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Notebook und Beamer stehen zur Verfügung

6. Juni 2011 Maik Riecken 3 Kommentare

Der Herr Riecken hat genau wie der Herr Rau vor einiger Zeit bald ein Bewerbungsgespräch. Der Lebenslauf ging mir im Gegensatz zu ihm recht schnell von der Hand, weil der eine oder andere noch hier auf der Festplatte schlummerte. Viel möchte ich dazu noch nicht schreiben – so im Groben geht es um neue Medien in der Schule. Nach Pfingsten wird es so weit sein, dass ich Rede und Antwort stehen muss – und dazu auch sehr viel Lust habe, denn die Stelle böte mir die Möglichkeit viele Dinge, die ich jetzt quasi nebenbei so mache, in der einen anderen Form vergütet zu bekommen – vor allem durch Stunden. Im Einladungsschreiben stand genau der Satz, der den Titel dieses Artikels bildet – darauf ergeben sich bei mir eher eine Menge Fragen, z.B.

Welche Art von Internetzugang ist vorhanden?
Welche Browserplugins sind installiert?
Gibt es darauf ein OpenOffice-Paket?
Wird ein geschlossener Vortrag erwartet, wenn ja: Welchen Umfang sollte er haben?
Es gibt drei Bereiche im Angebot, die sehr miteinander verzahnt sind. Ich soll mir einen davon für die Präsentation aussuchen. Schwierig. Gerade für mich. Wie gehe ich mit diesem Dilemma um?
[…]

Klar könnte ich das meiste vorher erfragen – ich bin mit der Strategie sehr gut gefahren, mich in die Lage meines Gegenübers zu versetzen:

Was würde ich von einem Bewerber sehen und hören wollen?
Was bekommt so eine „Auswahlkommisson“ wohl im Allgemeinen zu sehen?
Wo sind die Fettnäpfe, d.h. was passiert im Hause der Auswahlkommission eigentlich und worauf ist dieses Haus wahrscheinlich mir Recht stolz?
[…]

Auf jeden Fall wird mein Netbook mit UMTS-Stick mit dabei sein… Die ganzen Eventualitäten passen bei mir gar nicht auf einen durchschnittlichen USB-Stick.

Aus der Schule Auswahl, Bewerbung, Einladung, Kommission, Medium, Stelle

Nernstsche Gleichung: Normalform => Schulform

29. Mai 2011 Maik Riecken 5 Kommentare

Schulbücher neigen dazu, die Umrechnung der Nernstschen Gleichung von der Normalform:

$(1) \; U_{H(Ox/Red)} = U_{H(Ox/Red)}^0 + \frac{R \cdot T}{z \cdot F}\cdot ln \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right)$

in die in Klassenzimmern und Unis gebräuchliche Form

$(2) \; U_{H(Ox/Red)} = U_{H(Ox/Red)}^0 + \frac{0,059V}{z}\cdot lg \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right)$

recht kurz darzustellen, da die SuS natürlich die Logarithmengesetze beherrschen. Aber wie kommt man nun von der Normalform zur Schulform?

Dazu machen wir zunächst einige Vorgaben:

R ist die allgemeine Gaskonstante mit einem Wert von 8,314472 J/ mol^-1 * K^-1
T ist die thermodynamische Temperatur in K, hier mal willkürlich überheizte 297K (24°C) im Winter
z ist die Anzahl der ausgetauschten Elektronen
F ist die Faradaysche Konstante mit einem Wert von 96485,3399 C * mol^-1
Wir müssen den natürlichen Logarithmus (ln) zusätzlich noch in den dekadischen (lg) umrechnen

erstmal 1,2,4 in die Normalform einsetzen:

$U_{H(Ox/Red)} = U_{H(Ox/Red)}^0 + \frac{ 8,314472 \frac{J}{mol \cdot K} \cdot 293K}{z \cdot 96485,3399 \frac{C}{mol}}\cdot ln \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right)$

Jetzt kümmern wir uns zunächst einmal um die Einheiten, es soll ja irgendwann Volt (V) da stehen:

$\frac{ \frac{J}{mol \cdot K} \cdot K}{z \cdot \frac{C}{mol}}$

Nirgendwo ein Volt… Aber Joule (J) lässt sich durch SI Einheiten auch so ausdrücken: 1J = 1C*V. Jetzt nehmen wir noch den Doppelbruch weg:

$\frac{1}{z} \cdot \frac{C \cdot V}{mol \cdot K} \cdot K} \cdot \frac{mol}{C}$

Wie hübsch sich das kürzen lässt:

$\frac{V}{z}$

Bleibt nur noch das Problem der Logarithmusumrechnung, aber da gibt es ein Rechengesetz:

$log_b r = \frac{log_a r}{log_a b}$

Auf unseren Fall bezogen gilt:

$r = \frac{c(Ox)}{c(Red)}\;\;a=e\;\;b=10$

Für einen Logarithmus zur Basis e gibt es die Kursschreibweise ln, für einen zur Basis 10 die Kurzschreibweise lg, also:

$log_e(x) = ln(x) \;\;\;log_{10}(x) = lg(x)$

Wieder auf unseren Fall bezogen:

$lg \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right) = \frac{ln\left( \frac{c(Ox)}{c(Red)}\right)}{ln(10)}$

… und umgeformt:

$ln\left( \frac{c(Ox)}{c(Red)}\right) = ln(10)} \cdot lg \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right) \approx 2,3 \cdot lg \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right)$

Den Logarithmus zur Basis Zehn nimmt man wahrscheinlich, weil sich dadurch übliche Konzentrationsangaben leicht und ohne Hilfsmittel umrechnen lassen, z.B. lg(0,1)=1 / lg(0,01)=2 usw.. Jetzt müssen wir alles nur noch zusammenbauen:

$U_{H(Ox/Red)} = U_{H(Ox/Red)}^0 + \frac{ 8,314472 \frac{J}{mol \cdot K} \cdot 297K}{z \cdot 96485,3399 \frac{C}{mol}}\cdot 2,3 \cdot lg \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right)$

und ausrechnen (Wert gerundet):

$U_{H(Ox/Red)} = U_{H(Ox/Red)}^0 + \frac{0,059V}{z}\cdot lg \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right)$

Sieht man doch leicht, oder? Den gängigen Büchern ist das oft maximal zwei, drei Sätze wert. Man kann natürlich mit der didaktischen Reduktion argumentieren – diese Umrechnungen dürften viele SuS am Anfang der Oberstufe im Kontext der bestehenden Curricula im Fach Mathematik hier in Niedersachsen schlichtweg überfordern.

Andererseits könnte man angesichts des vorhandenen Taschenrechners mit seinem CAS auch gleich die Normalform der Nernstschen Gleichung nehmen. Da sagt aber dann der Chemiker schnell: „Oh, das mit dem Zehnerlogarithmus ist aber schon ganz praktisch für den Bezug zu z.B. pH-Werten“ – gerade gesehen im Zentralabitur Chemie 2011.

Ich persönlich finde immer Menschen gut, die wissen, was sie da tun und warum das so zulässig ist. Das verstehe ich unter Kompetenz. Eine Gleichung suchen und mit Zahlen füttern kann wirklich fast jeder in Zeiten des Internets. Die Ergebnisse werden dann richtig sein.

Die Frage bleibt, ob mit solchem Wissen wissenschaftlicher Fortschritt möglich wird oder ob nicht vielmehr die Schulform der Gleichung einen Rahmen setzt, der ohne Kenntnis der Zusammenhänge nicht verlassen werden kann – vielleicht hält sich ja irgendein doofer Stoff unter doofen Bedingungen gar nicht so, wie es die Schulform der Nernstschen Gleichung vorschreibt? Solche Schweinereien kommen in der Natur ja immer wieder vor…

Chemieunterricht 0.059V, dekadisch, Faktor, Gleichung, Logarithmus, natürlich, Nernst, Normalform, Umformung

Die Nernstsche Gleichung aufstellen

28. Mai 2011 Maik Riecken 6 Kommentare

Einleitung

Dieser Artikel dient auch als kleines Experiment, um die Möglichkeiten des LaTeX-Plugins QuickLaTeX auszuloten. Ich bin recht beeindruckt von den Satzmöglichkeiten, die ich hier nur zu 90% optimiert habe… Da können jetzt also noch weitere Artikel aus der Serie „Wie man leicht sieht…“ folgen. Dort habe ich für die Formeln einen Webdienst bemüht, der aus TeX-Syntax Vektorgrafiken erstellt – das sieht natürlich dann hübscher aus, tippt sich aber nicht so fluffig.

Zur Sache

Die Nernstsche Gleichung ist einer der fundamentalen Lerninhalte im Bereich der Elektrochemie und prinzipiell eigentlich nichts weiter als ein arg verklausurliertes chemische Gleichgewicht, also ein anderer Ausdruck für K – im Prinzip natürlich. In Schulbüchern läuft einem das Ding eigentlich fast nur in dieser Form über den Weg:

$(1) \; U_{H(Ox/Red)} = U_{H(Ox/Red)}^0 + \frac{0,059V}{z}\cdot lg \left( \frac{c(Ox)}{c(Red)} \right)$

oder auch:

$(2) \; U_{H(Ox/Red)} = U_{H(Ox/Red)}^0 + \frac{0,059V}{z}\cdot lg (K)$

Wie erhält man nun die Nernstsche Gleichung für beliebige chemische Gleichgewichte?

Für das Chlorsystem gilt:

$(3)\; Cl_{2(g)} + 2e^- \rightleftharpoons 2Cl_{(aq)}^-$

Für dieses Gleichgewicht stellt die Nernstsche Gleichung quasi eine Umrechnungsvorschrift dar. So kann ich z.B. aus einem gemessenen Potential eine tatsächlich vorhandene Chloridionenkonzentration in einem Gleichgewicht berechnen. Dazu bestimme ich zunächst auf beiden Seiten der Gleichung (2) die zugehörigen Oxidationszahlen:

$(4)\; \overset{\text{0}}{Cl_2(g)} + 2e^- \rightleftharpoons 2\overset{\text{-I}}{Cl_{(aq)}^-}$

Das Chloridion besitzt mit ‑I die niedrigere Oxidationzahl und ist damit die reduzierte Form (Red). Das Chlormolekül ist die oxidierte Form (Ox). Jetzt muss ich dem Term für K so aufstellen, dass die oxidierte Form oben steht:

$(5) K = \frac{c(Ox)}{c(Red)} = \frac{c(Cl_2)\cdot c(e^-)^2}{c(Cl^-)^2}$

Elektronen und das Chlorgas besitzen in einer Lösung keine Konzentration bzw. diese kann als konstant angenommen und gleich 1 gesetzt werden. Damit lautet die Gleichung:

$(6) \; U_{H\;(Cl_2/Cl^-)} = U_{H\;(Cl_2/Cl^-)}^0 + \frac{0,059V}{2}\cdot lg \left( \frac{1}{c(Cl^-)^2}\right)$

Freundlicherweise gilt außerdem:

$(7) \; lg(a)^b = b \cdot lg(a)$

d.h., ich kann die Potenz aus dem Nenner des letzten Faktors vor den Ausdruck ziehen, weil der Zähler netterweise gleich 1 ist:

$(8) \; U_{H\;(Cl_2/Cl^-)} = U_{H\;(Cl_2/Cl^-)}^0 + \frac{0,059V}{2}\cdot 2 \cdot lg \left(\frac{1}{c(Cl^-)}\right)$

und dann kürzen:

$(9) \; U_{H\;(Cl_2/Cl^-)} = U_{H\;(Cl_2/Cl^-)}^0 + 0,059V \cdot lg\left(\frac{1}{c(Cl^-)}\right)$

Chemiebücher schreiben die Nernstsche Gleichung gerne anders auf, wenn die reduzierte Form die lösliche ist, indem sie meist stillschweigend voraussetzen, dass gilt:

$(10) \; lg\left(\frac{a}{b}\right) = -lg\left(\frac{b}{a}\right)$

also hier konkret:

$(11) \; U_{H\;(Cl_2/Cl^-)} = U_{H\;(Cl_2/Cl^-)}^0 + \frac{0,059V}{1}\cdot - lg\left(\frac{c(Cl^-)}{1}\right)$

bzw. mit vorgeholtem Minuszeichen und anderer Bruchschreibweise:

$(12) \; U_{H\;(Cl_2/Cl^-)} = U_{H\;(Cl_2/Cl^-)}^0 - 0,059V \cdot lg \left(c(Cl^-)\right)$

Ich finde diese Unterscheidung nicht besonders sinnvoll. Natürlich sieht die Gleichung so für SuS erstmal einfacher aus, aber es bleibt eben das Problem, wann ein Minuszeichen und wann ein Pluszeichen in der Nernstschen Gleichung verwendet werden soll/muss. Ich lege mich im Unterricht immer auf die Variante mit dem Pluszeichen fest. So bekommt man jedes Redoxsystem durch eine einfache Schrittfolge in den Griff.

Ein schweres Beispiel

Das Permanganatsystem ist schon nicht ganz einfach.

$(13)\; MnO_{4(aq)}^- + 8H^+ + 5e^- \rightleftharpoons Mn_{(aq)}^{2+} + 4H_2 O_{(l)}$

Schritt 1: Oxidationszahlen bestimmen – Wo ist die reduzierte Form?

Dafür schauen wir uns die Permanganat- und Manganionen an:

$(14)\; \overset{\text{+VII}}{Mn}O_{4(aq)}^- + 8H^+ + 5e^- \rightleftharpoons \overset{\text{+II}}{Mn_{(aq)}^{2+}} + 4H_2 O_{(l)}$

Das Manganion besitzt die niedrigere Oxidationszahl, ist also die reduzierte Form. Demnach muss die rechte Seite der Gleichung im Term für K nach unten.

Schritt 2: Ausdruck für K bestimmen

Die Konzentration des Lösungsmittels Wasser kann als konstant angenommen und gleich 1 gesetzt werden, taucht im Nenner also nicht mehr auf:

$(15)\; K=\frac{c(MnO_{4(aq)})^- \cdot c(H^+)^8}{c(Mn_{(aq)}^{2+})}$

Schritt 3: Ausdruck in die Nernstsche Gleichung einsetzen

$(16) \; U_{H\;(MnO_{4(aq)}/Mn_{(aq)}^{2+})} = U_{(MnO_{4(aq)}/Mn_{(aq)}^{2+})}^0\right)$

$+ \frac{0,059V}{5}\cdot lg \left( \frac{c(MnO_{4(aq)})^- \cdot c(H^+)^8}{c(Mn_{(aq)}^{2+})} \right)$

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Moodle 2.0: Kurseinstellungen

26. Mai 2011 Maik Riecken Kommentar hinterlassen

Jeder Trainer eines Kurses kennt den Block mit den Einstellungen. Dort lassen sich z.B. NutzerInnen verwalten, der Kursschlüssel setzen, Objekte aus anderen Kursen importieren usw.. In unserem Schulmoodle habe ich in den letzten Tagen etwas herumexperimentiert und z.B. ausgetüftelt, wie ich den Chemiekolleginnen und ‑kollegen nur in ihrem Bereich das Recht einräume, Kurse selbst zu erstellen. Das klappt auch erstaunlich gut, ohne dass sie gleichzeitig Zutritt zu den anderen Kursen dieses Fachbereichs erhalten.

Heute morgen mailte mich eine Kollegin an, dass ich gar nicht klar sei, wie das denn nun mit der Einschreibung und so genau funktioniert. Es zuckte kurz in den Fingern, den üblichen Standardklickpfad zurückzumailen, aber stattdessen habe ich mich vorsichtshalber einmal in ihrer Rolle (Login als) angemeldet – der Block für die Kurseinstellungen war verschwunden! Das muss höchst irritierend sein. Ich habe wie wild durch das System geklickt, bis mir das hier auffiel:

Dieser kleine Reiter blieb auch beim vertikalen Scrollen immer im Bildbereich, also musste er eine Bedeutung besitzen. Und siehe da:

Da war es wieder, das Einstellungsmenu. Die Positionierung macht natürlich Sinn, dann man so das Ganze immer griffbereit hat. Nicht jedes Theme unterstützt dieses Feature. Aber darauf muss man erstmal kommen. Befindet man sich nicht in einem eigenen Kurs, reduzieren sich die verfügbaren Optionen automatisch:

Interessante Dinge tun sich auf, wenn man das Menu durchstöbert, z.B. der persönliche Schlüssel zum Abonnieren geschützter RSS-Feeds von Foren, die in Moodle 1.9 allesamt öffentlich ins Netz gepustet wurden – so man RSS zuließ…

Merke:

Schau dir den Mist, den da als Admin verzapfst, immer auch in der Ansicht anderer Rollen an!

Moodle 2.0, Block, Einstellung, Kurs, Moodle

Verlorene Links – Teil 10

20. Mai 2011 Maik Riecken 2 Kommentare

Mein Zitat der Woche:

Das Problem ist, dass eine informierte Gesellschaft nicht ausschliesslich auf dem aufbauen kann, was interessiert. Denn Interesse ist eine recht hedonistische menschliche Regung, die nur unter Anstrengung vom Individuum gelöst und auf kollektive Ziele geleitet werden kann.

gefunden bei: netzwertig.com

Der ganze Artikel lohnt sich – natürlich habe ich das wieder einmal über Carta entdeckt. An solchen Beispielen sieht man sehr wohl, wie wichtig ein freier und unabhängiger Journalismus ist.

Wenn Klischee-BWLer das Ruder in Medienkonzernen übernehmen, kann das dabei herauskommen, was Jan-Martin Klinge im US-amerikanischen Fernsehen entdeckt hat. Bei Andreas Kalt findet man einen schönen Artikel zur Verwendung der Internets bei Prüfungen – natürlich aus Dänemark. Derweil sollte die Web2.0‑Generation unbedingt Unmengen von Daten ins Netz hochpusten. Sie helfen aktiv bei der Verbrechensbekämpfung. Da Terroristen nicht mit Zeit gehen, werden sie sich dieser Problematik nicht bewusst sein und schneller dingfest gemacht werden können. Vielleicht fallen nebenbei auch ein paar Daten für ein Scoring der Bevölkerung oder zivilrechtliche Klagen dabei an.

In den letzten Wochen habe ich sehr viel über „Ich will … haben“, „Meine persönliche Freiheit…“, „Ich will mich nicht einschränken lassen…“ und dergleichen mehr gelesen und auch erfahren. Mich macht das nachdenklich: Wird es immer altmodischer, nach den Bedürfnissen meines Gegenübers zu fragen? Ist das Ich die primäre Triebfeder? Entsteht eine Form der Freiheit nicht genau darin, etwas für den anderen zu tun, auch wenn es mich oberflächlich betrachtet zunächst einschränkt? Ich werde alt…

Ein Grundprinzip im Rechtssystem ist die z.B. Unschuldsvermutung. Die schränkt den Journalisten natürlich in der Art seiner freien Berichterstattung ein. Kann man doof finden – im Idealfall natürlich bewusst(!) doof finden. Kann man auch sinnvoll finden und neutral berichten. Sehe ich nicht so oft. Würde wahrscheinlich weniger Leute interessieren…

Gesellschaft Interesse, Internet, Journalismus, Network, social

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