zur Vollversion · Francium und Cäsium. Alle diese Elemente gehören in die erste Hauptgruppe . t 'PMHFOEF Elementsymbole (internationale Abkürzungen) stehen zur Verfügung: Fr,

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49 RAAbits Chemie, November 2014

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10. Einführung in das Periodensystem der Elemente

Einführung in das Periodensystem der Elemente

Dr. Nicole Kunze, Kirchzarten; Dr. Leena Bröll, Gundelfingen

Niveau: Sek. I

Dauer: 3 Unterrichtsstunden

Bezug zu den KMK-Bildungsstandards

Fachwissen: Struktur-Eigenschafts-Beziehung: Beschreiben und Begründen von Ordnungsprinzipien für Stoffe.

Erkenntnisgewinnung: Kennenlernen und nutzen eines der zentralen Hilfsmittel der Chemie, das PSE, welches die Schülerinnen und Schüler* ihre gesamte Schulkarrie-re über begleiten wird. Im weiteren Chemieunterricht werden die Kenntnisse hierzu verfeinert und vertieft.

Beschreiben, veranschaulichen und erklären chemischer Sachverhalte unter Ver-wendung der Fachsprache mit Hilfe von Modellen und Darstellungen

Entnehmen von Informationen aus dem Periodensystem der Elemente

Kommunikation: Informationsaustausch in der Lerngruppe auf Basis sachgemäßer Verknüpfung zwischen Alltags- und Fachsprache durch Verwendung der Element-symbole und der neuen Fachbegriffe Periode, Hauptgruppe und Ordnungszahl.

Bewertung: Durch das Nachvollziehen historischer Einteilungen Grenzen und Wei-terentwicklungen in den Naturwissenschaften erfahren.

Der Beitrag enthält Materialien für:

methodisch abwechslungsreiches Arbeiten Gruppenarbeit

selbstständiges Arbeiten Lernzielkontrolle

Hausaufgaben

Hintergrundinformationen

Die Erarbeitung des Periodensystems der Elemente ist ein zentraler Aspekt im Che-mieunterricht der Sekundarstufe I. Meist geschieht diese Thematisierung lehrerzent-riert ohne die Möglichkeit der Eigenaktivität der Schüler. Die vorgestellte Unterrichts-einheit soll Möglichkeiten aufzeigen, wie es durch methodisch abwechslungsreiches Arbeiten möglich ist, die Lernenden zu aktivieren und mit ihnen die Entdeckung des Periodensystems der Elemente nachzuvollziehen.

Im vorangegangenen Unterricht muss eine Besprechung der Elementfamilien stattge-funden haben (Elemente in einer Elementfamilie haben ähnliche Eigenschaften). Über die Anordnung im Periodensystem muss nichts bekannt sein.

Hinweise zur Didaktik und Methodik

In der ersten Unterrichtsstunde werden die Elementsymbole eingeführt. Als Ein-stieg dient die Folienvorlage M 1, auf der verschiedene Symbole abgebildet sind (auf CD 49 finden Sie diese auch in Farbe). Diese Symbole werden als stummer Impuls aufgelegt. Danach wird auf die Symbole in der Chemie übergeleitet. Es folgt ein ge-schichtlicher Exkurs. Auf Folienvorlage M 2 werden die im Mittelalter benutzten Zei-chen gezeigt und es wird thematisiert, dass diese Symbole mit dem aufkommenden

* Im weiteren Verlauf der UE wird aus Gründen der einfacheren Lesbarkeit nur „Schüler“ verwen-

det. Schülerinnen sind genauso gemeint.

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https://www.netzwerk-lernen.de/::15008.html

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www.podcast.de/episode/229446868/Periodensystem%2Bder%2BElem

ente%2Bver%25C3%25B6ffentlicht%2B%252828.10.1869%2529%2B-

%2B28.10.2013

Unter diesem Link findet sich ein Podcast über die Anordnung der Elemente im Pe-riodensystem.

www.youtube.com/watch?v=TRxGofdt9FA

Unter dieser URL kann der Periodensystemsong angehört werden.

http://www.raabe.de/go//?action=ProdDetails&product_uuid=SU7JZC7GIO

G2HWPJH4145PNKLQ9S4OJU

Unter diesem Link finden Sie ein PSE-Spiel für das interaktive Whiteboard.

Bezugsquellen

Ein PSE kann im Klassensatz kostenlos bei den Chemieverbänden Baden-Württem-berg bestellt werden (www.chemie.com, auf Schule klicken, dann auf Unterrichts-

materialien-Link auf der Seite).

Materialübersicht

Ab = Arbeitsblatt/Informationsblatt FoVo = Folienvorlage

M 1 FoVo Symbole begegnen uns überall im Alltag

M 2 FoVo Die geheimen Symbole der Alchemisten

M 3 Ab Von den Symbolen der Alchemisten zu den Elementsymbolen

M 4 FoVo Elementkärtchen für ausgewählte Elemente

M 5 Ab Auf der Suche nach einer Ordnung für die Elemente

r1 Ab pro Schüler

r19 Elementkärtchen aus M 4 (pro Gruppe)

r1 weißes A4-Papier pro Gruppe

rKleber

rFilzmarker

M 6 Ab Kommst du drauf? Ein Logical zum PSE

M 7 Ab In Bewegung – ein Laufdiktat zum PSE

M 8 Ab Wir ordnen die Elemente im Periodensystem richtig an

M 9 Ab Das Periodensystem der Elemente

M 10 Ab Kennst du dich aus? Trimino zum PSE

rSchere rKleber

Die Erläuterungen und Lösungen zu den Materialien finden Sie ab Seite 18.

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M 2 Die geheimen Symbole der Alchemisten

Der Alchemist, William Fettes Douglas (1822–1891)

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M 3 Von den Symbolen der Alchemisten zu den Ele-

mentsymbolen

Schon die Alchemisten haben versucht, mit anderen über ihre Erkenntnisse zu kom-munizieren, und haben die Stoffe, mit denen sie hantiert haben, mit Symbolen abge-kürzt.

Berzelius, der von 1779 bis 1848 lebte, war mit dieser Schreibweise nicht einverstan-den. Elemente und Verbindungen wurden vermischt und beim Buchdruck war es schwer, die Zeichen sauber zu vervielfältigen, ohne den Text zu verunstalten. Aus die-sem Grund entwickelte Berzelius eine „neue Sprache“.

Kannst du ihm folgen und verstehst seine Sprache?

Wettbewerb: Lest euch in Zweier- oder Dreiergruppen Berzelius‘ Vor-schläge durch und versucht, die Symbole für die chemischen Elemen-te herauszuinden. Notiert sie mit Bleistift in eure Tabelle. Seid ihr si-cher, die Lösung gefunden zu haben, zeigt eure Ideen dem Lehrer. Die schnellste Gruppe ohne Fehler gewinnt.

Von der verschlüsselten Botschaft zur chemischen Zeichensprache

Aus: J. J. Berzelius, Versuch über die Theorie der chemischen Proportionen und über die Wirkungen der che-

mischen Elektrizität; Dresden 1820, S. 117–118.

Name des

Elements

Lateinische

Bezeich-

nung

Symbol Name des

Elements

Lateinische

Bezeich-

nung

Symbol

Gold Aurum Kohlenstoff Carboneum

Aluminium Aluminium Kupfer Cuprum

Schwefel Sulfur Sauerstoff Oxygenium

Eisen Ferrum Wasserstoff Hydrogenium

Stickstoff Nitrogenium

„Die chemischen Zeichen müssen aus Buchstaben bestehen […]. Ich wähle daher die Anfangsbuchstaben der lateinischen Benennungen der Körper zu chemischen Zeichen, und da mehrere von ihnen einerlei Anfangsbuchstaben haben, so unterschei-de ich sie auf folgende Weise:

a) die einfachen nichtmetallischen Körper […] bezeichne ich blos mit dem Anfangs-buchstaben, wenn er sich auch unter den Metallen wieder inden sollte;

b) bei den Metallen aber wird dem Anfangs-buchstaben […] der zweite Buchstabe, oder wenn dieser nicht bezeichnend genug seyn sollte, der nächste Consonant im Worte hin-zugefügt.“

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M 4 Elementkärtchen für ausgewählte Elemente

Blei

Lithium

Natrium

Kalium

Calcium

Phosphor

Th

inksto

ck

/iS

tock

Th

inksto

ck

/iS

tock

/Co

pri

d

Th

inksto

ck

/iS

tock

Th

inksto

ck

/iS

tock

Co

lou

rbo

x

Th

inksto

ck

/iS

tock

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M 8 Wir ordnen die Elemente im Periodensystem richtig an

Gruppe 1 Die Alkalimetalle

Aufgabe: Ordne die Namen der Elemente, die Elementsymbole und die Ordnungs-

zahlenimPeriodensystemandiepassendeStelle.FülleallesmitBleistiftaus!

Zu den Alkalimetallen gehören die Elemente Natrium, Kalium, Rubidium, Lithium, Francium und Cäsium. Alle diese Elemente gehören in die erste Hauptgruppe.

• FolgendeElementsymbole (internationale Abkürzungen) stehen zur Verfügung: Fr, Li, Cs, Rb, Na und K.

• ZugehörigeOrdnungszahlen sind: Lithium = 3, Natrium = 11, Francium = 87.

• Kaliumstehtinder4.,Rubidiuminder5.,Cäsiuminder6.Periode.

Gruppe 2 Die Erdalkalimetalle



Zu den Erdalkalimetallen gehören die Elemente Barium, Radium, Beryllium, Calcium, Magnesium und Strontium. Alle diese Elemente gehören in die zweite Hauptgruppe.

• FolgendeElementsymbole (internationale Abkürzungen) stehen zur Verfügung: Ra, Mg, Ca, Sr, Ba und Be.

• ZugehörigeOrdnungszahlen sind: Beryllium = 4, Radium = 88, Magnesium = 12.

• Calciumstehtinder4.,Bariuminder6.sowieStrontiuminder5.Periode.

Gruppe 3 Die Bor-Gruppe



In die Bor-Gruppe gehören die Elemente Bor, Thallium, Indium, Gallium und Alumini-um. Alle diese Elemente gehören in die dritte Hauptgruppe.

• FolgendeElementsymbole (internationale Abkürzungen) stehen zur Verfügung: Al, Ga, In, B und Tl.

• ZugehörigeOrdnungszahlensind:Bor=5,Gallium=31.

• Aluminiumstehtinder3.,Indiuminder5.sowieThalliuminder6.Periode.

Gruppe 4 Die Kohlenstoff-Gruppe



In die Kohlenstoff-Gruppe gehören die Elemente Silicium, Germanium, Zinn, Blei (Plumbum) und Kohlenstoff. Alle diese Elemente gehören in die vierte Hauptgruppe.

• FolgendeElementsymbole (internationale Abkürzungen) stehen zur Verfügung: C, Pb, Ge, Si und Sn.

• ZugehörigeOrdnungszahlen sind: Kohlenstoff = 6 und Blei = 82.

• Siliciumstehtinder3.,Zinninder5.sowieGermaniuminder4.Periode.

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M 9 Das Periodensystem der Elemente

Jetzt hast du schon viel über das Periodensystem erfahren: Du weißt, wie die Elementnamen entstanden sind, kennst die Begriffe Gruppe und Pe-riode und hast gelernt, dass jedes Element eine Ordnungszahl hat. Nun soll das leere PSE mit den Elementen, ihren Symbolen und Ordnungszah-len gefüllt werden.

Aufgabe: TrageindasPeriodensystemdieElementnamen,SymboleundOrdnungs-

zahlen aus Material M 8 ein.

Hauptgruppe

I II III IV V VI VII VIII

Alkali-

metalle

Erdalkali-

metalle

Bor-

gruppe

Kohlen-

stoff-

gruppe

Stick-

stoff-

gruppe

Sauer-

stoff-

gruppe

Halo-

gene

Edel-

gase

Wasser-stoff

H

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M 10 Kennst du dich aus? Trimino zum PSE

Eine letzte Aufgabe wartet noch auf dich. Kennst du dich mit den Begriffen rund ums Periodensystem wirklich richtig gut aus? Überprüfe es mit dem Trimino.

Aufgabe: Schneide die Teildreiecke aus und sortiere sie richtig zusammen. Wenn du

das Trimino fertig gelegt und kontrolliert hast, kannst du es einkleben.

Elementsymbol O

Halogene

Schw

efelPer

iode

Elementsymbol

Ordnungszahl

Sauerstoff

Gruppe

Hel

ium

He

2

Was

sers

toff

Ordnungszahl = 1

Ordnungszahl =

16

Hel

ium

He

2

Elemente mitähnl. Eigenschaften

Per

iode

nsys

tem

VII.

Hau

ptgr

uppe

Elementfamilie

Periodensystem

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Erläuterungen und Lösungen

Erläuterung (M 1)

Diese Folienvorlage (welche auf CD 49 auch farbig ist) soll die Schüler dazu anregen, über Symbole zu sprechen. Die Lernenden können äußern, welche Symbole sie ken-nen, wo man diese im Alltag findet und warum diese Symbole – und nicht ein Text – verwendet werden. Man kann herausarbeiten, dass Symbole international verständ-lich sind und auch von Leuten verstanden werden, die nicht lesen und schreiben kön-nen. Im Anschluss sollte ein Transfer zur Chemie stattfinden, denn auch in der Chemie gibt es Symbole, die Elementsymbole, die eine Verständigung über nationale Grenzen hinweg ermöglichen.

Erläuterung (M 2)

Die ersten „Chemiker“, die sich der Symbolschreibweise bedienten, waren die Alche-misten. Auf dieser Folienvorlage sollen die Schüler erkennen, welche Symbole die Alchemisten verwendet haben, um miteinander zu kommunizieren. Dabei sollen die Lernenden zusätzlich darüber informiert werden, dass den Alchemisten nicht nur eine länderübergreifende Kommunikation wichtig war, sondern dass sie die „geheimen Zeichen“ eher dafür verwendet haben, dass niemand, der kein Alchemist war, ihre Konversation verstand. Es waren also in erster Linie Geheimsymbole. Mit den Schü-lern kann darüber hinaus thematisiert werden, dass bei den Zeichen der Alchemisten nicht zwischen Element und Verbindung unterschieden wurde, d. h. dass bei einer Verbindung aufgrund des Symbols nicht deutlich wird, aus welchen Elementen sie besteht. Vermutlich war dies den Alchemisten auch noch gar nicht bekannt.

Erläuterung (M 3)

Durch das Aufkommen des Buchdrucks mit beweglichen Lettern (Gutenberg, ca. 1450)bestandmehrundmehrdieProblematik,dassdieSymbolederAlchemistennur

schwer zu drucken waren und den Text oftmals verunstalteten. Viele Verbesserungs-vorschläge wurden gemacht, letztlich hat sich die Idee von Berzelius durchgesetzt. Mit einer kleinen Passage aus dem Originaltext von Berzelius werden die Lernenden mit seiner Idee vertraut gemacht und müssen versuchen, den Elementen nach Maß-gabe Berzelius´ die richtigen Elementsymbole zuzuschreiben.

Lösungen (M 3)

Name des

Elements

Lateinische

Bezeich-

nung

Symbol Name des

Elements

Lateinische

Bezeich-

nung

Symbol

Gold Aurum Au Kohlenstoff Carboneum C

Aluminium Aluminium Al Kupfer Cuprum Cu

Schwefel Sulfur S Sauerstoff Oxygenium O

Eisen Ferrum Fe Wasserstoff Hydrogenium H

Stickstoff Nitrogenium N

Erläuterung (M 4)

Zu Beginn müssen die Elementkärtchen auf Folie kopiert werden (farbige Version sie-he CD 49)sowiefürdieGruppenarbeit(M5)einmalproGruppe.AlleKärtchensollen

beliebig ohne Ordnung auf dem OHP präsentiert werden. Auch die sechs Hauptgrup-penelemente, die bereits in M 3 aufgetreten sind, werden noch einmal präsentiert. Das Elementsymbol ist hier bereits angegeben, weil es in M 3 erarbeitet wurde. Auf zur Vollversion

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