Lernsituation 4 - Alternative: Korrosion im Mund
Einstiegsszenario
Kay ist Zahntechniker*in im 3 Ausbildungsjahr. Eines Tages bekommt Kay besuch von Oma Gisela. Gisela hat seit dem letzten Zahnarztbesuch einen metallischen Geschmack im Mund. Merkwürdig denkt sich Kay und fragt nach, was den gemacht wurde?! Oma Gisela antwortet: Neben meinen Amalgamfüllungen wurden Gold-Inlays eingesetzt.
Analyse / Information
Es scheint hier ein Problem zu geben. Überlegt, was das Problem sein könnte und was man braucht, um es zu lösen.
Diskutiert in der Klasse mithilfe einer Meldekette, was das Problem ist und was man braucht, um es zu lösen.
Planung
Um das Problem zu lösen werdet ihr neue Kompetenzen benötigen.
- Sammelt Ideen, was ihr erarbeiten wollt (das sogenannte Handlungsprodukt). Dieses Handlungsprodukt dient zur Lösung des Problems und für euch zum lernen. Es ist das Ziel der gesamten Lernsituation.
- Entscheidet euch für ein/zwei Handlungsprodukt(e).
- Sammelt Ideen, welche Informationen euch fehlen, um dieses Ziel zu erreichen.
- Sammelt Ideen, wo ihr diese Informationen bekommen könnt.
Hier einige mögliche Handlungsprodukte die ihr aus den Referenzierungen kennt:
Referenzierungsmethoden
Durchführung
Um die erforderlichen Kompetenzen zu erlernen kannst du folgende Arbeitsaufträge bearbeiten.
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 Kunststoff- 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 erkennen.
- Skizziere den Versuchsaufbau und beschreibe in Stichpunkten, was du beobachten konntest.
- Versuche das beobachtete Ergebnis mit Hilfe der Wikipediaartikel "Zitronensäure" und "Spannungsreihe" zu erklären.
- Zusätzliche Hilfe: Schaue dir ergänzend die Videos (weiter unten) an und reaktiviere deine Kenntnisse zur der Redox-Reaktion. Beachte dabei, welches Metall deiner Zitronenbatterie oxidiert wird und welches Metall reduziert wird? Ergänze dies in deiner Versuchsskizze.
Alternative: Falls du keine Versuch zur Zitronenbatterie nicht durchführen kannst, hilft dir der Link zur Zitronenbatterie und das YouTube-Video zur Zitronenbatterie in dem Link.
Arbeitsauftrag 2
Versuche anhand deiner bisherigen Erkenntnisse, die du zur Zitronenbatterie gewonnen hast und des Wikipedia-Artikels über Kontaktkorrosion zu erklären, was im Mund von Oma Gisela passiert ist. Welche Rolle spielt der Speichel in seiner Zusammensetzung? Einen weiteren Hinweis bietet das Video zur Autoprotolyse 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 Studiere zur Bearbeitung der Aufgabe diese Fachinformation zur Korrosion bei metallhaltigem Zahnersatz! Folge dazu "diesen Link".
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 Reaktionen 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.
Die Chemie der Korrosion auf ganz hohem Niveau:
Kontrolle / Bewertung
Überlegt gemeinsam, welche Qualitätskriterien ihr für euer Handlungsprodukt festlegen wollt. Diese Qualitätskriterien müssen auch Messbar sein. Erstellt dann euer Handlungsprodukt und kontrolliert es.
Reflexion
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.
Zusatzinfos
Buch: Lehrbuch der Zahntechnik S. 330 bis 339; Kapitel Metalle; Unterkapitel: elektrochemische Spannungsreihe, elektrochemisches Verhalten von Metallen, Korrosionsformen, Galvanisches Element, elektrolytisches Verfahren