Unterrichtsideen Chemie

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Chemie ist ein durchaus interessantes Fach. Aufregende Experimente und eines neues Fach an sich, ziehen am Anfang das Interesse eigentlich aller Schüler an. Nach und nach lässt das aber nach - vor allem wenn es ans Lernen geht. Und zum Lernen ist Interesse ziemlich hilfreich.

Wie kann ich also das Interesse meiner Schüler wecken? Am besten so, dass sie sich freiwillig in Thema einarbeiten und nach Informationen suchen. Hier passt das Prinzip der Kernideen nach Ruf und Gallin, durch die die Lehrer zu einem Thema hinführen. Diese Kernideen sollen das Interesse wecken und das Thema zu einem eigenen Thema für die Schüler werden lassen, so das ein größeres Engagement werden kann.

Inhaltsverzeichnis

Chemie ... nichts als giftige Sachen?

Eingangsexperiment Eine saubere Chemikalienflasche könnte mit Puderzucker gefüllt werden und beschriftet werden (Beta-fructofuranosyl-alpha .... und Formel), so das die Schüler nicht wissen, was drin ist. Zusätzlich kommt eine "Giftig-Aufkleber drauf. Mag ein Schüler davon probieren?

Kernidee Hört man von Chemie, so sind es meist negative Nachrichten, die aufhorchen lassen. Nicht jedes Produkt der chemischen Industrie ist giftig, aber gerade wenn sie ungesund sind, sollte man wissen, wie man da mit umgeht. Das Totenkopf-Symbol ist sicher das bekannteste Zeichen, dass darauf hinweist, welche Konsquenzen ein falsche Umgang haben kann.

Themen, die zusätzlich angeschnitten werden können

  • Gefahrensymbole
Ein Arbeitsblatt zeigt Etiketten von alltäglichen Gegenständen mit verschiedenen Gefahrensymbolen. Was kann bei falscher Anwendung dieser Dinge passieren? Wie sollte man damit umgehen? Das Chemiebuch kann dir helfen.
- Arbeitsblatt: Notiere dir die Texte zu allen Gefahrensymbolen.
  • Richtiges Verhalten im Chemie-Fachräumen und bei Experimenten
Ein Test: Nachdem die Schüler mal in der Chemie-Sammlung herumgeführt wurden und gezeigt bekommen haben, dass es tatsächlich auch giftige und gefährlich Stoffe in den Chemie-Räumen gibt, wird eine Runde Gummibärchen ausgegeben. Man wirft ein paar Gummibärchen auf den Experimentiertisch, der vielleicht auch noch mit einigen Schmutzigen Gläsern und Reagenzgläsern "dekoriert" wird. Mag die Gummibärchen vom dreckigen Tisch jemand essen?
- Arbeitsblatt: Bilder zeigen die Regeln, die beachtet werden soll. Beschreibt selber, was da gemeint ist.
- Regelkatalog: Richtiges Verhalten in Chemie-Fachräumen vorstellen.
  • Alltags-Gefahren mit Chemikalien
Zeitungsabschnitte, die von Unfällen mit gefährlichen Chemikalien berichten, werden bearbeitet und ausgewertet. Welche Fehler wurden da begangen? Wie verhält man sich richtig?
  • Eigenschaften von Stoffen
? Kann man das auch noch unterbringen? Neben der Tatsache, dass ein Stoff giftig sein kann?

Was ist was?

Kernidee: Da ist eine unbeschriftetes Gefäß mit Inhalt. Wie kann ich eigentlich feststellen, ob der Stoff vor mir gut oder schlecht ist? Ganz einfach. Ich untersuche den Stoff und vergleiche meine Ergebnisse mit dokumentierten Informationen.

  • Sammlung von Unterscheidungsmöglichkeiten (karten austeilen, aufschreiben lassen, falsche Sachen aussortieren lassen und zusammengehörendes zusammenlegen.
  • Begriff "Stoffeigenschaft" festhalten und einige Aufschreiben

Wo wird das auch gemacht? Bei der Trennung von Müll und bei der Abwasserreinigung!

Anhand der Abwasserreinigung und Trennung des Gelbsack-Mülls soll für jede Trennstufe folgendes aus dem Buch herausgesucht werden.
  • Bezeichnung der Trennmethode im Speziellen
  • Was wird abgetrennt?
  • Wie funktioniert diese Trennung, also wie unterscheidet sich der abgetrennte Teil vom Rest
  • Wie wird die Trennmethode im Allgemein bezeichnet?


Chemische Industrie und Stoffe

  • Rohstoffe für die Chemische Industrie (Erdöl, Holz, ... allgemein: fossile und natürlcieh Rohstoffe)

Was ist Chemie

Der Chemie-Nobelpreisträger Linus PaulingWikipedia-logo.png (1954) soll einmal gesagt haben:

Chemie ist die Wissenschaft
von den Stoffen,
von ihren Eigenschaften
und den Umwandlungen, durch die neue Stoffe entstehen.

  • Was sind Stoffe?
  • Stoffeigenschaften
  • Teilchenmodell

Gemisch oder Nicht-Gemisch?

Ich bringe in die Klasse einige Flaschen mit in denen sich zum Beispiel folgendes befinden kann:

  • eine dunkle Tintenlösung
  • Salzlösung
  • Wasser
  • Milch
  • Öl
  • Öl mit Wasser
  • zwei Ölsorten gemischt
  • 2 flüssige Kohlenwasserstoffe gemischt
  • Spülmittellösung
  • ein Suspension
  • Eiswasser

Möglichkeit: Die Schüler dürfen die Flaschen nur von außen anschauen aber nicht aufmachen. Wer kann sagen, ob es sich hier um ein Gemisch handelt?

Die Schüler entwickeln relativ schnell die Idee, dass man ja nicht jedes Gemisch sofort erkennen muss. Bei einigen erkennt man recht schnell, das es ein Gemisch ist. Bei anderen sind die Schüler sicher, obwohl es homogen ist (Tintenlösung!). Hier kann man die Begriffe "homogen" und "heterogen" einführen.
Dazu wird eine Tabelle ausgefüllt, mit Begriffen für verschiedene Gemische und Beispiele.

Alternative: Nach einer kurzen Klassen-Gesprächsrunde, werden die Gefäße (mit großen Nummern versehen) auf dem Lehrertisch platziert udn die Schüler bekommen die Aufgabe, die Stoffe selbst zu klassifizieren und Namen für die Gemische zu finden oder erfinden. Die Begriffe homogen und heterogen werden noch nicht eingeführt.

Energie bei chemischen Reaktionen

KERNIDEE: Was wären wir ohne Energie? ... Eigentlich ist es das Hauptproblem der Menschheit, Energie-Quellen zu finden, mit der die Geräte, die unseren technologischen Fortschritt ausmachen, versorgt werden können. Ohne Energie bringt kein Computer etwas!

Hand.gif   Übung

Was würde dir fehlen, wenn es keinen Strom mehr gibt? Wie wäre es, wenn es kein Benzin mehr geben würde?

Woher bekommen wir unsere Energie?

Als Energiequellen gelten

  • fossile Energieträger (Kohle, Erdgas, Rohöle) ... keine Zukunft
  • regenerative Energieträger (Wind, Sonne, Wasserkraft, Erdwärme, Biomasse)
  • nukleare Energieträger (Uran, Plutonium) ... zuverlässig aber risikoreich

siehe auch: EnergiequelleWikipedia-logo.png, EnergieträgerWikipedia-logo.png

Welche Vorgänge stecken dahinter?

  1. Physikalische Vorgänge: Kernenergie, auch Sonnenenergie und Windenergie sind ein Produkt vom Kernreaktor Sonne
  2. Chemische Vorgänge: Das wird das neue Thema sein.

Chemische Energie am Beispiel Holz</br> Damit eine Baumpflanze Holz produzieren kann, mit dem ich dann heizen kann (oder einen Generator antreibe um Strom zu erzeugen), muss sie die Sonnenenergie aufnehmen und Stoffe produzieren, die energiereich sind.

Die Photosynthese ist ein Prozess, bei dem Lichtenergie durch Lebewesen in chemische Energie umgewandelt wird und organische Stoffe synthetisiert werden. ... Die Synthese dieser Stoffe geht überwiegend von der sehr energiearmen anorganischen Kohlenstoff-Verbindung Kohlenstoffdioxid aus. Aus Kohlenstoffdioxid und Wasser entsteht – durch Energiezufuhr (Licht) – Traubenzucker (Glucose) und Sauerstoff.

W-Logo.gif ;Photosynthese, Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, 13.8.2008 - Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar; zusätzliche Bedingungen können anwendbar sein. Siehe die Nutzungsbedingungen für Einzelheiten. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Also ... Energie wird gespeichert, indem bei einer chemischen Reaktion Stoffe entstehen, die einen hohen inneren Energiegehalt haben.

Wie kann man das erklären, dass ein Stoff viel Energie innendrin hat?

Es gibt keine so einfache Möglichkeit, das zu erklären, aber man kann es vergleichen, mit Wasser. Wenn es an einer hohen Stelle liegt, etwa auf einem Berg, liegt, hat es viel potentielle Energie. Wenn es den Berg herunterfliest, wird diese Lageenergie in Bewegungsenergie umgewandelt. Liegt das Wasser im Tal, so hat er seine Lageenergie abgegeben und hat nun weniger potentielle Energie. Umgekehrt, kann man das Wasser auch wieder anheben, ihm also Hebeenergie zuführen, bis das Wasser wieder auf dem Berg liegt.

Wie auch immer es bei chemischer Energie funktioniert, es geht genauso wie mit dem Wasser. Ein Stoff, z.B. der Kohlenstoff im Holz, kann als energiereiches Holz (Cellulose) vorkommen oder als energiearmes Kohlendioxid. Beim Verbrennen findet eine Reaktion mit Sauerstoff statt, und dabei wird die "enthaltene" Energie abgegeben. Bei der Photosynthese wird die Sonnenenergie genutzt. um wieder einen Stoff zu bilden, der energiereich ist.

Verwendung chemischer Energie in technischen Systemen

Aus technischer Sicht ist in Treibstoffen chemische Energie gespeichert, die durch deren Verbrennung, etwa beim Antrieb von Fahrzeugen, in mechanische Energie umgewandelt wird. Brennstoffzellen erlauben den Wandel von chemischen Reaktionsenergie einer Verbrennung direkt in elektrische Energie. Bei Nutzung von Batterien wird über elektrochemische Redoxreaktionen chemische Energie direkt in elektrische Energie gewandelt. Ein Akkumulator verhält sich bei der Nutzung der Energie ähnlich wie eine Batterie, kann aber auch umgekehrt elektrische Energie in chemische wandeln und so speichern.

Verwendung chemischer Energie in biologischen Systemen

Aus biologischer Sicht ist in organischer Nahrung chemische Energie gespeichert, die in ATP-Moleküle als Energieträger umgewandelt wird. Grüne Pflanzen beziehen ihre chemische Energie nicht aus organischer Nahrung, sondern aus dem Energiegehalt der Sonnenstrahlung ...


W-Logo.gif ;Chemische Energie, Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, Datum - Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar; zusätzliche Bedingungen können anwendbar sein. Siehe die Nutzungsbedingungen für Einzelheiten. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Taschenwärmer

  • Reaktionen mit Sauerstoff
  • Aktivierungenergie
  • Katalysator

Einführung in die quantitative Chemie

Das Thema an sich ist gar nicht so kompliziert. Ein guter Lehrer kann das Schüler anhand von relativ einfachen Tipps und Regeln verständlich und auch leicht nachvollziehbar erklären. Aber von vielen wird es als langweilig oder überflüssig angesehen. Wie bringt man das den Schülern also näher?

Kernidee: Der Lehrer stellt ein Experiment vor, das er vorführen will. Dazu wird die Versuchsanleitung auf Folie kopiert und den Schülern gezeigt. Ich würde dazu einen Versuch auswählen, der mehrere Stoffe in genau bestimmten Mengen benötigt (z.B. Belousov-Zab... ).

Neben der Tatsache, dass da vielleicht ein hübsches Experiment gezeigt wird, könnte der Lehrer Fragen stellen, die die Schüler in das neue Thema einführt.

  • Warum muss man sich an die Mengenangaben halten?
    • Was passiert, wenn ich mehr oder weniger von einem Stoff dazu gebe?
  • Was ist, wenn man von einem Stoff weniger als die angegebene Menge hat? Kann ich dann das Experiment noch durchführen?
  • Kann ich bestimmen, wie viel ich von den Ausgangsstoffen benötige, um eine bestimmte Menge eines Produktes herzustellen.
  • Warum ist das denn so? Was passiert bei der Reaktion?
  • Wie kann man diese Mengen bestimmen?
    • Experimentell
    • Kann man es vielleicht auch berechnen?
  • Warum reicht es nicht, wenn man eine Wortgleichung für Berechnungen verwendet?


Lernziele:

  • Chemische Reaktionen im Teilchenmodell
  • Erstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen in Symbolschreibweise
  • Berechnen von Mengen bei chemischen Reaktionen

Didaktische Hinweise: Junge Kollegen, die noch nicht so viel Erfahrung haben, möchte ich ein paar Tipps geben, wie man das Thema generell an die Schüler bringen kann.

  • Verzichten sie auf die Begriffe "Mol" und "molare Masse". In Klasse 9 haben die Schüler in Mathematik noch keine Erfahrung mit große Zahlen (kommt erat in Klasse 10) und so verwirren solche Zahlenaufgaben und lenken vom eigentlichen Thema ab.
    • Die Berechnung kann einfach über Verhältnisse (Dreisatz) stattfinden. Aus den Reaktiongleichungen kann man das Verhältnis der Atomgewichte bestimmen, die bei dieser Reaktion miteinander reagiert. Das Verhältnis ist das gleiche bei der Einheit g und so kannn leicht mit g gerechnet werden.
  • Das Ausgleichen von Reaktionsgleichungen sollte besser verständlich werden, wenn man sich die Anzahlen der einzelnen Atomen erst einmal für sich aufschreibt. Dann kann man leichter erkennen, was man verändern muss (Multiplikation!), damit die Reaktionsgleichung ausgeglichen ist.
    • Farben verwenden
    • Zur Übung sollten Reaktionsgleichungen ansteigendem Schwierigkeitsgrad erstellt werden.
      • Nur ein Faktor
      • Zwei Faktoren
      • Zwei oder mehr Faktoren, die sich gegenseitig beeinflussen
      • Reaktionen mit zweiatomigen Gasen, die aus Wortgleichungen erstellt werden.