Lernpfad und Chemie/Analyse: Unterschied zwischen den Seiten

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{{Box|Wiki-Lernpfade|[[File:Pfad-Icon.svg|right|200px]]
{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}[[Datei:Chemistry Laboratory (6990209646).jpg|right|250px]]Das Analysieren ist eine der typischen Tätigkeiten von Chemikern.


'''Lernpfade''' sind strukturierte Lernmodule, mit denen Schülerinnen und Schüler selbstgesteuert arbeiten können.  
Eine '''Analyse''' ist der der Chemie eine systematische Untersuchung, bei der die Einzelbestandteile von zusammengesetzten Stoffen oder Lösungen, welche als Analysenprobe bezeichnet werden, mit chemischen und physikalischen Methoden zu ermitteln. Dabei wird zwischen '''qualitativer''' („Welche Stoffe sind vorhanden?“) und '''quantitativer''' Analyse („Wie viel eines bestimmten Stoffes ist vorhanden?“) unterschieden.


Lernpfade eignen sich hervorragend zum computergestützten eigenverantwortlichen Lernen. Lerninhalte können selbst erarbeitet, geübt und gefestigt werden, sowohl im Unterricht als auch zu Hause.  
Ein weiterer Aspekt der Analysebegriffes ist die Strukturaufklärung einer unbekannten Verbindung. Von Strukturaufklärung spricht man, wenn die Struktur der Verbindung zum ersten Mal aufgefunden werden muss, von Identifizierung, wenn es Vergleichsmaterial gibt, wenn es also nur darum geht, die Identität der chemischen Verbindung einer Probe im Vergleich mit einer bereits bekannten Verbindung festzustellen.  


Besonderer Wert wird dabei auf die Selbstkontrolle der Lernenden gelegt. Dies geschieht z. B. durch die Integration von interaktiven Applets, Lernspielen oder durch versteckte Lösungen. Diese Feedbackvarianten ermöglichen eigenständiges und reflektiertes Lernen.
== Qualitative Analyse ==
Die qualitative Analyse beschäftigt sich mit dem Nachweis chemischer Elemente, bestimmter Gruppen in Molekülen oder Verbindungen, ohne deren Mengenverhältnisse zu berücksichtigen. Dieser geschieht durch Nachweisreaktionen oder mit Hilfe von Instrumenten. Kurz zusammengefasst: '''es wird gesucht, was in einer Probe enthalten ist'''.


Ein wesentlicher Vorteil bei Lernpfaden ist, dass der Schüler in seinem eigenen Tempo arbeiten kann und dadurch auch Verantwortung für sein Lernen übernimmt. Lernpfade bieten zahlreiche Möglichkeiten der Differenzierung und eignen sich auch für forschendes Lernen und offenen Aufgabenstellungen.
Dies ist an verschiedenen Stellen von Bedeutung:
* Bei der Suche nach neuen Medikamenten wird oft auf pflanzliche Inhaltsstoffe zurückgegriffen. Die Aufklärung der Struktur des noch unbekannten Stoffes ist notwendig, um ihn industriell zu produzieren.
* Proben aus der Umwelt werden auf Schadstoffe untersucht. Diese gilt es zu identifizieren, falls sie vorhanden sind. Dabei vergleicht man bekannte Informationen mit dem noch nicht identifizierten Stoff.
* Im Chemie-Unterricht sind einfache Nachweis-Reaktionen praktisch, um zum Beispiel Produkte von chemischen Reaktionen zu erkennen.


Mit einem Lernpfad hat der Lehrer aus der Fülle der digitalen Werkzeuge eine Auswahl getroffen, um damit den Lernprozess zu organisieren.
=== Einfache Nachweis-Reaktionen ===
Einfache chemische Reaktionen können zum Nachweis eines Stoffes verwendet werden, wenn ...
* keine andere Reagenzien ebenso reagieren
* die Reaktion ein deutliches Zeichen liefert (Farbänderung, Geräusch, Niederschlag, ...)


Ein Lernpfad kann kurz sein, ein "15-Minuten Häppchen". Der Schüler kann sich aber auch durch ein  "Mehr-Gänge-Menü" durcharbeiten.
==== Anorganik ====
* [[Knallgasprobe]], zum Nachweis von Wasserstoff
* [[Glimmspanprobe]], zum Nachweis von Sauerstoff
* [[Kalkwasserprobe|Kohlendioxid-Nachweis mit Kalkwasser]]
* Wassernachweis mit [[Wassernachweis mit Kupfersulfat|wasserfreiem Kupfersulfat]] bzw. [[Wassernachweis mit Kobaltpapier|Kobaltpapier]]


Die '''Lernpfade im ZUM-Unterrichten''' sind im Wiki erstellt und stehen '''offen''' zur Verfügung.
==== Organik ====
Sie sind  '''leicht und schnell veränderbar''' und können jederzeit der individuellen Unterrichtssituation angepasst werden. In einem Wiki erstellte Unterrichtseinheiten eignen sich so optimal für die Kooperation unterschiedlicher Lehr- und Lerngruppen.
* [[Alken-Nachweis|Nachweis von C-C-Doppelbindungen mit Brom]].
* [[Beilsteinprobe]] zum Nachweis von Halogenen in organischen Molekülen.
* Unterscheidung zwischen prim./sek. und tert. Alkoholen mit Hilfe einer Kaliumpermanganat-Lösungen.
* [[Fehling-Probe]] zur Unterscheidung zwischen Aldehyden und Ketonen.


Das Konzept der Wiki-Lernpfade eignet sich für alle Fächer wie die verschiedenen Lernpfade hier zeigen, die Lehrende an Schulen und Universitäten erstellt haben.
=== Spektroskopische Methoden ===
[[File:Hg Niederdruck Spektrum.png|right|thumb|VIS-Spektrum mit dem dazugehörigen Linienspektrum]]Als '''Spektroskopie''' bezeichnet man eine Gruppe von physikalischen Methoden, in denen eine Strahlung nach einer bestimmten Eigenschaft wie Energie, Wellenlänge, Masse etc. zerlegt wird. Die beobachtete Intensitätsverteilung wird '''Spektrum''' genannt, aufzeichnende Geräte heißen '''Spektrometer'''.  


|Lernpfad}}
Da diese Geräte recht teuer sind, kann man diese Methoden in der Schule meist nicht durchführen. Die hinter diesen Nachweis-Methoden stehende Theorie ist aber meist gut verständlich und man kann mit vorhandenen Spektren einmal in das Chemie-Studium hineinschnuppern.
{{Weiter|:Kategorie:Lernpfad|Übersicht über alle Lernpfade}}
* [[UV-VIS-Spektrometerie]]
* [[Massenspektrometerie]]
* [[H-NMR-Spektrometerie|H<sup>1</sup>-NMR-Spektrometerie]]


__NOTOC__
==== Flammenfärbung ====
== Beispiele ==
[[Datei:Spiritusflamme_mit_spektrum.png|thumb|Flammenfärbung und Linienspektrum dazu]]Einige Elemente bewirken eine typische Färbung der Bunsenbrennerflamme, wenn sie verbrannt werden.
* [[Theorie zur Analyse mit Flammenfärbungen|Allgemeine Informationen und Hintergründe dazu]]
* [[Durchführung einer Analyse mittels Flammenfärbung |Durchführung und Daten-Quellen]]
* [[Nutzung des Handspektrometers]]


=== Mathematik ===
==== Elementaranalyse ====
<div class="grid">
Die '''Elementaranalyse''' ist in der Schule vor allem eine Methode zur Bestimmung des prozentualen Gehalts bzw. Massenanteils der grundlegenden Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Bei reinen Verbindungen kann man damit die Summenformel einer einfachen organischen Verbindung bestimmen.
<div class="width-1-6">[[Datei:Video-Basketballwurf.gif|250px|left]]</div>
* [[Durchführung der Elementaranalyse|Praktische Durchführung]]
<div class="width-3-6">
* [[Berechnungen zur Elementaranalyse|Berechnung des Anteils]]
[[Quadratische_Funktionen_erkunden|'''Quadratische Funktionen erkunden''']]
* Calc-Tabelle für Lehrer, um neue Aufgaben zu erstellen
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Wiederholung (Optional)|Wiederholung]]
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Quadratische Funktionen im Alltag|Quadratische Funktionen im Alltag]]
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Quadratische Funktionen kennenlernen|Quadratische Funktionen kennenlernen]]
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Die Parameter der Scheitelpunktform|Die Parameter der Scheitelpunktform]]
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Die Scheitelpunktform|Die Scheitelpunktform]]
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Die Parameter der Normalform|Die Parameter der Normalform]]
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Die Normalform|Die Normalform]]
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Von der Scheitelpunkt- zur Normalform|Von der Scheitelpunkt- zur Normalform]]
*[[Quadratische Funktionen erkunden/Übungen|Übungen]] </div>
<div class="width-2-6">
Der Lernpfad wurde von [https://www.uni-muenster.de/IDMI/arbeitsgruppen/ag-greefrath/mitarbeiter/jedtke.shtml Elena Jedtke] im Rahmen ihrer Promotion an der Uni Münster erstellt. 


'''Publikation''': [https://www.uni-muenster.de/IDMI/arbeitsgruppen/ag-greefrath/mitarbeiter/jedtke.shtml Jedtke, Elena (2018]):'' Digitales Lernen mit Wiki-basierten Lernpfaden: Konzeption eines Lernpfads zu Quadratischen Funktionen'', In: [https://www.uni-due.de/imperia/md/images/didmath/veranstaltungen/tagungen/akmdw/tagungsband_-_akmdw_2017.pdf Digitales Lernen im Mathematikunterricht]
== Quantitative Analyse ==
Eine quantitative Analyse ist ein Verfahren, bei der es um die Beantwortung der Frage geht, wie viel von einem Stoff in einer gegebenen Probe vorhanden ist.  


Die Umweltanalyse ist auch hier wichtig: denn oft macht die Dosis das Gift. Kleine Mengen eines gefährlichen Stoffes können toleriert werden.


{{Weiter|Mathematik-digital|Lernpfade in Mathematik}}
=== Einfache Verfahren ===


</div>
==== pH-Analyse ====
</div>
''Die Bestimmung des pH-Wertes ist eine einfach Möglichkeit die Konzentration einer Säure oder einer Lauge zu bestimmen. Das ist natürlich nur möglich, wenn man weiß, welcher Stoff enthalten ist und es nur einer ist.''


=== Geschichte ===
* Nutzung von pH-Papier oder Flüssigindikator (Universalindikator)
<div class="grid">
* Säure-Base-Titration mit einem Indikator, verwendbar bei starken Säure oder Basen/Laugen
<div class="width-1-6">[[Datei:Pankratiasten in fight copy of greek statue 3 century bC.jpg|250px|left]]</div>
* Säure-Base-Titration mit pH-Meter
<div class="width-3-6">[[Olympische Spiele|'''Olympische Spiele''']]
* [[Olympische Spiele#Vorwissen zu den Olympischen Spielen|Vorwissen zu den Olympischen Spielen]]
* [[Olympische Spiele#Das antike Olympia|Das antike Olympia]]
* [[Olympische Spiele#Zeitgen.C3.B6ssische Quellen aus der Antike|Zeitgenössische Quellen aus der Antike]]
* [[Olympische Spiele#Der Ablauf der antiken Olympischen Spiele|Ablauf der antiken Olympischen Spiele]]
* [[Olympische Spiele#Die Entwicklung der Olympischen Spiele und erste Wettkampfarten|Entwicklung der Olympischen Spiele - erste Wettkampfarten]]
* [[Olympische Spiele#Eindr.C3.BCcke aus dem antiken Olympia|Eindrücke aus dem antiken Olympia]]
* [[Olympische Spiele#Die Olympische Spiele heute|Olympische Spiele heute]]
* [[Olympische Spiele#Bewertung der heutigen Olympischen Spiele|Bewertung der heutigen Olympischen Spiele]]
* [[Olympische Spiele#Rund um die Olympischen Spiele|Rund um die Olympischen Spiele]]
</div>
<div class="width-2-6">


 
[[Kategorie:Analyse]][[Kategorie:Chemie-Experiment]][[Kategorie:Organische Chemie]][[Kategorie:Anorganische Chemie]][[Kategorie:Nachweis-Reaktion]]
{{Weiter|Geschichte/Lernpfade|Lernpfade in Geschichte}}
 
</div>
</div>
 
=== Physik ===
<div class="grid">
<div class="width-1-6">[[Datei:Mini-Vendargues.jpg|Halfpipe|250px]]</div>
<div class="width-3-6">'''[[Lernpfad Energie]]'''
* [[Lernpfad Energie/Armbrustschießen im Weltall|Armbrustschießen im Weltall]]
* [[Lernpfad Energie/Das physikalische Konzept Energie|Das physikalische Konzept Energie]]
* [[Lernpfad Energie/Ein sportliches Beispiel auf der Erde|Ein sportliches Beispiel auf der Erde]]
* [[Lernpfad Energie/Energieumwandlung und Wirkungsgrad|Energieumwandlung und Wirkungsgrad]]
* [[Lernpfad Energie/Leistung: Zeit spielt manchmal eine Rolle|Leistung: Zeit spielt manchmal eine Rolle]]
</div>
<div class="width-2-6">Mit Hilfe dieses Lernpfads kannst Du den physikalischen Energiebegriff kennenlernen und ein Gefühl dafür entwickeln. Beispiele und vor allem Aufgaben helfen Dir dabei.</div>
</div>
 
====Deutsch====
<div class="grid">
<div class="width-1-6">[[Datei:Florentinaschaefer Lkw.png|250px|left]]</div>
<div class="width-5-6">'''[[Lernpfad Satzglieder]]'''
Die Bearbeitenden sollen nach der Bearbeitung in der Lage sein, die Satzglieder (Subjekt, Prädikat und Objekt) in einem Satz zu erkennen und entsprechend zu bezeichnen.
</div>
</div>
 
=== Ethik ===
<div class="grid">
<div class="width-1-6">[[Datei:Jeremy Bentham by Henry William Pickersgill detail.jpg|250px|left]]</div>
<div class="width-3-6">[[Lernpfade Ethik/Einführung in den Utilitarismus|'''Einführung in den Utilitarismus''']]
*[[Lernpfade Ethik/Einführung in den Utilitarismus/Fallbeispiel|Fallbeispiel]]
*[[Lernpfade Ethik/Einführung in den Utilitarismus/Nützlichkeit als Argument?|Nützlichkeit als Argument?]]
*[[Lernpfade Ethik/Einführung in den Utilitarismus/Benthams hedonistisches Kalkül|Jeremy Benthams hedonistisches Kalkül]]
*[[Lernpfade Ethik/Einführung in den Utilitarismus/Anwendung|Anwendung auf das Fallbeispiel]]
*[[Lernpfade Ethik/Einführung in den Utilitarismus/Kritik|Kritik?]]
</div>
<div class="width-2-6"> </div>
</div>
 
=== Sprachen ===
<div class="grid">
<div class="width-1-6">[[Datei:Person learning.svg|250px|left]]</div>
<div class="width-3-6">'''[[Vokabeln lernen]]'''
* [[Vokabeln lernen/Wie funktioniert das Gedächtnis?|Wie funktioniert das Gedächtnis?]]
* [[Vokabeln lernen/Vokabelheft|Vokabelheft]]
* [[Vokabeln lernen/Lernkartei|Lernkartei]]
* [[Vokabeln lernen/Mindmapping|Mindmapping]]
* [[Vokabeln lernen/Lernen mit allen Sinnen|Lernen mit allen Sinnen]]
* [[Vokabeln lernen/Software|Software]]
</div>
<div class="width-2-6">Jeder, der eine Fremdsprache erlernt, sollte passende Lerntechniken kennen und anwenden. Dieser Lernpfad zeigt, wie man Vokabeln lernen sollte, um diese dauerhaft zu behalten.
 
 
{{Weiter|Englisch/Lernpfade|Lernpfade in Englisch}}
</div>
</div>
 
=== Weitere Themen ===
<div class="grid">
<div class="width-1-6">[[File:Grib skov.jpg|Grib skov|250px|left]]</div>
<div class="width-3-6">[[Lernpfad Holz|'''Lernpfad Holz''']]
* [[Lernpfad Holz/Welche Teile hat ein Baum?|Welche Teile hat ein Baum?]]
* [[Lernpfad Holz/Was ist Holz?|Was ist Holz?]]
* [[Lernpfad Holz/Quiz Welche Teile hat ein Baum?|Quiz zur Selbstüberprüfung: Bestandteile des Baums; Holz]]
* [[Lernpfad Holz/Welche Baumarten sind bei uns häufig?|Welche Baumarten sind bei uns häufig?]]
* [[Lernpfad Holz/Wie wird ein Baum gefällt?|Wie wird ein Baum gefällt?]]
* [[Lernpfad Holz/Wie wird ein Baumstamm verarbeitet?|Wie wird ein Baumstamm verarbeitet?]]
* [[Lernpfad Holz/Quiz Fällen und Verarbeiten|Quiz zur Selbstüberprüfung: Fällen und Verarbeiten]]
* [[Lernpfad Holz/Welche Formen von Naturholz und welche Holzwerkstoffe gibt es?|Welche Formen von Naturholz und welche Holzwerkstoffe gibt es?]]</div>
<div class="width-2-6">
Hier kannst Du vieles über '''Holz und Bäume''' lernen. Sowohl die biologischen Aspekte als auch Informationen über die Nutzung und Verarbeitung des Holzes werden vorgestellt.
</div>
</div>
 
 
[[Kategorie:Lernpfad]]

Version vom 20. August 2021, 10:10 Uhr

Datei:Chemistry Laboratory (6990209646).jpg

Das Analysieren ist eine der typischen Tätigkeiten von Chemikern.

Eine Analyse ist der der Chemie eine systematische Untersuchung, bei der die Einzelbestandteile von zusammengesetzten Stoffen oder Lösungen, welche als Analysenprobe bezeichnet werden, mit chemischen und physikalischen Methoden zu ermitteln. Dabei wird zwischen qualitativer („Welche Stoffe sind vorhanden?“) und quantitativer Analyse („Wie viel eines bestimmten Stoffes ist vorhanden?“) unterschieden.

Ein weiterer Aspekt der Analysebegriffes ist die Strukturaufklärung einer unbekannten Verbindung. Von Strukturaufklärung spricht man, wenn die Struktur der Verbindung zum ersten Mal aufgefunden werden muss, von Identifizierung, wenn es Vergleichsmaterial gibt, wenn es also nur darum geht, die Identität der chemischen Verbindung einer Probe im Vergleich mit einer bereits bekannten Verbindung festzustellen.

Qualitative Analyse

Die qualitative Analyse beschäftigt sich mit dem Nachweis chemischer Elemente, bestimmter Gruppen in Molekülen oder Verbindungen, ohne deren Mengenverhältnisse zu berücksichtigen. Dieser geschieht durch Nachweisreaktionen oder mit Hilfe von Instrumenten. Kurz zusammengefasst: es wird gesucht, was in einer Probe enthalten ist.

Dies ist an verschiedenen Stellen von Bedeutung:

  • Bei der Suche nach neuen Medikamenten wird oft auf pflanzliche Inhaltsstoffe zurückgegriffen. Die Aufklärung der Struktur des noch unbekannten Stoffes ist notwendig, um ihn industriell zu produzieren.
  • Proben aus der Umwelt werden auf Schadstoffe untersucht. Diese gilt es zu identifizieren, falls sie vorhanden sind. Dabei vergleicht man bekannte Informationen mit dem noch nicht identifizierten Stoff.
  • Im Chemie-Unterricht sind einfache Nachweis-Reaktionen praktisch, um zum Beispiel Produkte von chemischen Reaktionen zu erkennen.

Einfache Nachweis-Reaktionen

Einfache chemische Reaktionen können zum Nachweis eines Stoffes verwendet werden, wenn ...

  • keine andere Reagenzien ebenso reagieren
  • die Reaktion ein deutliches Zeichen liefert (Farbänderung, Geräusch, Niederschlag, ...)

Anorganik

Organik

Spektroskopische Methoden

Datei:Hg Niederdruck Spektrum.png
VIS-Spektrum mit dem dazugehörigen Linienspektrum

Als Spektroskopie bezeichnet man eine Gruppe von physikalischen Methoden, in denen eine Strahlung nach einer bestimmten Eigenschaft wie Energie, Wellenlänge, Masse etc. zerlegt wird. Die beobachtete Intensitätsverteilung wird Spektrum genannt, aufzeichnende Geräte heißen Spektrometer.

Da diese Geräte recht teuer sind, kann man diese Methoden in der Schule meist nicht durchführen. Die hinter diesen Nachweis-Methoden stehende Theorie ist aber meist gut verständlich und man kann mit vorhandenen Spektren einmal in das Chemie-Studium hineinschnuppern.


Flammenfärbung

Datei:Spiritusflamme mit spektrum.png
Flammenfärbung und Linienspektrum dazu

Einige Elemente bewirken eine typische Färbung der Bunsenbrennerflamme, wenn sie verbrannt werden.

Elementaranalyse

Die Elementaranalyse ist in der Schule vor allem eine Methode zur Bestimmung des prozentualen Gehalts bzw. Massenanteils der grundlegenden Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Bei reinen Verbindungen kann man damit die Summenformel einer einfachen organischen Verbindung bestimmen.

Quantitative Analyse

Eine quantitative Analyse ist ein Verfahren, bei der es um die Beantwortung der Frage geht, wie viel von einem Stoff in einer gegebenen Probe vorhanden ist.

Die Umweltanalyse ist auch hier wichtig: denn oft macht die Dosis das Gift. Kleine Mengen eines gefährlichen Stoffes können toleriert werden.

Einfache Verfahren

pH-Analyse

Die Bestimmung des pH-Wertes ist eine einfach Möglichkeit die Konzentration einer Säure oder einer Lauge zu bestimmen. Das ist natürlich nur möglich, wenn man weiß, welcher Stoff enthalten ist und es nur einer ist.

  • Nutzung von pH-Papier oder Flüssigindikator (Universalindikator)
  • Säure-Base-Titration mit einem Indikator, verwendbar bei starken Säure oder Basen/Laugen
  • Säure-Base-Titration mit pH-Meter
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