Rakete aus Essig und Natron

Was das Kind lernt

• Dass eine Säure (Essig) und eine Base (Natron) zusammen ein neues Gas bilden: Kohlenstoffdioxid.
• Dass ein eingeschlossenes Gas gegen alle Wände drückt und der Druck steigt, je mehr Gas im selben Raum entsteht.
• Das dritte newtonsche Gesetz: Der Essig schießt nach unten und die Flasche nach oben.
• Dass die Flossen den Flug stabilisieren und außerdem als Beine dienen, damit die Rakete gerade abhebt.
• Variablen zu kontrollieren: nur eine Sache ändern (Essig, Natron, Flossen) und das Ergebnis messen.

Vorher vorbereiten

• Drucke die Vorlagen mit 100 % und prüfe mit einem Lineal die rote 50-mm-Linie in der Kopfzeile.
• Such dir einen freien Platz draußen mit festem, ebenem Boden (Hof, Wiese, Park ohne Leute in der Nähe) und ohne starken Wind. Der Boden wird mit Essig nass.
• Kürze den Korken auf 30 mm und prüfe vor der Einheit, wie fest er in der Flasche sitzt.
• Bereite vorher 4 Natronpäckchen (mit Faden) in einer trockenen Dose vor: So dauert jeder Start nur 1 Minute.
• Nimm einen Eimer Wasser, Küchenpapier, ein altes Handtuch und Brillen für alle mit.

Materialien und Werkzeuge

• Flasche für kohlensäurehaltige Limonade — 1
  PET, 500 ml, zylindrisch (Ø ≈ 64 mm, ≈ 205 mm hoch), ohne Dellen, ohne Etikett
• Naturkorken (Weinkorken) — 1 (besser 2, einer als Ersatz)
  Ø 24 mm, aus Natur- oder Presskork (Kunststoffkorken halten zu fest)
• Wein- oder Branntweinessig — 150 ml pro Start (≈ 600 ml für 4 Starts)
  5–6 % Säure (steht auf dem Etikett)
• Natron — 1 gestrichener Esslöffel (≈ 12 g) pro Start
  Speisenatron; kein Backpulver
• Küchenpapier — 1 Quadrat von 10 × 10 cm pro Start
  nur eine Lage (bei zweilagigem Papier die Lagen trennen)
• Nähgarn — 40 cm pro Start
  dünne Baumwolle oder Polyester (keine Wolle: Sie lässt Gas entweichen)
• Wellpappe — 1 Stück von 25 × 22 cm
  einwellig, 3 mm, glatt
• Paketband — ≈ 60 cm
  durchsichtig oder braun, 48 mm breit
• Heißklebesticks — 1
  für die Heißklebepistole

Werkzeuge

• Messbecher und Trichter — die 150 ml Essig abmessen und einfüllen
• Esslöffel — das Natron abmessen (gestrichen)
• Sägemesser — den Korken auf 30 mm kürzen Erwachsene
• Cuttermesser, Metalllineal und Schneidematte — die Flossen zuschneiden Erwachsene
• Heißklebepistole — die Klebelaschen der Flossen an die Flasche kleben Erwachsene
• Permanentmarker — die Verteilung der Flossen auf der Flasche markieren
• Schutzbrille — eine für jede Person in der Nähe des Starts
• Maßband — den Sicherheitsabstand von 5 m markieren und die Flüge messen

Teile und Vorlagen

• A · Flossenbein ×3 — Wellpappe 3 mm
• B · Scheibe für 120°-Verteilung ×1 — Papier
• C · Natronpäckchen ×1 — einlagiges Küchenpapier
• D · Gekürzter Korken ×1 — Naturkorken Ø 24 mm

Schritt für Schritt

1. Bereite die Flasche vor

   Spüle die 500-ml-Flasche aus, entferne das Etikett und trockne sie außen ab. Drück die Flasche mit der Hand: Wenn sie Risse oder starke Dellen hat, nimm eine andere.

2. Kürze den Korken und pass ihn ein Erwachsene

   Kürze den Korken mit einem Sägemesser auf 30 mm Länge. Dreh ihn in die Flaschenöffnung, bis er 12 mm tief steckt (markiere diese Tiefe mit einem Filzstift am Korken).

   Prüfe: Drück die leere Flasche mit eingesetztem Korken mit beiden Händen: Der Korken darf nicht herausspringen. Danach musst du ihn mit der Hand herausdrehen können. Springt er von selbst heraus, steck ihn 3 mm tiefer; geht er nur sehr schwer, schleif ihn ab.

3. Markiere die Verteilung der Flossen

   Schneide die Scheibe B aus. Stell die Flasche aufrecht darauf, mittig in den Kreis ihrer Größe, und mach am Flaschenboden über jeder der 3 Linien eine Markierung. Verlängere jede Markierung in gerader Linie über den ganzen Flaschenkörper, indem du den Filzstift auf ein Buch stützt.

   Prüfe: Die 3 Linien müssen gleich weit voneinander entfernt sein (≈ 67 mm, gemessen mit einem Papierstreifen rundherum).

4. Schneide die drei Flossen aus Erwachsene

   Klebe die Vorlage A so auf den Karton, dass die Wellen längs verlaufen, und schneide mit Cuttermesser und Lineal 3 gleiche Flossen aus. Rille die Falz der 10-mm-Klebelasche mit einem leeren Kugelschreiber und knicke sie um 90°.

   Prüfe: Leg die 3 Flossen aufeinander: Sie müssen deckungsgleich sein. Ist eine länger, steht die Rakete schief.

5. Klebe die Flossen an Erwachsene

   Stell die Flasche kopfüber. Leg jede Flosse an ihre Linie, mit der Markierung „FLASCHENHALS“ genau auf Höhe des Öffnungsrands, und klebe die Lasche mit einer Raupe Heißkleber an. Halte sie 20 Sekunden fest, bis der Kleber abgekühlt ist.

   Tipp: Wenn deine Flasche eine längere Schulter hat, kann die Lasche auf den Anfang der Rundung reichen: Das macht nichts, wichtig ist die Linie an der Öffnung.

6. Verstärke mit Klebeband

   Wickle 2 Runden Paketband um die Flasche über die 3 Laschen, eine oben und eine unten an den Laschen. Drück das Band mit dem Fingernagel an den Karton.

   Prüfe: Zieh vorsichtig an jeder Flosse: Sie darf sich weder bewegen noch lösen.

7. Teste die Rakete im Stand

   Setz den Korken ein und stell die Rakete kopfüber auf ihre 3 Beine auf einen Tisch. Sie muss gerade stehen, ohne zu wackeln, und die Korkenspitze muss mindestens 20 mm über dem Tisch sein.

   Prüfe: Schau dir die Rakete von zwei Seiten an: Sie muss senkrecht stehen. Wackelt sie, kürze das längste Bein um 1–2 mm.

8. Bereite das Natronpäckchen vor

   Schneide ein Quadrat Küchenpapier von 10 × 10 cm zu (eine Lage). Gib 1 gestrichenen Esslöffel Natron (≈ 12 g) in einer Linie 2 cm vom Rand darauf und rolle es wie eine Zigarre von etwa 15 mm Dicke auf. Verdrehe beide Enden.

   Prüfe: Steck das Päckchen in die Öffnung einer leeren Flasche: Es muss ohne Drücken durchpassen. Wenn nicht, rolle es dünner.

9. Binde den Faden an

   Binde ein 40 cm langes Nähgarn mit zwei Knoten an eines der verdrehten Enden des Päckchens. Bereite so alle Päckchen vor, die du brauchst, und bewahre sie in einer trockenen Dose auf.

10. Bereite den Startplatz vor Erwachsene

    Geh nach draußen. Such eine Stelle mit festem, ebenem Boden und markiere mit Kreide oder einer Schnur eine Sicherheitslinie in 5 m Abstand. Alle setzen eine Brille auf und bleiben hinter der Linie, außer dem Erwachsenen, der startet.

11. Füll den Essig ein

    Gieß bei aufrecht stehender Flasche (Öffnung oben) 150 ml Essig hinein, abgemessen mit Messbecher und Trichter. Er steht etwa 5 cm hoch: ungefähr ein Viertel der Flaschenhöhe (und ein Drittel ihres Volumens).

12. Häng das Päckchen ein und verschließe Erwachsene

    Lass das Päckchen am Faden in die Flasche hinunter, sodass sein oberes Ende etwa 3 cm unter der Öffnung hängt, OHNE den Essig zu berühren: Da das Päckchen etwa 8 cm lang ist, bleibt seine Spitze etwa 4 cm über der Flüssigkeit. Setz den Korken darauf, klemm dabei den Faden gegen den Hals und dreh ihn bis zur 12-mm-Markierung hinein. Lass außen 5 cm Faden hängen, ohne ihn festzukleben.

    Prüfe: Schau von der Seite: Das Päckchen hängt trocken über dem Essig. Hat es ihn berührt und blubbert schon, stell die Rakete sofort auf und geh weg.

13. Umdrehen, aufstellen, weggehen Erwachsene

    Dreh die Flasche mit einem Ruck kopfüber und stell sie am markierten Platz auf ihre 3 Beine, die Flossen auf dem Boden. Der Essig fließt auf das Päckchen und es beginnt zu blubbern. Geh (ohne zu rennen) bis zur 5-m-Linie.

    Tipp: Schüttle die Flasche nicht und beug dich nicht über sie, wenn sie umgedreht ist.

14. Abheben

    Zähle laut: 10 bis 40 Sekunden später springt der Korken heraus, der Essig schießt nach unten und die Rakete steigt mehrere Meter hoch. Warte, bis sie gelandet ist und sich nicht mehr bewegt, bevor du sie holst.

15. Wenn sie nach 2 Minuten nicht startet Erwachsene

    Warte noch 2 Minuten hinter der Linie. Danach nähert sich der Erwachsene mit Brille von der Seite (nie unter der Öffnung), deckt die Rakete mit einem alten Handtuch ab, legt sie so hin, dass sie von allen weg zeigt, und dreht den Korken langsam heraus, um das Gas abzulassen.

16. Neu befüllen und sauber machen

    Spüle die Flasche mit Wasser aus, nimm das benutzte Papier heraus und prüfe, ob die Flossen noch fest sitzen. Beginne mit einem neuen Päckchen wieder beim Schritt „Füll den Essig ein“. Spüle zum Schluss den Boden mit einem Eimer Wasser ab.

Funktioniert es? Der Test

Starte auf einem freien Platz mit 150 ml Essig und 12 g Natron, alle hinter der 5-m-Linie. Zähle die Sekunden bis zum Abheben und markiere, wo die Rakete landet.

Was passieren soll: Der Korken springt nach 10–40 s heraus. Die Rakete steigt 2 bis 6 m hoch (etwa bis zum ersten oder zweiten Stock) mit einem Strahl aus Essigschaum darunter und landet wenige Meter vom Startplatz entfernt.

Wenn etwas nicht klappt

• Der Korken springt, aber die Rakete hebt kaum ab — Der Korken sitzt zu locker und springt schon bei wenig Druck heraus. Lösung: Steck den Korken 3–4 mm tiefer oder nimm einen etwas dickeren. Prüfe, ob er einem kräftigen Drücken der leeren Flasche standhält.
• Nach 2 Minuten startet sie nicht — Korken zu fest, Gas entweicht am Faden oder das Päckchen ist nicht nass geworden. Lösung: Befolge das Vorgehen bei Fehlzündung (Handtuch, von der Seite, weg von allen zeigend). Schleif danach den Korken etwas ab, nimm dünneren Faden oder prüfe, ob das Päckchen beim Umdrehen im Essig liegt.
• Es blubbert schon, bevor die Flasche umgedreht ist — Das Päckchen hängt zu tief und berührt den Essig. Lösung: Kürze das Fadenstück in der Flasche: Das obere Ende des Päckchens muss etwa 3 cm unter der Öffnung hängen und seine Spitze einige Zentimeter über dem Essig.
• Die Rakete fliegt schief oder kippt zur Seite — Flossen unterschiedlich lang oder nicht auf 120° verteilt. Lösung: Gleiche die Beine an, indem du das längste kürzt, und prüfe die Verteilung mit der Scheibe B.
• Das Päckchen passt nicht durch die Öffnung — Es ist wie eine Kugel geformt. Lösung: Roll es wie eine Zigarre von 15 mm Dicke; die Öffnung hat innen ≈ 21 mm.
• Eine Flosse löst sich bei der Landung — Der Heißkleber hält schlecht auf glattem Kunststoff. Lösung: Schleif die Klebestelle auf der Flasche vorher mit feinem Schleifpapier an und wickle eine Runde Paketband mehr.

Sicherheit

• Nur im Freien, mit Schutzbrille und alle in 5 m Abstand. Niemand stellt sich jemals über oder unter die Flaschenöffnung.
• Nimm immer eine PET-Limoflasche und einen Korken. Niemals Glasflaschen oder Schraubverschlüsse: Eine zugeschraubte Flasche kann platzen.
• Wenn sie nicht startet, geh nicht vor Ablauf von 2 Minuten hin und nie von vorn auf die Öffnung zu: mit einem Handtuch abdecken, von allen weg zeigen lassen und den Korken langsam herausdrehen.
• Essig brennt in den Augen: Wenn etwas hineinspritzt, 5 Minuten lang mit viel Wasser ausspülen.
• Messer, Cuttermesser und Heißkleber: nur der Erwachsene.
• Die Reste (in Wasser gelöstes Natriumacetat) sind ungefährlich: Du kannst sie in die Spüle gießen oder den Boden mit Wasser abspülen.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Essig ist eine Säure und Natron ist eine Base: Wenn sie sich berühren, streiten sie sich und machen ganz viele Bläschen aus einem Gas, das Kohlenstoffdioxid heißt – dasselbe wie in Limonade. In der geschlossenen Flasche haben sie keinen Platz, also drücken sie immer stärker gegen die Wände und den Korken, so wie beim Aufblasen eines Luftballons. Am Ende hält der Korken nicht mehr und fliegt zusammen mit dem Essig nach unten heraus. Und weil alles, was in eine Richtung drückt, dich in die andere Richtung drückt, schießt die Flasche nach oben.

Für Erwachsene

Reaktion: NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2. 12 g Natron (M = 84 g/mol) sind 0,14 mol; 150 ml Essig mit 6 % enthalten ≈ 9 g Essigsäure (M = 60 g/mol) = 0,15 mol, sie reagieren also fast stöchiometrisch und setzen ≈ 0,14 mol CO2 frei, etwa 3,4 L bei 25 °C und 1 atm. Ein Teil löst sich, aber schon ein Bruchteil reicht im ≈ 350 ml freien Raum, um den Druck um 1–3 bar zu erhöhen – dann überwindet ein Naturkorken, der 12 mm tief in einem Hals mit Ø 21 mm steckt (Fläche ≈ 3,5 cm²), seine Reibung (≈ 40–100 N). Spränge der Korken nicht heraus, könnte der Druck 8 bar übersteigen, nahe an der Grenze einer PET-Flasche: Deshalb sind der Sitz des Korkens und das Vorgehen bei Fehlzündung wichtig. Beim Herausspringen drückt das Gas unter Druck die Flüssigkeit mit mehreren m/s aus der Öffnung; nach der Impulserhaltung (drittes newtonsches Gesetz) bekommt die Flasche (≈ 40 g mit Flossen) einen gleich großen, entgegengesetzten Impuls. Die ausgestoßene Masse (Essig) erzeugt den Schub: Ohne Flüssigkeit gäbe das Gas nur ein „Plopp“. Die Flossen verlagern den aerodynamischen Druckpunkt hinter den Schwerpunkt und stabilisieren den Flug; hier bilden sie außerdem ein Dreibein, das die Flasche senkrecht hält und Platz für den Korken lässt. Durch das Aufhängen des Päckchens am Faden lässt sich die Reaktion gezielt auslösen: ein sicherer „Zünder“.

• Säure: Stoff mit saurem Geschmack, wie Essig oder Zitrone, der mit Basen reagiert.
• Base: Gegenteil einer Säure, wie Natron; zusammen neutralisieren sie sich.
• Kohlenstoffdioxid (CO2): unsichtbares Gas, das bei der Reaktion entsteht; es bildet auch die Bläschen in Limonade.
• Druck: Kraft, mit der ein Gas gegen jedes Stückchen der Wand drückt, die es einschließt.
• Actio und Reactio: Wenn du etwas in eine Richtung drückst, drückt es dich in die entgegengesetzte Richtung.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Nur beobachten und sichere Aufgaben: Essig mit dem Messbecher abmessen, den Löffel mit Natron füllen, das Päckchen rollen und den Countdown hinter der 5-m-Linie zählen. Der Erwachsene macht den ganzen Bau mit Heißkleber, verschließt, dreht um und stellt auf.
• 8–10 Jahre: Sie bauen die ganze Rakete (außer Korken zuschneiden und Heißkleber) und bereiten die Päckchen vor. Der Erwachsene verschließt und dreht um. Sie tragen die Sekunden bis zum Abheben und die Höhe in eine Tabelle ein.
• 11–12 Jahre: Sie planen und testen ein Experiment mit nur einer Variable und 3 Wiederholungen, berechnen die Mol Gas und schätzen die Höhe mit dem Neigungsmesser. Unter direkter Aufsicht dürfen sie selbst starten.

In der Gruppe oder in der Klasse

Teams zu 4, eine Rakete pro Team (Flasche und Korken von zu Hause mitgebracht). Vorher: Korken, Flossen und 3 Päckchen pro Team zuschneiden. Einheit von 60 min: 25 min Bauen im Klassenraum, 30 min auf dem Hof mit nur EINEM Startplatz und einem Erwachsenen, der der Reihe nach startet (alle anderen hinter einer Linie in 5 m). Nimm 2 L Essig, 200 g Natron, alte Handtücher und einen Eimer Wasser mit.

Challenges

• Entwirf eine Spitze (Kegel aus Fotokarton) für den Flaschenboden und prüfe, ob die Rakete höher oder gerader steigt.
• Schaff es, dass der Korken genau nach 20 s herausspringt, indem du anpasst, wie du das Päckchen einwickelst (mehr oder weniger Papierlagen).
• Bau eine um 70° geneigte Startrampe und vergleiche die waagerechte Weite mit dem senkrechten Start.
• Berechne, wie viele Liter Gas deine Mengen erzeugen, und vergleiche sie mit dem Volumen der Flasche.

Weitere kostenlose Projekte

• Ballonrakete an der Schnur
• CD-Luftkissenboot
• Papierflieger-Gleiter
• Druckluft-Raketenwerfer
• Gummimotor-Auto
• Luftballon-Auto
• Solarauto mit Riemenantrieb
• Pop-Pop-Boot mit Teelicht

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