Anbei findet ihr ein kürzlich wiederentdecktes Arbeitsblatt, welches die wesentlichen Atommodelle im Chemieunterricht der Mittelstufe überblickend dokumentiert und im Aufgabenteil eine kritische Auseinandersetzung mit dem Modellbegriff fordert.
Ursprünglich habe ich ich dieses Material in der Oberstufe eingesetzt, wobei zusätzlich das vereinfachte Orbitalmodell mit enthalten war – leider weiß ich nicht mehr, woher dort die Illustrationen stammen. Daher gibt es nur die Teile, von denen ich sicher weiß, dass sie frei von Rechten Dritter sind.
Um es vorwegzunehmen: Es gibt Hinweise darauf, dass die in der Schule gelehrte und in unzähligen Lehrbüchern dargestellte Funktionsweise von Tensiden wahrscheinlich so nicht stimmt. Dummerweise stehen in den Quellenangaben auch noch “unbedeutende Namen” wie das Max-Planck-Institut oder das Journal of the American Chemical Society – von letzterer Fachzeitschrift sind durchaus nicht einfache Akzeptanzkriterien für Artikel bekannt.
Es kann also gut sein, dass die folgende Aufgabe wie auch ungezählte Chemiestunden in deutschen Klassenzimmern bald Makulatur sein könnten. Aber da gibt es noch weitere Beispiele auf dem Prüfstand (d-Orbitale bei der Schwefelsäure)… Bei den Tensiden ist es eigentlich schade – die Theorie ist so einleuchtend und fügt sich hervorragend in das Vorwissen der SuS aus der Mittelstufe ein.
Vorwissen der SuS:
Die SuS wussten bereits den grundsätzlichen Aufbau eines Seifenanions, kannten seinen Herstellungsprozess mit Mechanismus (Verseifungsreaktion), wussten, wie der Reinigungsprozess grundsätzlich abläuft. Sie wussten noch nichts über die Grenzflächenaktivität von Seifen und den genaueren Ablauf des Dispergierungsprozesses, insbesondere nichts über das “Zerbrechen” der Schmutzteilchen durch die Abstoßung der polaren Seifenmolekülareale.
Die Filme
Die Aufgabe
Die SuS sollten für jeden Film Aspekte notieren, deren Darstellung sie für gelungen bzw. nicht so gelungen hielten sowie zusätzlich für sie neue Informationen stichpunktartig herausstellen.
Erläuterung
Jeder Film hat seine Stärken und Schwächen. In zentralen Punkten überlappen sie sich inhaltlich. Gerade durch den unterschiedlichen Zugang zum Stoff habe ich mir eine Festigung des bereits eingeführten Unterrichtsstoffes erhofft. Die Filme durften sich die SuS zweimal anschauen: Einmal konsumativ zur Orientierung, einmal mit dem konkreten Arbeitsauftrag. Viele chemische Zusammenhänge sind im zweiten Film übrigens unkorrekt zur bisher noch gültigen Lehrmeinung bearbeitet, jedoch stellt er die historischen Gewinnung von Seifen als einziger in dieser Breite dar. Der Erste setzt bei der Darstellung des Waschprozesses stark auf Makroaufnahmen, die 3d-Animationen des Letzten sind die ausgereiftesten.
Die Bestimmung des Coffeingehalts in Getränken ist eine der Methoden, SuS Prinzipien eines Analyselabors näherzubringen. PTAs und CTAs schlagen sich in der Realität zwar weitaus mehr mit Automaten herum, aber die grundsätzlichen Verfahrenschritte bleiben doch immer gleich – auch wenn da eine Blackbox steht, die wir in der Schule mit ihren “primitiven technischen Methoden” aber ein Stückchen öffnen können. Das Verfahren funktioniert fotometrisch, sodass man eine Coffeinlösung mit einem Spektrum im sichtbaren Bereich benötigt – die meisten Schulen werden,wenn überhaupt, lediglich VIS-Fotometer herumstehen habe – diese Dinger liegen schon im Kiloeurobereich. Schon deswegen sollte man sie nicht verstauben lassen, sondern wirklich auch einsetzen.
Coffein ist in Wasser recht gut löslich und als reiner Stoff im Chemikalienhandel zu moderaten Preisen zu bekommen. Bei uns habe ich eine jungfräuliche 500g Packung im Giftschrank entdeckt. Gängige Versuchsvorschriften fordern die Zubereitung von fünf Lösungen zur Erstellung der Eichkurve mit folgenden Massenkonzentrationen:
- 100mg/L
- 200mg/L
- 300mg/L
- 400mg/L
- 500mg/L
Man braucht eine gute Waage und am besten auch fünf 1L-Maßkolben, damit man die entsprechenden Mengen einwiegen kann. Ein übliche Schulwaage weist eine maximalöe Genauigkeit von d=0,01g (=10mg) auf, sodass man bei der Lösung mit der kleinsten Massenkonzentration schon von vornherein einen saftigen Wägefehler macht, oder den Maßkolben noch eine Nummer größer wählen muss. Diese Lösungen sind farblos und damit einer fotometrischen Untersuchung nicht zugänglich.
Deswegen nutzt man aus, dass Coffein in saurer Lösung bei Anwesenheit von Iodid schwerlösliches Periodid bildet und als solches spezifisch ausfällt. Hier sieht man zwei Coffein-Lösungen (V=10mL), die mit jeweils 1mL Jod/Kaliumiodidlösung (c=0,05mol/L) versetzt wurden, nach dem Ansäuern mit ca. 1mL 25%iger Schwefelsäure:
Angeregt von Herrn Larbigs Artikel ist mir eben doch glatt noch eine Aufgabe eingefallen, die gut zu meiner Chemiestunde morgen passt. Es geht dabei um die radikalische Polymerisation – erstmal an Ethen.
Dazu gibt es drei Videos auf YouTube sowie einen Text aus dem Schulbuch:
Video 1:
Video 2:
Video 3:
Aufgabe:
Stellen Sie tabellarisch die fachlichen Vorzüge und Nachtteile des jeweiligen Videos zusammen. Verwenden Sie dabei sowohl den Ihnen vorliegenden Text aus dem Schulbuch als auch den entsprechenden Wikipediaartikel.
Kommentar:
Das dauert natürlich etwas, das Zeug zusammenzusuchen und auch im Vorwege zu sichten. Aber ich finde, dass so eine medial (oder: besser neu “mitteal”) aufbereitete Aufgabe einfach mehr Gehirnzellen zu aktivieren vermag und eben eine selbstständige Auseinandersetzung mit dem Stoff verlangt. Das Ergebnis müsste jetzt nur noch in GoogleDocs oder in einem Blog festgehalten werden und dann noch durch die Gruppe aufbereitet/zur Essenz eingedampft werden.
Ach so:
Wenn Themen durch das Ministerium für das Abitur verbindlich vorgegeben werden, ist das mit der freien Themenwahl irgendwie doof. Die radikalische Polymerisation ist vorgegeben für 2011…
Das Arbeitsblatt
Aufgabe 1:
Bei der Siedepunktsbestimmung von Methanol wurden die Werte ermittelt, die in der unten stehenden Tabelle verzeichnet sind.
Tabelle 1:
| t [s] | T [°C] |
| 0 | 20 |
| 15 | 21 |
| 30 | 21,5 |
| 45 | 23 |
| 60 | 28 |
| 75 | 32 |
| 90 | 37 |
| 105 | 41,5 |
| 120 | 46 |
| 135 | 50 |
| 150 | 52,5 |
| 165 | 54 |
| 180 | 55,5 |
| 195 | 57 |
| 210 | 58,5 |
| 225 | 59,5 |
| 240 | 60,5 |
| 255 | 61 |
| 270 | 61,5 |
| 285 | 63 |
| 300 | 63,5 |
| 315 | 64 |
| 330 | 64,5 |
| 345 | 65 |
| 360 | 65 |
| 375 | 65 |
| 390 | 65,5 |
| 405 | 65 |
| 420 | 65 |
| 435 | 65 |
a) Übertrage die Werte in ein Diagramm und zeichne die Siedekurve ein.
b) Bestimme mit Hilfe deines Diagrammes den Siedepunkt von Methanol graphisch.
Aufgabe 2:
Die Siedepunktsbestimmung von Methanol wurde von acht verschiedenen Gruppen innerhalb einer Klasse vorgenommen. Dabei ergibt sich folgendes Ergebnis:
| Gruppe | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Sdpkt. | 66°C | 62°C | 57°C | 64°C | 66°C | 80°C | 65°C | 66°C |
Bestimme aus diesem Klassenergebnis den Siedepunkt von Methanol!
Downloadmöglichleit
Erläuterungen
Bei Aufgabe 1 kommt es mir darauf an, dass die SuS eine geeignete Skalierung wählen (Ausnutzung des Blattes) und die Siedekurve durch die Messpunkte graphisch interpolieren. Es herrscht immer noch die Unsitte, Messpunkte einfach stumpf zu verbinden und damit zu unterstellen, es läge im Bereich von Messpunkt 1 bis Messpunkt 2 ein linearer Verlauf vor.
Begünstigt wird dies durch Tabellenkalkulationsprogramme, die das in der Grundeinstellung genau so machen und auch nicht immer per Default eine geeignete Skalierung vorgeben. Wenn meine SuS ihre grafikfähigen Taschenrechner in der Hand halten (2. Halbjahr der 7. Klasse), dann werden wir natürlich damit arbeiten…
Bei Aufgabe 2 sollen die SuS offensichtlich unplausible Ergebnisse eliminieren und danach den Mittelwert in angemessener Genauigkeit bestimmen (eine Nachkommastelle). So kann man in diesem Fall die Türmchenrechnerei an der zweiten Nachkommastelle abbrechen…
Natürlich haben wir im Vorwege Siedetemperaturen experimentell bestimmt und dabei das grundsätzliche Verfahren kennen gelernt – das Arbeitsblatt habe ich direkt nach den Herbstferien zur Wiederholung hineingegeben und bin währenddessen von Schüler zu Schülerin gegangen, um die “sonstigen Leistungen” zu besprechen und zu benoten.
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