Mächler Benjamin - Kantonsschule Ausserschwyz
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Maturaarbeit Oktober 2016 Die Verbindung von Chemie und Musik Chemische Experimente musikalisch untermalt Autor, Klasse Benjamin Mächler, M4C Adresse Hintere Bahnhofstrasse 16, 8853 Lachen Betreuende Lehrperson Christian Albrecht Inhaltsverzeichnis 1. Abstract ...........................................................................................................................................3 2. Vorwort ............................................................................................................................................3 3. Einleitung ........................................................................................................................................4 4. Chemieexperimente ......................................................................................................................5 4.1. Oszillierende Iod-Uhr ............................................................................................................5 4.2. Goldregen ...............................................................................................................................6 4.3. Zucker und Schwefelsäure ..................................................................................................7 4.4. Blitze unter Wasser ...............................................................................................................8 4.5. Luminol-Reaktion...................................................................................................................9 4.6. Vulkan aus Ammoniumdichromat .....................................................................................10 Programmmusik...........................................................................................................................11 5. 5.1 Absolute Musik.....................................................................................................................11 5.2 Absolute Musik gegen Programmmusik ..........................................................................11 5.3 Methoden zum Komponieren ............................................................................................12 5.3.1 Wiedergabe von Höreindrücken................................................................................13 5.3.2 Tonsymbolische Darstellung......................................................................................13 5.3.3 Darstellung von Gefühlen und Stimmungen ...........................................................14 Dokumentation des gestalterischen Entwicklungsprozesses ...............................................15 6. 6.1 Experimente und Filmen ....................................................................................................15 6.2 Das Komponieren ................................................................................................................16 6.2.1 Oszillierende Iod-Uhr ..................................................................................................17 6.2.2 Goldregen .....................................................................................................................18 6.2.3 Vulkan aus Ammoniumdichromat .............................................................................19 6.2.4 Zucker und Schwefelsäure ........................................................................................19 6.2.5 Blitze unter Wasser .....................................................................................................21 6.2.6 Luminol-Reaktion.........................................................................................................22 6.3 Aufnahmen ...........................................................................................................................23 6.4 Bearbeitung der Dateien ....................................................................................................24 6.4.1 Audio .............................................................................................................................24 6.4.2 Video .............................................................................................................................25 7 Reflexion und Schluss ................................................................................................................26 8. Quellenverzeichnis ......................................................................................................................27 8.1 Literatur: ................................................................................................................................27 8.2 Internet: .................................................................................................................................27 9. 10. Eigenständigkeitserklärung ........................................................................................................29 Anhang ......................................................................................................................................30 Benjamin Mächler M4C Seite 2 1. Abstract In meiner Arbeit versuchte ich die Chemie und die Musik zu vereinen, indem ich einen Film zu chemischen Reaktionen drehte, welcher mit selbstkomponierter und gespielter Musik begleitet wird. Ich komponierte zu sechs Chemieexperimenten Musikstücke im Stile der Programmmusik. 2. Vorwort Die Wahl des Themas meiner Maturaarbeit war für mich sehr schwierig. Ich machte mir zwar schon sehr früh Gedanken, doch fand ich nichts, was ich wirklich machen wollte. Meine Eltern und Geschwister unterbreiteten mir immer wieder Vorschläge, was zu mir passen könnte. Meistens lehnte ich diese Empfehlungen jedoch ab. Erst als meine Schwester mir vorschlug, meine Interessen für Chemie und Musik zu verbinden, packte es mich. Ich spiele nämlich schon viele Jahre Querflöte und begann ab dem dritten Maturajahr, Klavier zu spielen. Zudem fesseln mich chemische Reaktionen und deren Hintergründe. Die Idee, zu Chemieexperimenten Musikstücke zu komponieren war geboren. Dieser Gedanke gefiel mir, da ich mit diesem Thema eine ganze Bandbreite meiner Interessen abdecken konnte. An dieser Stelle möchte ich mich bei allen bedanken, die mich bei diesem Projekt unterstützt haben. Zuerst bei meiner betreuenden Lehrperson, Herr C. Albrecht, welcher mich während der ganzen Arbeit begleitete und auf den ich zugehen konnte, wann auch immer ich Fragen hatte. Ebenso möchte ich Herr W. Bernhard danken. Er unterstützte mich bei meiner Arbeit im Labor und bei allen meinen chemischen Problemen. Des Weiteren will ich auch noch meinem Klassenkamerad, Jure Markic, danken. Er begleitete mich mit dem Klavier und gab mir auch immer wieder Vorschläge, wie ich meine Stücke verbessern kann. Auch möchte ich Herr A. Mörgeli danken. Er stellte mir die Ausrüstung zur Verfügung, so dass ich bei ihm die Flötenstimme aufnehmen konnte. Ausserdem danke ich meinem Bruder, Elia Mächler, welcher mir seine Kamera zum Filmen gab und sie mir erklärte. Schlussendlich danke ich meinen Eltern und meiner Schwester, Tabea Mächler, für ihre Unterstützung und das Korrekturlesen meiner Arbeit. Benjamin Mächler M4C Seite 3 3. Einleitung Das Ziel meiner Arbeit war ein Film zu Chemieexperimenten zu produzieren. Diesen untermalte ich mit selbst komponierter und gespielter Musik. Ich wollte die Chemie und Musik so verbinden, dass ein abwechslungsreiches und unterhaltsames Video entsteht. Die Reaktionen mussten gut sichtbar und schön anzusehen sein. Zudem wollte ich möglichst unterschiedliche Experimente auswählen, so dass ich auch abwechslungsreiche Musik komponieren konnte und der Film vielfältig wird. Ich setzte mir zu den chemischen Reaktionen keine Grenzen. Doch die Musik wollte ich anhand der Programmmusik komponieren. Das gesamte Projekt teilte ich in drei grosse Abschnitte ein. Der erste Teil besteht aus den Experimenten und ihren Filmen, der zweite aus dem Komponieren der dazugehörigen Stücke und der dritte aus dem Aufnehmen der Kompositionen und dem Schneiden des gesamten Videos. Benjamin Mächler M4C Seite 4 4. Chemieexperimente Die Chemieexperimente mussten sichtbare Reaktionen haben und sollten auch interessant aussehen. Ausserdem wollte ich möglichst unterschiedliche Experimente filmen, um vielfältige Musik und schlussendlich einen abwechslungsreichen Film zu schaffen. Nach langem Recherchieren wählte ich die folgenden sechs Experimente aus. - Oszillierende Iod-Uhr - Goldregen - Vulkan aus Ammoniumdichromat - Zucker und Schwefelsäure - Blitze unter Wasser - Luminol-Reaktion 4.1. Oszillierende Iod-Uhr Bei diesem Experiment1 schwankt die Farbe einer Lösung zwischen gelb, dunkelblau und farblos hin und her. Dieser Versuch gehört zu einer der wenigen bekannten oszillierenden Reaktionen. Bei einer solchen Reaktion schwankt ein Zwischenprodukt periodisch. Bei der Iod-Uhr ist das Zwischenprodukt das I2-Molekül. Dieses wird abwechslungsweise gebildet und wieder verbraucht. Man könnte meinen, dass sich diese Reaktion im Gleichgewicht befindet, da die Farbe immer wieder ihren Anfangszustand erreicht. Doch es werden einzelne Reaktionspartner verbraucht, was nach ungefähr zehn Minuten zu einem Stillstand der Reaktion im blauen Zustand führt. Die gelbe Farbe entsteht durch eine erhöhte Konzentration von I2. Dunkelblau wird die Lösung, wenn sich ein Iod-Stärke-Komplex aus I2 und Stärke bildet. Farblos erscheint sie, wenn sich nur noch I- in der Lösung befindet. Vereinfacht kann man dieses Experiment in drei Teilreaktionen zusammenfassen: 1 (1) 5 H2O2 + 2 HIO3 5 O2 + 6 H2O + I2 (2) I2 + CH2(COOH)2 H+ + I- + ICH(COOH)2 (3) 5 I- + HIO3 + 5 H+ 3 I2 + 3H2O FACHSCHAFT KFR&KEN (2006): Chemischer Oszillator. Benjamin Mächler M4C Seite 5 Oszillierend wird die Reaktion, weil verschiedene Reaktionsprodukte die Reaktion beeinflussen: I2 aktiviert Reaktion (1): Dies ist eine Autokatalyse2, denn das Produkt hat eine katalytische Wirkung auf seine eigene Reaktion. Mit der Bildung des Produkts wird die Reaktion immer weiter beschleunigt. I- hemmt Reaktion (1): I- ist ein Inhibitor3, denn er beeinflusst die Reaktion, so dass sie gehemmt wird. In Worten kann man den Reaktionsablauf folgendermassen beschreiben: Zuerst ist die Lösung farblos und es befindet sich noch kein I2 und I- darin. Es dominiert Reaktion (1), was zu einem starken Anstieg der I2-Konzentration und darum zu einer immer intensiveren Gelbfärbung führt. Zusammen mit Stärke bildet sich ein Iod-Stärke-Komplex, welcher dunkelblau erscheint. Ab einem gewissen Schwellenwert startet Reaktion (2) und verbraucht das I2, so dass die Lösung ihre blaue Farbe verliert. Zusätzlich stoppt das gebildete I- Reaktion (1). Bei Reaktion (3) wird langsam wieder I2 gebildet, was Reaktion (1) reaktiviert. 4.2. Goldregen Für dieses Experiment4 benötigt man Blei(II)-acetat und Kaliumiodid. Beide Stoffe werden gelöst und mit Essigsäure angesäuert, damit sich alles löst. Wenn man die beiden Lösungen zusammenschüttet reagieren die beiden Stoffe und es entsteht das gelbe Bleiiodid und Kaliumacetat. (CH3COO)2Pb + 2KI PbI2 + 2(CH3COO)K Weil die schönen Kristalle erst beim langsamen Ausfällen des Bleiiodids entstehen, erhitzt man die beiden Lösungen zuerst. Dadurch wird ein Ausfällen des Salzes verhindert, denn bei erhöhter Temperatur bildet sich kein Niederschlag. Wenn das Salz ausfällen würde, wäre es schwierig, es wieder in Lösung zu bringen. Wenn man die Lösung dann abkühlt, kristallisiert das Bleiiodid aus und es entstehen goldene Kristalle. Die eigentliche Reaktion ist also kein Bestandteil meines Filmes, sondern nur das Produkt dieses Experimentes, den goldenen Kristallstaub. 2 Autokatalyse: http://www.chemie.de/lexikon/Autokatalyse.html Inhibitor: http://www.chemie.de/lexikon/Inhibitor.html 4 Goldstaub herstellen: http://www.experimentalchemie.de/versuch-032.htm 3 Benjamin Mächler M4C Seite 6 4.3. Zucker und Schwefelsäure Schwefelsäure5 ist eine starke Säure, welche sehr hygroskopisch ist. Hygroskopie bezeichnet die Eigenschaft, Feuchtigkeit aus der Umgebung zu entziehen. Wie bei diesem Experiment6 kann die Säure so sehr schnell organische Stoffe zerstören. Hierbei wird Zucker mit Schwefelsäure vermischt. Wenn die Schwefelsäure hinzugegeben wird, verfärbt sich das Gemisch dunkler bis es ganz schwarz ist. Zucker eignet sich daher sehr gut für dieses Experiment, da sein Verhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff wie bei Wasser auch zwei zu eins beträgt. So kann die Schwefelsäure den Zucker stark entwässern, bis nur noch die schwarze Kohle übrig bleibt. C12H22O11 + H2SO4 11H2O + 12C + H2SO4 Neben dem Entziehen von Wasser finden noch Redoxreaktionen statt. Aus den entstandenen Kohlenstoffatomen und der Schwefelsäure bilden sich Kohlenstoffdioxid und schweflige Säure. Oxidation: C + 6H2O CO2 + 4H3O+ + 4e- Reduktion: 2H2SO4 + 4H3O+ + 4e- 2H2SO3 +6H2O Gesamt: C + 6H2O + 2H2SO4 + 4H3O+ + 4e- CO2 + 4H3O+ + 4e- + 2H2SO3 + 6H2O C + 2H2SO4 + CO2 + 2H2SO3 Die schweflige Säure zerfällt danach in Schwefeldioxid und Wasser H2SO3 SO2 + H2O Durch die Bildung der Gase Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid schäumt das Gemisch auf und nimmt an Volumen zu. 5 6 Schwefelsäure: http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_h2so4.htm Zucker und Schwefelsäure: http://netexperimente.de/chemie/26.html Benjamin Mächler M4C Seite 7 4.4. Blitze unter Wasser Für diesen Versuch7 werden eine Schicht Schwefelsäure und eine Schicht Ethanol in ein Becherglas gegeben, ohne die beiden Schichten zu vermischen. Durch die geringere Dichte von Ethanol kann der Alkohol auf der Schwefelsäure schwimmen. Danach werden Kaliumpermanganat-Kristalle dazugegeben und nach kurzer Zeit treten kleine Lichtblitze an der Grenzfläche zwischen der Schwefelsäure und dem Ethanol auf. Zuerst kommt Kaliumpermanganat (KMNO4) mit Schwefelsäure (H2SO4) in Kontakt. Dabei entsteht das starke Oxidationsmittel Dimanganheptoxid (Mn2O7). 2KMnO4 + H2SO4 Mn2O7 + K2SO4 + H2O Dieser Stoff ist jedoch nicht sehr stabil und zerfällt zu Mangan(IV)-oxid8 und Sauerstoff. 2Mn2O7 4MnO2 + 3O2 Der so entstandene Sauerstoff oxidiert an der Grenzfläche den Ethanol (C2H5OH) zu Kohlendioxid und Wasser. Dadurch wird viel Energie frei, welche sich neben der erhöhten Temperatur auch in Form von Lichtblitzen zeigt. C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O 7 8 Blitze unter Wasser: http://www.experimentalchemie.de/versuch-031.htm Aufgrund seines Aussehens auch Braunstein genannt Benjamin Mächler M4C Seite 8 4.5. Luminol-Reaktion Bei diesem Experiment9 werden Luminol10 und Kaliumhexacyanoferrat(III)11 gemischt und mit Wasserstoffperoxid angereichert, um die Reaktion auszulösen. Sofort beginnt das Gemisch blau zu leuchten. Luminol wird durch Wasserstoffperoxid oxidiert, wobei Kaliumhexacyanoferrat(III) als Katalysator wirkt. Ein Zwischenprodukt entsteht, von dem ein Stickstoff-Molekül abgespalten wird. Abb. 1: Oxidation von Luminol und Abspaltung von Stickstoff Dieses befindet sich in einem angeregten Zustand. Das bedeutet, dass dieses Molekül mehr Energie als im Grundzustand hat. Diese überschüssige Energie gibt das Molekül in Form von hellem und blauem Licht ab. Sie kann aber auch an Fluoreszenzfarbstoffe12 übertragen werden. Diese besitzen die Fähigkeit auch Licht aufzunehmen und wieder zurückzuwerfen, um es in einer anderen Wellenlänge und somit Farbe abzugeben. Man muss aber beachten, dass diese Fluoreszenzfarbstoffe immer Licht mit einer tieferen Energie abgeben, als sie aufgenommen haben. Das heisst, sie können zum Beispiel blaues Licht in rotes umwandeln, aber nicht umgekehrt. In meinem Fall gab ich der Lösung Fluorescein hinzu, was das blaue Licht in ein gelbgrünes Licht umwandelte. 9 Kaltes Licht: http://www.chemieunterricht.de/dc2/energie/luminol.htm (3-Aminophthalsäure-hydrazid) 11 Auch rotes Blutlaugensalz genannt. Doch ist dieser Begriff veraltet und stammt noch von den Alchemisten, die diesen Stoff durch das Kochen von Blut gewannen. 12 Fluoreszenz: https://www.technodoctor.de/fluoreszenz.htm 10 Benjamin Mächler M4C Seite 9 4.6. Vulkan aus Ammoniumdichromat Ammoniumdichromat13 ist ein äusserst anspruchsvoller und gefährlicher Stoff. Es besitzt stark toxische Eigenschaften, ist ein starkes Oxidationsmittel, kann explodieren und zersetzt sich bei erhöhter Temperatur in seine Bestandteile. Letzteres geschieht bei diesem Versuch. Durch das Erhitzen eines Häufchens Ammoniumdichromat wird die Reaktion ausgelöst. Sofort fängt das orange Pulver an Funken zu sprühen und zersetzt sich dabei in ein graues Pulver. Das Volumen nimmt zu und es bildet sich ein Krater wie bei einem Vulkan. Aus Ammoniumdichromat bilden sich schlussendlich Chrom(III)-oxid, Stickstoff und Wasser: (NH4)2Cr2O7 N2 + Cr2O3 + 4H2O 13 Ammoniumdichromat: http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_adicr.htm Benjamin Mächler M4C Seite 10 5. Programmmusik Unter Programmmusik14 versteht man Instrumentalmusik mit aussermusikalischem Inhalt. Dieser kann alles Mögliche, von einer Handlung und Situation bis zu Bildern und Gedanken, beinhalten. Der aussermusikalische Inhalt soll den Komponisten inspirieren und den Zuhörer in eine bestimmte Richtung lenken. Meist wird der Inhalt durch einen Titel angezeigt, doch es gibt auch Stücke ohne mitgeteilten Inhalt. Diese besitzen ein so genanntes geheimes Programm, welches eine breitere Deutung zulässt. 5.1 Absolute Musik Die Absolute Musik15 ist das Gegenstück der Programmmusik. Das Wort »absolut« entspringt aus dem lateinischen »absolutus« und bedeutet »uneingeschränkt«. Sie steht allein für sich und bezieht sich im Gegensatz zur Programmmusik auf keinen aussermusikalischen Inhalt. 5.2 Absolute Musik gegen Programmmusik Im 19. Jahrhundert entbrannte ein Streit16 unter den Komponisten und Musiktheoretikern, ob Musik über rein musikalische Aspekte hinausgeht. Auf der einen Seite waren die Vertreter der absoluten Musik, welche die Meinung vertraten, dass die Musik für sich selber spreche und auf der anderen Seite waren die Vertreter der Programmmusik, welche Musik mit programmatischem Inhalt befürworteten. Laut den Befürwortern der absoluten Musik braucht es keinen aussermusikalischen Inhalt, denn die Musik spreche für sich. Musik, die abhängig von zusätzlichen Inhalten ist, sei minderwertig. Die Verfechter der Programmmusik erwiderten, dass die Programmmusik mehr als nur Musik sei und zusätzlich zum musikalischen Aspekt noch etwas anderes hinzukomme. In meinem Beispiel war klar, dass ich meine Stücke nach programmatischer Weise komponieren sollte, denn die chemischen Experimente sind meine aussermusikalischen Inhalte. Diese wollte ich begleiten und auf sie abgestimmte Stücke erschaffen. Zudem denke ich, dass die Programmmusik als Begleitmusik Vorteile gegenüber der absoluten Musik hat. Aber ich merkte während dem Komponieren, dass ich durch die Programmmusik auch eingeschränkt wurde. So hatte ich manchmal spannende Ideen zu interessanten Melodien, doch entsprachen sie nicht den Ansprüchen der Programmmusik. Mir war aber auch klar, dass 14 MICHELS, Ulrich (1977): dtv-Atlas Musik Band 1. S. 142-143. SAUTER, Markus und WEBER, Klaus (Hg.) (2013): Musik um uns. S. 202. 15 Absolute Musik: http://www.musikurlaub.com/lexikon/Absolute-Musik.html 16 Absolute Musik vs. Programmmusik: http://www.helpster.de/absolute-musik-vs-programmmusik-wieaktuell-ist-die-debatte-des-19-jahrhunderts_217208 Benjamin Mächler M4C Seite 11 ich nur einen bestimmten Spielraum hatte, in dem meine Musik zu den Experimenten passt. Wenn man also frei von allen Beschränkungen komponieren will, so muss ich den Vertretern der absoluten Musik zustimmen, dass diese besser für ungezwungenes Komponieren geeignet ist. Aber wenn man gewisse Sachverhalte beschreiben will, braucht es Richtlinien, zu denen geschrieben werden muss. Dadurch kann ein passendes und zweckentsprechendes Stück garantiert werden. Deshalb wählte ich auch die Programmmusik, um meine Stücke zu schreiben. 5.3 Methoden zum Komponieren In der Programmmusik gibt es drei grundlegende Methoden17, Aussermusikalisches durch Musik darzustellen. 1.) Wiedergabe von Höreindrücken 2.) Tonsymbolische Darstellung von visuellen Sinneseindrücken und von Assoziationen 3.) Darstellung von Gefühlen und Stimmungen Mit diesen Methoden versuchte ich, meine Stücke zu komponieren, so dass passende Kompositionen zu meinen Experimenten entstehen. 17 MICHELS, Ulrich (1977): dtv-Atlas Musik Band 1. S. 142-143. Benjamin Mächler M4C Seite 12 5.3.1 Wiedergabe von Höreindrücken Bei der Wiedergabe von Höreindrücken imitiert der Komponist Geräusche und versucht, diese möglichst echt wiederzugeben. Donner und Vogelgezwitscher waren sehr beliebt. In dem vermutlich bekanntesten Stück der Programmmusik, die vier Jahreszeiten, nutzte Vivaldi beispielsweise laute, tiefe und schnelle Sechszehntel, um das dunkle Rollen des Donners nachzuahmen. Im Gegensatz dazu ahmen Holzbläser in Beethovens sechster Symphonie, der Szene am Bach, die Vögel mit hohen Tönen nach. Abb. 2: A. Vivaldi, Jahreszeiten, Sommer, 2. Satz: »Donner« Abb. 3: Abb. L. v. Beethoven, 6. Symphonie, 2. Satz, Szene am Bach: »Vogelgezwitscher« 5.3.2 Tonsymbolische Darstellung Im Gegensatz zu akustischen Sinneseindrücken lassen sich visuelle nicht so einfach imitieren. Sie können nur tonsymbolisch dargestellt werden. So können schnelle und langsame, anlaufende und anhaltende Melodien Bewegungen symbolisieren. Hohe und tiefe, laute und leise Töne widerspiegeln Zustände. Lichtverhältnisse werden durch grelle oder matte Töne dargestellt. Vivaldi nutzte in seinem Stück die vier Jahreszeiten auch die Tonsymbolische Darstellung. So beschreibt er die Flucht und den Tod eines gejagten Wildes mit einem schnellen Lauf, der mit einem tiefen Ton endet. Blitze stellt er im Frühling als schnelle, aufsteigende Läufe dar, welche abrupt enden. Abb. 3: A. Vivaldi, Jahreszeiten, Herbst: »Jagt und Tod« Benjamin Mächler Abb. 4: A. Vivaldi, Jahreszeiten, Frühling: »Blitze« M4C Seite 13 5.3.3 Darstellung von Gefühlen und Stimmungen Gefühle und Stimmungen können in der Programmmusik ohne Einschränkungen dargestellt werden. Dem Komponisten wird in dieser Hinsicht viel Freiraum gegeben. Gewisse Regeln werden dabei eingehalten, zum Beispiel dass Trauer durch langsame und Freude durch schnelle Melodien widergegeben wird. Benjamin Mächler M4C Seite 14 6. Dokumentation des gestalterischen Entwicklungsprozesses Die praktische Arbeit unterteilte ich in drei Teilabschnitte. Zuerst musste ich meine Experimente durchführen und filmen. Erst danach konnte ich mit dem Komponieren anfangen. Als letzten Teil meiner Arbeit wollte ich meine Musikstücke aufnehmen und so musste ich meine Video- und Audiodateien noch schneiden und zusammenfügen. 6.1 Experimente und Filmen Im ersten Teil meines Projekts wählte ich die Experimente aus, führte sie durch und filmte sie. Ich wollte möglichst unterschiedliche chemische Reaktionen auswählen, damit meine Musik und schlussendlich das Video abwechslungsreich und so auch unterhaltsam wird. Beim Arbeiten im Labor unterstützte mich mein ehemaliger Chemielehrer Herr W. Bernhard. Er half mir beim Herstellen meiner Lösungen, beim Arbeiten mit gefährlichen Stoffen und beim Herausfinden der richtigen Konzentrationen. Gewisse Versuchsanleitungen mussten nämlich aufgrund von anderen Chemikalien noch angepasst werden. Bei der Oszillierenden Iod-Uhr hätte die Konzentration aller Lösungen gleich sein sollen. Doch wir mussten viele Versuche durchführen, bis wir das richtige Verhältnis hatten. Schlussendlich halbierten wir die Menge einer Lösung, wodurch die beste Reaktion ablief. Meine Ausrüstung zum Filmen bestand aus der Spiegelreflexkamera meines Bruders und dem Stativ meiner Eltern. Wie bei jedem Arbeiten im Labor, musste ich Kittel und Schutzbrille tragen. Bevor ich mit dem Filmen anfing, gab mir mein Bruder eine Einführung, wie seine Kamera funktioniert und welche Einstellungen angepasst werden müssen. Während den Aufnahmen bemerkte ich, dass der Hintergrund nicht einheitlich war und somit die Videos nicht professionell aussahen. Darum kam zu meiner Ausrüstung noch ein weisses Plakat hinzu. Dieses stellte ich hinter den Experimenten auf, um ihnen einen weissen Hintergrund zu verleihen. Es war nicht immer einfach, ein gutes Bild von den Experimenten zu erhalten. Die Filme mussten alle im Chemielabor gedreht werden und einige Experimente forderten auch spezielle Massnahmen. So musste ich zum Beispiel das Experiment Zucker und Schwefelsäure unter dem Abzug durchführen, weil es giftige Gase erzeugt. Auch die Experimente mit Explosions- und Brandgefahr wie der Vulkan aus Ammoniumdichromat und die Blitze unter Wasser mussten unter sicheren Bedingungen durchgeführt werden. Dadurch waren die Lichtverhältnisse nicht immer optimal und die genannten Experimente waren schwierig zu filmen. Benjamin Mächler M4C Seite 15 6.2 Das Komponieren Ich versuchte meine Stücke für die Querflöte und das Klavier mit der Methodik der Programmmusik zu schreiben. Da mein Inhalt verschiedene chemische Experimente sind, findet immer eine Entwicklung von einem Edukt zu einem Produkt statt. Dabei verändert sich auch immer das Aussehen meiner Reaktionen. Aus schneeweissem Zucker wird schwarze Kohle und aus knallig rotem Pulver wird grauer und matter Staub. Beim Komponieren musste ich solche Veränderungen umsetzen und die Schwierigkeit bestand darin, diese klar und deutlich wiederzugeben. Auch war es nicht immer einfach, die Methoden der Programmmusik anzuwenden, denn manche meiner Experimente geben keinen Ton von sich, leuchten und bewegen sich nicht. Ich versuchte die drei Methoden anzuwenden, mit denen ich aussermusikalisches darstellen kann. Die Wiedergabe von Höreindrücken benutzte ich nur im Experiment Blitze unter Wasser, denn die anderen geben nur ein Zischen oder gar kein Ton von sich. Die Tonsymbolische Darstellung konnte ich besser brauchen. Mit dieser Methode konnte ich Bewegung, Aufhellung und Erlöschen veranschaulichen. Aber bei den Experimenten wie der Goldregen oder der Vulkan aus Ammoniumdichromat war auch das schwierig. Darum wendete ich bei solchen Experimenten die Darstellung von Gefühlen und Stimmungen an. Dadurch konnte ich passende Musik komponieren, indem ich meine Emotionen wiedergab, die ich beim Anblick der jeweiligen Experimente fühlte. Die Darstellung von Gefühlen und Stimmungen kommt aber auch bei allen anderen Experimenten zum Zuge, denn die Gefühlslage spielt beim Komponieren immer eine zentrale Rolle. Das Komponieren dauerte länger als ich angenommen hatte. Es braucht viel Zeit, immer wieder neue Ideen in die Musikstücke zu bringen. Ich nutzte das Programm Finale 2014, um meine Partituren aufzuschreiben. Es beinhaltet alle Funktionen, die man zum Komponieren braucht. Ich kannte dieses Programm bereits vom Freifachunterricht Musik und konnte es schon anwenden. Es ist auf den Computern der KSA installiert und darum sass ich meist stundenlang nach der Schule vor dem PC im Computerraum. Doch die Melodien konnte ich nicht vor dem Computer erfinden. Die Ideen entstanden während dem Klavier- oder Querflötenspielen. Das Computerprogramm war mir hierbei eine grosse Hilfe, weil ich dadurch das Zusammenspiel von Querflöte und Klavier anhören konnte. Das Grundgerüst meiner Stücke erfand ich also auf meinen Instrumenten und entwickelte dieses mit Finale weiter, bis ich die endgültigen Versionen meiner Stücke hatte. Diese betitelte ich nach den jeweiligen chemischen Prozessen, welche sie widerspiegeln. Schlussendlich wollte ich für jedes Experiment ein passendes Stück kreieren, welches jeweils 40 bis 50 Sekunden dauert, so dass der finale Film vier bis fünf Minuten beträgt. Benjamin Mächler M4C Seite 16 6.2.1 Oszillierende Iod-Uhr Wenn man es nicht besser wüsste, könnte man die Oszillierende Iod-Uhr als einen Kreislauf bezeichnen. In den zehn Minuten sieht dieser auch danach aus. Ausserdem befindet sich die Lösung auf einem Magnetrührer, was zu einem andauernden Strudel führt. Darum entschied ich mich, diese fortwährende Strömung in der Klavierstimme als Auf- und Abwärtsbewegung darzustellen. Zuerst spielt das Klavier diese Wellenbewegungen in D-Dur und dann in G-Dur. Die ersten vier Takte in Dur stellen die gelbe Phase der Iod-Uhr dar. Die Flötenstimme verstärkt auch die Farbzunahme in der gelben Phase. Je kräftiger die gelbe Farbe, desto höher und lauter werden ihre Töne. Diese fröhliche Melodie wird aber im fünften Takt durch einen verminderten Dreiklang gestört und es folgen weitere dissonante Takte. Dieser düstere Teil stellt die dunkelblaue Phase der Iod-Uhr dar. Wenn der dunkle Teil einsetzt wird auch die Flötenstimme tiefer und dumpfer. Ein kleiner Lauf führt in der Querflötenstimme wieder in den heiteren Teil über. Wie beim Experiment wiederholt sich das Ganze immer wieder. Diese Abfolge von heiteren und unstimmigen Melodien wiederholt sich zweimal, bis die Melodie in dem dissonanten Teil stehen bleibt. Abb. 4: Wechsel der Verschiedenen Phasen der Iod-Uhr Benjamin Mächler M4C Seite 17 6.2.2 Goldregen Wie gesagt konnte ich für den Goldregen nur noch die Darstellung von Gefühlen und Stimmungen anwenden, da dieses Experiment keine Geräusche von sich gibt und sich auch nicht bewegt. Ich wusste zuerst nicht, ob ich für dieses Experiment ein edles oder ein fröhliches Stück schreiben sollte. Da ich aber schon andere erhabene, aber noch keine fröhlichen Kompositionen geschrieben habe, entschied ich mich, den Goldregen heiter zu gestalten. Den Anfang macht das Klavier mit einer hüpfenden Melodie, die durch die Viertel in der linken Hand zustande gebracht wird. Ich wollte dem Stück eine gewisse Verspieltheit und Leichtigkeit verleihen, indem ich viele Synkopen einbaute. Nach jedem achten Takt kommt noch etwas Neues hinzu. Beim ersten Mal erweiterte ich das Stück, indem ich die Gegenstimme der Querflöte hinzufügte. Bei der dritten und letzten Wiederholung schmückte ich die Querflötenstimme weiter aus, so dass sich das Thema voll entwickeln kann und noch beschwingter klingt. Abb. 5: Goldregen Benjamin Mächler M4C Seite 18 6.2.3 Vulkan aus Ammoniumdichromat Zu diesem Experiment konnte ich nur die Darstellung von Gefühlen und Stimmungen anwenden, denn bei diesem Experiment konnte ich weder ein Geräusch noch eine Bewegung oder ähnliches nachahmen. Ich teilte dieses Stück ich in drei Abschnitte ein. Der erste beschreibt das noch kräftige und satte orange Pulver. Der zweite Abschnitt stellt das kraftvolle Sprühen der Funken und Flammen dar. Der letzte Teil drückt den Zerfall und den Stillstand des Vulkans aus. Im ersten Abschnitt stellte ich das Thema vor. Nur das Klavier spielt und es soll erhaben und stolz klingen. Mit Oktaven begleitet die linke Hand die Hauptmelodie. Im siebten Takt fängt der zweite Teil an. In diesem bricht der Vulkan aus und alles wird noch kräftiger. Das Klavier spielt eine Oktave tiefer und wird zusätzlich von der Querflöte begleitet. Die Oktaven der linken Hand werden jetzt auch in Achtel gespielt, was zu einem machtvolleren Klang führt. Dieser wirkungsvolle Abschnitt endet aber in Takt dreizehn. Eine erdrückende Stimmung wird durch ein gedämpftes Duett von Klavier und Querflöte erzeugt. Der Vulkan erlischt und stürzt ein. Abb. 6: Entzündung des Ammoniumdichromats 6.2.4 Zucker und Schwefelsäure Auch bei diesem Experiment nutzte ich vor allem die Darstellung von Gefühlen und Stimmungen. Ich wollte zu diesem Experiment ein zwielichtiges Thema erschaffen. Auch musste ich das Schwarzwerden des zuerst weissen Zuckers darstellen. Dies bewerkstelligte ich so, dass ich mein Hauptthema in der Bluestonleiter in A-Moll schrieb, während der Beginn noch im normalen A-Moll steht. Dieses Stück ist immer in vier Takte aufgeteilt. Diese Takte sollten die Stimmung eines aufkommenden Unheils erzeugen. Die Querflötenstimme übernimmt die führende Rolle, während die Klavierstimme zuerst nur ganze Noten spielt. Wie in diesen Takten hat das Klavier während dem ganzen Stück eine abfallende Begleitung. Auf dem Höhepunkt der steigenden Spannung ändert sich die Tonart. Sie wechselt in die Bluestonleiter in A-Moll. Gleichzeitig spielt das Klavier nun auch Viertel. Das Thema bleibt noch fast das gleiche, hat nun aber auch Es in der Melodie und wird stärker artikuliert. Dieser Abschnitt symbolisiert die Zerstörung oder das Schwarzwerden des weissen Zuckers. Bis jetzt Benjamin Mächler M4C Seite 19 hat das Klavier nur mit einer Hand die Querflöte begleitet, doch im nächsten Abschnitt spielt das Klavier eine zusätzliche Melodie. Das Ganze wird langsam unübersichtlich und soll dadurch darstellen, dass sich der Zucker aufbläht und sich überall neue Ausläufer bilden. Danach kommt ein Takt, in dem das Klavier alleine die Bluestonleiter spielt. Dieser Takt zeigt an, dass nun etwas Neues anrückt. In den nächsten vier Takten spielen die Querflöte und das Klavier neue Melodien, die noch nicht vorgekommen sind. In den folgenden letzten vier Takten tritt das altbekannte Thema nochmals auf, nur dass es in der Flötenstimme ausgeschmückt und in der Klavierstimme eine Oktave tiefer ist. Dieser Abschnitt stellt das Finale dieses Stückes dar. Es versinnbildlicht, dass sich der Zucker völlig verändert hat. Überall haben sich neue Reste und Bestandteile gebildet. Der Zucker besteht nun nur noch aus schwarzer Kohle. Abb. 7: Zerstörung des Zuckers Benjamin Mächler M4C Seite 20 6.2.5 Blitze unter Wasser Dieses Experiment war das einzige, bei dem ich die Wiedergabe von Höreindrücken anwenden konnte. Als ich Ideen für eine Melodie zu den Blitzen unter Wasser suchte, schaute ich das Video zu diesem Experiment nochmals an. Ich fand das Geknatter der Blitze und das Klappern meiner Querflöte verblüffend ähnlich. Ich entschied mich, ein Thema anzufertigen, bei dem das Klappern meiner Querflöte im Mittelpunkt steht. Da die Blitze völlig stochastisch auftreten, beschloss ich, keinen Rhythmus für die Querflöte zu schreiben, so dass auch diese Stimme auf dem Zufall basiert. Für das Klavier komponierte ich eine Begleitstimme, die aus aufsteigenden Läufen besteht. Dieser Teil endet mit einem Vorhalt. Die Klavierstimme sollte mysteriös und dunkel klingen, denn sie symbolisiert die Dunkelheit. Das Geklapper versinnbildlicht hingegen die Blitze. Für die Aufnahmen benutzte ich neben meiner neuen Querflöte auch meine alte. Die alte Flöte klapperte viel stärker. Ich dachte mir, dass es sicherlich einen guten Effekt mit ihr geben würde. Schlussendlich nutzte ich aber doch nur die Aufnahmen meiner neuen Flöte. Sie tönen nämlich voller und passen besser zu diesem Experiment. Abb. 8: Blitz unter Wasser Benjamin Mächler M4C Seite 21 6.2.6 Luminol-Reaktion Für dieses Stück konnte ich die Tonsymbolische Darstellung sehr gut gebrauchen. Hohe und grelle Töne versinnbildlichen das helle Licht und tiefe und matte Töne das Abdunkeln und Verglimmen der Reaktion. Das Stück startet ähnlich wie die Blitze aus Vivaldis Frühling, denn wie ein Blitz flammt das Licht bei der Luminol-Reaktion auf. Ich komponierte darum einen aufsteigenden Lauf für die Querflöte. Doch der Unterschied zwischen einem Blitz und der Luminol-Reaktion besteht darin, dass das Licht dieser Reaktion eine Weile bestehen bleibt, während ein Blitz abrupt endet. Infolge dessen bleibt die Querflöte auf dem hohen Ton stehen und steigt nur langsam ab. Ich komponierte auch noch einen zweiten aufsteigenden Lauf. Dieser stellt das zweite Aufleuchten dar, welches mit dem Hinzufügen vom Fluorescein erscheint. Danach sinkt diese Stimme immer tiefer und wird auch immer leiser und matter. Das Klavier begleitet die Querflöte das ganze Stück hindurch. Es verstärkt die Darstellung der Lichtverhältnisse, indem es am Anfang am hellsten Punkt deutlich hörbare Sechszehntel spielt, danach nur noch Achtel und schliesslich immer leiser und tiefer wird. Zusätzlich wollte ich mit dem Klavier noch etwas Mysteriöses einbauen, denn dieses kalte und blaue Licht empfinde ich als sehr unwirklich. Deshalb fügte ich der Klavierstimme oft grosse Septakkorde hinzu. So erzeugte ich eine geheimnisvolle Stimmung. Abb. 9: Luminol-Reaktion mit und ohne Fluorescein Benjamin Mächler M4C Seite 22 6.3 Aufnahmen Das Aufnehmen und das anschliessende Schneiden waren die letzten Schritte meines Projektes. Ich konnte die Querflötenstimme bei A. Mörgeli, einem versierten Bekannten, aufnehmen. Er hat bei sich zu Hause ein kleines improvisiertes Studio eingerichtet und hat schon viele Kinder-CDs aufgenommen. Beim Aufnehmen gab es aber gewisse Schwierigkeiten. Da ich bei A. Mörgeli nur die Querflötenstimme aufnehmen konnte, musste ich sie separat aufzeichnen und danach zusammenschneiden. Ich war kritisch, ob es trotz dieser Hürde funktionieren konnte. Im schlimmsten Fall hätte ich noch die Computerstimmen des Finales nehmen können, doch selbst gespielte Musik ist nicht mit dem Computer vergleichbar. Darum versuchte ich die Querflötenstimme aufzunehmen. Entgegen meiner Ängste funktionierte dies gut. Ich musste im Takt bleiben, damit sich die beiden Stimmen nach dem Zusammenfügen decken. Als Hilfsmittel benutzte ich dazu ein Metronom, welches im Takt blinkt. Es war aber trotzdem schwierig im Takt zu bleiben, denn ich konnte mich nicht gut gleichzeitig auf die Noten und das Metronom konzentrieren. Die Intonation war ebenfalls kritisch. Ich stimmte zwar meine Flöte nach dem Einspielen, doch ein Blasinstrument kann man nicht wie ein Klavier einmal stimmen und dann passt es. Im Gegenteil, denn man kann nicht einfach einen Griff drücken und es ertönt genau der richtige Ton, sondern der Spieler muss stark mit dem Ansatz und dem Luftdruck arbeiten. Auch erwärmt sich die Querflöte sehr schnell, weil es ein vergleichsweise kleines Instrument ist. Dadurch verändert sich die Tonhöhe ebenfalls. Normalerweise könnte ich diese Differenzen ausgleichen, doch ohne Anhaltspunkt war das ebenfalls sehr schwierig. Ein weiterer Punkt ist das Atmen. Gewöhnlich fällt mir gar nicht auf, wenn ich während einer Pause atme oder einen Ton verkürze, um Luft zu holen. Doch vor allem bei meinen Stücken Luminol und der Iod-Uhr, bei denen ich fast ununterbrochen spielen musste, fiel mir auf, dass es beim Atmen Löcher in der Melodie gab. Diese machten es nicht einfacher im Takt zu bleiben. Die Aufnahmen mit dem Klavier übernahm Jure Markic für mich. Für diese Aufnahmen brauchten wir kein Studio, denn wir konnten meine Kompositionen direkt am Keyboard aufzeichnen. Natürlich klingt ein Keyboard nicht so schön klingend wie ein Klavier, dennoch hatte es gewisse Vorteile. Wir mussten auf keine störenden Geräusche achten und die Qualität der Aufnahmen wurde dadurch einwandfrei. So konnte Jure Markic die Flötenstimme hören, während er seine eigene Stimme spielte. So gelang es uns, die beiden Tonaufnahmen ungefähr deckungsgleich zu gestalten. Benjamin Mächler M4C Seite 23 6.4 Bearbeitung der Dateien 6.4.1 Audio Um meine Audiodateien zusammenzufügen und noch auszuarbeiten, benutzte ich das Programm Audacity. Mit diesem Gratisprogramm habe ich schon früher gearbeitet. Erfahrungsgemäss ist es das beste kostenlose Programm, das es gibt. Ich nutzte es, um die beiden Stimmen zusammenzufügen und ihre Lautstärken anzupassen. Ich konnte auch noch manch eine Abweichung beheben, so dass die beiden Stimmen mehr oder weniger genau zusammenpassten. Abb. 10: Ausschnitt aus dem Audioeditor Audacity Benjamin Mächler M4C Seite 24 6.4.2 Video Um mein Video zu schneiden, benutzte ich das Programm MAGIX Fastcut. Es hatte alle Funktionen, die ich zum Schneiden brauchte. Mein Bruder, Elia Mächler, von dem ich auch schon die Kamera für das Filmen ausgeliehen habe, benutzt dieses Programm seit längerem. Deshalb hatten wir es schon installiert und ich konnte sofort loslegen. Meine Stücke hatte ich schon einigermassen während dem Komponieren an die Filme angepasst. Doch die Feinangleichung machte ich mit den Filmen. Die Musik so genau zu schreiben, dass sie immer mit den Experimenten übereinstimmen, wäre undenkbar. Ich veränderte im Film lieber ihre Geschwindigkeiten, so dass die Experimente zu der Musik passten und nicht umgekehrt. Die einzelnen Phasen der Oszillierenden Iod-Uhr wären zum Beispiel nicht immer gleich lang. Damit sie aber zu meinem Stück passten, in dem die Wiederholungen gleich bleiben, musste ich die Geschwindigkeit ein wenig anpassen. Mit Filtern oder anderen Effekten wollte ich aber nicht arbeiten, denn sie verfälschen die Bilder. Nur die Helligkeit veränderte ich an manchen Stellen, denn die Lichtverhältnisse waren zuweilen nicht sehr günstig. Abb. 11: Ausschnitt aus dem Videoverarbeitungsprogramm MAGIX Fastcut Benjamin Mächler M4C Seite 25 7 Reflexion und Schluss Während meiner Arbeit hatte ich oft gewünscht, dass ich eine geisteswissenschaftliche Arbeit gewählt hätte, weil ich dann einfach zu Hause hätte arbeiten können. Zu meiner Arbeit gehören viele Teilschritte dazu und es brauchte eine gute Organisation und Planung. Jede meiner Etappen brauchte viel Zeit und mussten nacheinander bewältigt werden. Als erstes filmte ich die Experimente, erst danach konnte ich zu diesen meine Musik schreiben, danach konnte ich meine geübten Kompositionen noch aufnehmen und zuletzt musste ich noch alles schneiden. Nicht immer war meine Organisation zielführend. Lange wusste ich zum Beispiel nicht, wer meine Klavierstimme spielt oder wo ich meine Stücke aufnehmen konnte. Mit Hilfe meines Freundeskreises konnte ich aber meine Probleme bewältigen. Trotz vieler Ungewissheiten und Problemen bin ich froh, dass ich dieses Projekt auswählte. Gerade durch das praktische Arbeiten lernte ich viel. Ich konnte Einblicke in das Drehen von Filmen, Arbeiten im Labor, das Schreiben einer eigenen Komposition, das Aufnehmen in einem Studio und das Bearbeiten von Video- und Audiodateien gewinnen. Benjamin Mächler M4C Seite 26 8. Quellenverzeichnis 8.1 Literatur: MICHELS, Ulrich (1977): dtv-Atlas Musik Band 1 und 2. 17. Aufl. München: Deutscher Taschenbuch Verlag. SAUTER, Markus und WEBER, Klaus (Hg.) (2013): Musik um uns. Braunschweig: Schroedel. FACHSCHAFT KFR&KEN (2006): Chemischer Oszillator. 8.2 Internet: BLUME, Rüdiger (2008): »Kaltes Licht (Luminol-Reaktion)«. URL: http://www.chemieunterricht.de/dc2/energie/luminol.htm [Stand: 03. August 2016]. CHEMIE.DE: »Inhibitor«. URL: http://www.chemie.de/lexikon/Inhibitor.html [Stand: 17. Oktober 2016]. CHEMIE.DE: »Autokatalyse«. URL: http://www.chemie.de/lexikon/Autokatalyse.html [Stand: 18. Oktober 2016]. DER TECHNODOCTOR: »Fluoreszenz«. 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Oktober 2016]. UNIVERSITÄT GÖTTINGEN (2014): »Versuch 48: "Blitze unter Wasser" - Redoxverhalten des Kaliumpermanganats«. URL: https://lp.uni-goettingen.de/get/text/2492 [Stand: 29. Juli 2016]. WICH, Peter (2001): »Weisser Zucker …schwarze Kohle«. URL: http://www.experimentalchemie.de/versuch-013.htm [Stand: 02. August 2016]. WICH, Peter (2002): »Blitze unter Wasser«. URL: http://www.experimentalchemie.de/versuch-031.htm [Stand: 29. Juli 2016]. WICH, Peter (2002): »Goldstaub herstellen«. URL: http://www.experimentalchemie.de/versuch-032.htm [Stand: 03. Oktober 2016]. Benjamin Mächler M4C Seite 28 9. Eigenständigkeitserklärung Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und nur unter Benutzung der angegebenen Quellen verfasst habe und ich auf eine eventuelle Mithilfe Dritter in der Arbeit ausdrücklich hinweise. Ort, Datum: …………………………………………………... Unterschrift: ………………………………………………….. Benjamin Mächler M4C Seite 29 10. Anhang Benjamin Mächler M4C Seite 30 Benjamin Mächler M4C Seite 31 Benjamin Mächler M4C Seite 32 Benjamin Mächler M4C Seite 33 Benjamin Mächler M4C Seite 34 Benjamin Mächler M4C Seite 35 Benjamin Mächler M4C Seite 36
