf andere (Lern-)Situation übertragen.
-}}
+<html><iframe width="420" height="315"
+src="https://www.youtube.com/embed/mInCwnELxN8">
+</iframe></html>