fdchemie.pbworks.comfdchemie.pbworks.com/w/file/fetch/120668112/Teilchenm… · Web viewSimon Felix (14):"Die Teilchen in der Luft sind nicht eng zusammen und bewegen sich sehr

Fachdidaktik Chemie ETH Teilchenmodell S. 11

Rückmeldung zu Übung 1Animation zu den Aggregatzuständen"Aggregatzustände im Vergleich" unter "Teilchenmodelle im Anfangsunterricht" auf www.chemie-

interaktiv.net/ff.htm (Stand: 22. Sept. 2015)

Was ist gut gelungen? Das Erstarren von Wasser wird sehr gut visualisiert

Was ist problematisch? Teilchen bewegen sich im Eis nicht Teilchen kommen in Wasser nicht vom Fleck Verdampfen: Die Teilchen werden beim Erwärmen plötzlich schneller. Kondensieren: Einige Teilchen werden beim Abkühlen ganz plötzlich schneller(!). Kühlen wird

wie das Erwärmen mit roter Farbe dargestellt. Warum wird eine schwimmende Büroklammer beim flüssigen Zustand gezeigt? Die Gefässe und die Teilchen sind zweidimensional, die Bewegung der Teilchen aber

dreidimensional dargestellt. Man könnte irrtümlich den Eindruck erhalten, dass sich die Teilchen im flüssigen und gasförmigen Zustand durchdringen.

Wann könnte diese Animation im Unterricht gezeigt werden? als Auflockerung und Abwechslung als Einstieg in eine Stunde, wenn die Aggregatzustände bereits bekannt sind und die Schüler

an das Modell erinnert werden sollen. Anschliessend könnten die Schülerinnen die Fehler in der Animation suchen.

Änderung der Aggregatzustände kennen lernen. Die Animation wird gezeigt oder die Schülerinnen arbeiten selbständig an Laptops. Sie sollen in eigenen Worten beschreiben, was mit den Teilchen geschieht, wenn sich der Aggregatzustand ändert.

Animationen und Lehrbücher erklären die Aggregatzustände am Beispiel von Wasser, weil die Schülerinnen Eis und Wasser aus dem Alltag kennen. Wenn Sie der Animation entsprechend im Unterricht Eis schmelzen und das Wasser weiter erhitzen bis es verdampft, so werden Sie die Schüler mit dem Experiment langweilen. Es dauert lange und ist den Schülern allzu bekannt. Die Sublimation von Iod kann ich dagegen empfehlen, weil es neue Aspekte öffnet und schön aussieht.

Amadeus Bärtsch 29.09.2017


PrüfungsfrageWarum sind Flugzeuge viel schneller als Schiffe? Bitte argumentiere mit dem Teilchenmodell.

Tabitha Hughes (14): Janez Krebs (14):

Simon Felix (14):"Die Teilchen in der Luft sind nicht eng zusammen und bewegen sich sehr schnellfür ein Flugzeug ist es einfacher sie zu durchqueren. Das ist auch der Grund warum Jets so weit oben fliegen da ist die Luft dünner = tiefere Dichte."

Alessandro Vitali (14):"In der Luft gibt es weniger Widerstand als im Wasser: Luftteilchen sind weiter voneinander entfernt, bzw. die Dichte von Luft ist kleiner. Im Wasser ist die Dichte und somit der Widerstand grösser, mehr Teilchen müssen beiseite geschoben werden.Zudem sind Flugzeuge aerodynamischer und meistens auch kleiner."

Nina Dahinden (14):



Teil B: Das Teilchenmodell erklärt Beobachtungen und erlaubt VoraussagenDie folgenden Experimente zeigen, dass die Beobachtungen mit Teilchenmodell gedeutet werden können. Die Schüler sollen erkennen, dass das Teilchenmodell viele Phänomene überzeugend erklären kann und es sich lohnt, das Prinzip und nicht die Beispiele zu lernen.

1. Experiment: Es braucht Zeit, bis Gegenstände warm werdenInszenierung: Wer möchte Fr. 2.-- gewinnen? Eine Schülerin hält einen Zweifränkler auf der einen

Seite und die Lehrperson erwärmt die andere Seite mit einem Zündholz. Die Wette: Lässt die Schülerin die Münze fallen, weil sie heiss wird, bleibt das Geld bei der Lehrperson. Die Schülerin erhält die Münze, wenn das Zündholz erlischt und sie die Münze immer noch mit den Fingern hält.

Modell: Einige Schüler kommen nach vorne, bilden eine Reihe und stellen die Stoffteilchen dar. Die Lehrperson erwärmt das Material: Ein Schüler am Rand wird angestossen.

Vorteil: Die Erklärung der Wärmeleitung bleibt in Erinnerung

Nachteil: Besonders bei lebhaften Klassen kann es zu einem Tumult führen, der das weitere Arbeiten für die nächsten 5 Minuten verunmöglicht. Es empfiehlt sich deshalb, diese Veranschaulichung am Ende der Lektion durchzuführen.

2. Experiment: Beim Erwärmen dehnt sich ein Metallstab ein wenig aus

Beschreibung: Ein Metallstab wird mit mehreren Flammen erwärmt. Die geringe Ausdehnung wird durch einen Zeiger deutlich sichtbar gemacht.

3. Experiment: Beim Abkühlen zieht sich ein Metallstab zusammen.

Beschreibung: Ein Metallstab wird erwärmt und im heissen Zustand mit Flügelmutter und Bolzen in der unten abgebildete Apparatur eingespannt. Lässt man den Metallstab einige Minuten abkühlen, bricht der gusseiserne Bolzen mit lautem Getöse.



4. Experiment: Heisses Brom verteilt sich schneller Vorsicht mit Brom: Kleine Mengen transportieren. Schutzbrille und Handschuhe tragen. Immer im

Abzug arbeiten

Beschreibung: Ein Standzylinder wird in ein Wasserbad von 50 bis 60 °C gestellt. Als Vergleich dient ein zweiter Standzylinder mit Raumtemperatur. Beide Standzylinder werden mit 2 Tropfen Brom versehen und mit Glasplatten verschlossen. Wegen dem hohen Dampfdruck ist das Pipettieren von Brom nicht einfach. Beide Zylinder sollten gleich viel Brom enthalten. Anschliessend wird 5 bis 10 Minuten gewartet.

Diffusion von Brom. Links 25°C; rechts ca. 50°C Das warme Brom diffundiert schneller

5. Experiment: Flüssigkeiten dehnen sich aus. Anwendung: Thermometer

6. Experiment: Bimetalle biegen sich beim Erwärmen. Anwendung: Thermoschalter

7. Experiment: Butan-Gas wird beim Komprimieren flüssig

Die Gasverflüssigungspumpe ist bei phywe.de als Artikel 08173-00 zum Preis von ungefähr Fr. 400 erhältlich. Bezug bei http://www.pro-lehrsysteme.ch. Campinggas enthält Propan und Butan und eignet sich für diesen Versuch nicht.

8. Experiment: Ether verdunstetInszenierung: Ein wenig Ether auf die Hand eines Schülers leeren. Zum Schüler: Wo ist der Ether?

Was haben Sie mit dem Ether gemacht?

Beobachtung: Es braucht Zeit bis alle den Ether riechen. Es wird kalt.

Interpretation: 1) Man riecht den Ether erst, wenn die Teilchen in die Nase gelangen. Es dauert nicht lange bis die Etherteilchen die hinteren Reihen des Schulzimmers erreicht haben, weil die Luftströmungen und nicht nur die Diffusion die Verteilung bestimmen .2) Für die Erklärung der Verdunstungskälte muss weiter ausgeholt werden. Entscheiden Sie selber, ob Sie an dieser Stelle erzählen möchten, dass nicht alle Teilchen gleich schnell sind, die schnellen verdunsten und die langsamen übrig bleiben.



9. Experiment: Flüssiger StickstoffEines von zahlreichen Beispielen: Zigarrenförmigen Ballon mit Kohlendioxid aufblasen und in flüssigen Stickstoff halten.Beobachtung: Der Ballon schrumpft extrem. Beim Schütteln ist das feste Kohlendioxid hörbar. Wenn der Ballon aufgeschnitten wird, kommt Trockeneis zum Vorschein.Zigarrenförmige Ballone sind beim Ballonexpress erhältlich: www.ballonexpress.ch; http://www.ballonexpress.ch/index.php?TPL=10064 Stichwort: Zeppelin

Alle haben Mitleid, wenn eine Rose eingetaucht und dann zerschlagen wird. Ich würde entweder ein grosses Pflanzenblatt oder – wie im Technorama – einen Bund Petersilie verwenden und in gefrorenem Zustand zerkleinern.

Empfehlungen Wählen Sie einige Experimente aus. Es ist langweilig, wenn Sie die Experimente nach dem

Effekt ordnen und allzu viele nacheinander zeigen.

Alle Experimente – auch die noch so einfachen – vor der Demonstration erproben!

Ein Experiment kann zu Beginn einer Prüfung gezeigt werden. Die Klasse schaut zu und erhält die Aufgaben nach der Demonstration.

1. Bsp. Demonstration:

Die schwarze Metallkugel passt nicht mehr durch den Ring, wenn sie mit dem Gasbrenner erhitzt wird

Aufgabe:

a) Was ist zu beobachten?b) Erkläre die Beobachtung mit dem Teilchenmodell.

2. Bsp. Demonstration:

Luft in einem Rundkolben wird erwärmt

Aufgabe:

Skizziere das Experiment und erkläre die Beobachtung mit dem Teilchenmodell.

Eine LösungBeurteilung:

Die Ausgangslage ist gut skizziert. Im Resultat zeigt sich jedoch eine Fehlvorstellung: Die Luft entweicht nicht, weil sich die Teilchen Richtung Ausgang bewegen.



Beurteilung der Unterrichtssequenz über TeilchenTeil A: Aus Experimenten wird das Teilchenmodell abgeleitet1. Stoffteilchen unterscheiden sich in der Grösse. Eine Konsequenz aus der Volumenkontraktion2. Stoffteilchen halten zusammen: Kohäsion und Adhäsion3. Stoffteilchen bewegen sich: Brown'sche Bewegung4. Ordnung und Chaos mit Stoffteilchen: Die Aggregatzustände

Teil B: Das Teilchenmodell erklärt Beobachtungen und erlaubt Voraussagen5. Experimente, die gut mit dem Teilchenmodell gedeutet werden können6. Dichte: Stoffteilchen in unterschiedlichen Abständen7. Druck: Stoffteilchen gegen Wände8. Trennmethoden: Stoffteilchen sortieren

Teil C: Die Grenzen des Teilchenmodells9. Chemische Reaktionen verändern Stoffteilchen

Das Periodensystem ist eine Sammlung aller AtomsortenStrichformeln und Summenformeln beschreiben die MoleküleVerbrennung von Wasserstoff, Erdgas, Benzin usw.

Der ausführliche Stoffplan ist auf der Plattform http://fdchemie.pbworks.com eingestellt.

ReflexionVorteile dieser Unterrichtssequenz:

Schüler erleben, dass chemische Kenntnisse auf Experimenten beruhen

Viele Schülerinnen und Schüler experimentieren gerne. Es ist immer von Vorteil, wenn sie aktiv sein können.

1. Phase: Das Modell wird aus Experimenten entwickelt. Experimente sind die Basis naturwissenschaftlicher Erkenntnis.

2. Phase: Beobachtungen werden mit dem Modell erklärt. Eine Vielfalt von Phänomenen wird auf wenige Prinzipien zurückgeführt. Das ist ein zentrales Anliegen der Chemie!

3. Phase: Schülerinnen erkennen, dass Modelle Grenzen haben und nur einige Aspekte der Wirklichkeit zeigen. Die Diskussion von Modell und Wirklichkeit ist ein wesentlicher Beitrag zur Bildung, weil Modelle auch ausserhalb der Chemie von grosser Bedeutung sind.

Schülerinnen erhalten eine Vorstellung von Materie

Probleme und Nachteile dieses Vorgehens:

Schülerexperimente sind bei grossen Klassen nicht möglich

Mehr Physik als Chemie.

Lohnt sich der Zeitaufwand?

Der vorgestellte Unterricht zum Teilchenmodell ist für die Kantonsschule Freudenberg konzipiert: Im 8. Schuljahr wird Chemie und Physik im 8. Schuljahr im Teamteaching unterrichtet.

Fazit: Jeder wird andere Bedingungen vorfinden. Der vorgestellte Unterricht muss angepasst werden.



Literaturempfehlung"Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule" ist eine wichtige Zeitschrift für Chemiker-innen am Gymnasium. Das Heft 7/58 ist dem Teilchenmodell gewidmet. Besonders interessant ist der Aufsatz "Schwierigkeiten auf dem Weg ins Diskontinuum" von K. Petermann, J. Friedrich und M. Oetken. (K. Petermann et al., PdN-ChiS, 7/58, S. 22, 2009)

Übung 2: Teilchenmodell & Trennmethoden

Aufgabe 1: TrennmethodenTrennmethoden sind in vielen Prozessen wichtig. Stellen Sie eine Anwendung der Trennmethoden im Alltag vor, welche die Schülerinnen und Schüler interessieren dürfte. Bitte erklären Sie den Prozess in Wort und Bild in einer für Schülerinnen verständlichen Art, begründen Sie Ihre Wahl kurz und geben Sie Trennmethode und Quellen an. Handgefertigte, eingescannte Skizzen sind willkommen.

Ich werde einige Arbeiten in die Plattform aufnehmen. So haben Sie eine Sammlung von Ideen, wenn Sie dieses Thema unterrichten werden.

Erwartung: Grössenordnung eine Seite Text, eine Seite Bilder. Dokument in Word, PowerPoint oder Keynote. Im Notfall als PDF.

Aufgabe 2: FiltrationErklären Sie das Prinzip der Filtration mit einer Skizze im Teilchenmodell und ein bis zwei Sätzen. Bitte beschriften Sie die Teilchen.

Aufgabe 3: Was ist eine chemische Reaktion?Sie möchten mit den Schülerinnen zum ersten Mal im Unterricht diskutieren was eine chemische Reaktion ist. Welche Reaktion wählen Sie? Schlagen Sie eine oder zwei Reaktionen vor und begründen Sie Ihre Wahl kurz.

Situation: Sie unterrichten im 8. Schuljahr am Gymnasium. Die Schüler kennen das Teilchenmodell und einige Trennmethoden.

Format für die Lösung von Aufgabe 2 und 3: Am liebsten ein Word-Dokument, im Notfall ein PDF. Skizzen bitte scannen.

Abgabe bis Donnerstag, 5. Okt. 2017 14 Uhr, per Mail an [email protected]. Die E-Mail sollte maximal 2 MB gross sein.


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