Schülerdeutungen: Kupfer und Schwefel quantitativ

Lässt man Kupfer und Schwefel in den entsprechenden Schulversuchen miteinander reagieren, so fällt auf, dass das Kupfer in der Regel nicht den gesamten Schwefel aufnimmt. Tatsächlich sind es im Verhältnis zum Kupfer nur sehr geringe Stoffportionen, die notwendig sind, um z.B. ein Kupferblech vollständig zu Kupfersulfid umzusetzen.

Meine SuS der 7. Klasse hatten dazu eine ausgezeichnete Idee auf Basis ihres Wissens über das Kugelteilchenmodell. In Anlehnung an die Volumenkontraktion bei der MIschung von Wasser und Brennspiritus formulierten sie folgende Hypothese:

Kupfer und Schwefel: Theorie 1

Kupfer und Schwefel: Theorie 1

Zwischen den Kupferkugelteilchen befinden sich Lücken, deren Anzahl begrenzt ist. Sind alle Lücken von den Schwefelteilchen besetzt, so kann das Kupfer keinen weiteren Schwefel mehr aufnehmen – eine absolut logische Hypothese, die gar nicht so einfach mit dem Kenntnisstand einer 7. Klasse zu widerlegen ist.

Ich habe mich folgendermaßen herausgeredet:

Wenn die Hypothese gilt, so dürften sich die Eigenschaften von Kupfer- und Schwefelteilchen dabei nicht ändern, da ja lediglich eine Art Gemisch entsteht. Also müsste das Endprodukt eine Mischfarbe aus Rotbraun (Kupfer) und Gelb (Schwefel) aufweisen. Außerdem ist schwer zu erklären, warum Energie bei dieser Reaktion frei wird (und das ist sichtbar). Dann habe ich eine andere Theorie präsentiert:

Kupfer und Schwefel:Theorie 2

Kupfer und Schwefel:Theorie 2

Kupferteilchen können nur eine begrenzte Anzahl an Schwefelteilchen (oder umgekehrt) aufnehmen. Dabei entsteht ein neuer Stoff mit neuen Eigenschaften, also eine Verbindung.

Die SuS haben berechtigt angeführt, dass sich ja auch hier die jeweiligen Teilchen nicht verändern und die Farbigkeit so gesehen auch nicht stimmt. Da sie es so genau wissen wollten, musste ich dann doch einräumen, dass sich die Teilchen sehr wohl verändern, wenn sie sich verbinden und dadurch die Energieerscheinungen und die anderen Eigenschaften zu erklären sind.

Das Gesetz der konstanten Proportionen erklären jedoch beide Hypothesen hinreichend gut. Und wenn man sich die Organisation der Ionen im Kupfersulfid genau anschaut haben die SuS so Unrecht nun auch wieder nicht.Ganz davon abgesehen: Methodisch haben sie hervorragend gearbeitet.

Der Übergang vom Massen- auf den Teilchenbegriff ist eben doch nicht so ganz einfach…

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