Das Experiment im Chemie-Unterricht:

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Mit Skizzen erklären S. 1
Experimente skizzieren
1. Beispiel: Der Abbau von Alkohol
Leider können Menschen Alkohol fast nicht ausscheiden. Mit dem Genuss eines kühlen Biers oder
eines hervorragenden Weins steigt der Alkoholgehalt im Körper rasch an. Zum Glück ist die Leber in
der Lage den Alkohol abzubauen. Das braucht allerdings Zeit und verlangt Zurückhaltung, wenn man
einen Rausch vermeiden will.
a) Unterricht mit Skizze
Der Alkoholabbau kann mit einem Experiment im Unterricht eindrucksvoll demonstriert werden. Eine
Kupfermünze wird erhitzt bis sie schwarz ist und in reinen Alkohol geworfen. Es brodelt und rumort und
ein neuer Geruch ist feststellbar. Was im Körper mit Hilfe von Enzymen Stunden benötigt, ist hier in
kurzer Zeit erreicht: Ein Teil des Alkohols ist zu Acetaldehyd geworden.
Diese Skizze muss kommentiert werden. Die Lehrperson zeichnet und sagt, was darstellt ist: Eine
Kupfermünze wird über dem Brenner erhitzt bis sie schwarz ist und dann in ein Becherglas mit Alkohol
gegeben. Die Münze wird wieder rot und erwärmt den Alkohol. Ein Teil verdampft: Blasen steigen auf.
Erklärung: Wie sich die Alkohol-Moleküle verändern
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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b) Lehrbuch
Dieses Experiment wird in vielen Lehrbüchern vorgestellt. Als Beispiel dient das Buch "Elemente" von
Markus Stieger (M. Stieger, Elemente, Klett und Balmer, Zug, S. 335, 2008)
Vergleich von Unterricht und Lehrbuch
 Die Schülerinnen und Schüler müssen wissen, weshalb sie sich mit der Chemie auseinandersetzen.
Der Bezug zum Abbau des Alkohols im Körper gibt dem Experiment Bedeutung. Das Lehrbuch
befasst sich dagegen mit den Reaktionen, die verschiedene Alkohole eingehen können. Es orientiert
sich an der Systematik der Organischen Chemie, der Unterricht an der Alltagsrelevanz des
Experiments.
 Der Unterricht verzichtet auf den Farbnachweis. Wenn sich der Geruch ändert und die Schüler zum
Vergleich an einem Fläschchen Acetaldehyd riechen können, ist die Bildung dieser Substanz
direkter beweisen als mit einer unbekannten Farbreaktion.
 Lewisformeln, Oxidationszahlen und etwas organische Chemie werden für den Text im Lehrbuch
vorausgesetzt. Die Leserin müsste also das ganze Buch durcharbeiten, damit sie die Erklärung auf
Seite 335 wirklich verstehen kann.
 Das Lehrbuch benützt viel mehr Fachworte und nimmt das Experiment zum Anlass Begriffe zu
erklären.
 Die Ausführung im Lehrbuch ist nur dann verständlich, wenn der Leser Substanzen, Abbildung und
Molekülformeln miteinander verknüpft. Oben ist mit unterschiedlichen Farben dargestellt, was
zusammen gehört. In Skizzen können Namen und Formeln der Substanzen nahe beim Bild plaziert
werden. Bild und Text gehören zusammen. Eine Lehrperson kann dieses Problem im Unterricht
einfach lösen: Sie zeigt mit Stab oder Pointer auf die Formel oder das Bild von dem gerade die Rede
ist.
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Fazit
Im Unterricht kann die Lehrperson die Oxidation von Alkohol wesentlich verständlicher erklären als es
ein Schulbuch beschreiben kann
2. Beispiel: Eliminierung
a) Darstellung im Lehrbuch
(aus W. Asselborn et al. (Hrsg.), Chemie heute SII, Schroedel, Braunschweig, S. 312, 2009)
Der Text beschreibt die Veränderung eines Moleküls und zeigt ein Foto des Experiments. Leider ist das
Molekül nicht dargestellt. Ohne Kenntnisse der Nomenklatur organischer Moleküle kann die
Eliminierung nicht verstanden werden. Viele Gymnasiastinnen, die die Eliminierung in diesem Lehrbuch
nachschlagen, werden die schwarz eingerahmten Substanzen nicht in eine Molekülformel umsetzen
können. Für sie bleibt der Text unverständlich.
b) Skizze
Mit einer Skizze lässt sich der Vorgang sehr einfach durchschauen:
Bei der Eliminierung wird ein kleines Molekül abgespalten
Bsp: Aus einem Alkohol entsteht ein Alken und Wasser
Alkohol
2-Methylpropan-2-ol
Amadeus Bärtsch
Alken
2-Methylpropen
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Die Skizze fokussiert auf die Veränderung des Moleküls und verzichtet auf den Mechanismus der
Reaktion. Im Sinne einer didaktischen Vereinfachung könnten die Bindungen homolytisch gespalten
und die einsamen Elektronen zu neuen Bindungen verknüpft werden. Diese Erklärung ist zwar
wissenschaftlich nicht korrekt, wird aber von den Schülern gut verstanden. Den Mechanismus im
Anfangsunterricht der Organischen Chemie vorzustellen ist keine Alternative, weil er mehr Verwirrung
stiften als Klärung bringen wird.
Fazit: Ohne Abbildung der Moleküle ist der Text wertlos. Welcher Schüler ist schon in der Lage, die
Substanznamen in Moleküle zu übersetzen und sich die Abspaltung von Wasser vor dem geistigen
Auge vorzustellen?
Übung
3. Bsp. Fällungsreaktionen
Sie demonstrieren die Fällung von Kalk und erklären die Reaktion an der Wandtafel. Die Schülerinnen
und Schüler schreiben mit. Entwerfen Sie die Wandtafeldarstellung.
4. Bsp. Salzhydrate
Kupfer(II)-sulfat Pentahydrat wird erhitzt. Skizzieren Sie das Experiment.
Amadeus Bärtsch
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Meine Skizzen zum 3. und 4. Beispiel
3. Bsp. Fällungsreaktionen
Sie demonstrieren die Fällung von Kalk und erklären die Reaktion an der Wandtafel. Die Schülerinnen
und Schüler schreiben mit. Vorschlag für die Wandtafeldarstellung.
Schwer lösliche Salze im Alltag
1. Experiment: Früher verwendeten die Kunstmaler giftige Farben
Lösungen von wenig Blei(II)-nitrat und wenig Kaliumchromat mischen. Das ausgefallene Chromgelb
abfiltrieren.
Kommentar zu oben stehender Skizze, die von einer Schülerin stammt
 SuS schreiben falsch ab. Die oben stehende Skizze stammt von einer Schülerin. Sie hat dem Kalium
eine falsche Ladung gegeben und ein Salz aus Anionen kreiert.
 Die Giftigkeit von Schwermetallen kann thematisiert werden
2. Experiment: Rhabarber enthält recht viel Oxalat, das zu Nierensteinen führen kann
70 g Rhabarber in Stücke schneiden, 200 ml Wasser zugeben, aufkochen und einige Minuten
warten. Filtrieren. 10 ml Filtrat mit 10 ml Wasser verdünnen und mit 4 ml gesättigter
Calciumhydroxid-Lösung versetzen. Nach 1 bis 2 Minuten ist gegen das Tageslicht eine leichte
Trübung feststellbar. Vorgehen gemäss G. Schwedt, Experimente mit Supermarktprodukten, WileyVCH, Weinheim, S. 62 (2001).
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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4. Bsp. Viele Salze enthalten Kristallwasser
CuSO4 · 5 H2O
CuSO4
+
5 H2O
Kupfer(II)-sulfat Pentahydrat wird zu wasserfreiem Kupfer(II)-sulfat und Wasser
5. Bsp. Salze lösen sich in Wasser
Diese Darstellung beschränkt sich auf die Modellebene und stellt einen Zusammenhang zur
Reaktionsgleichung her. Weil die Abbildung Modell- und Wirklichkeitsebene trennt, geht der
experimentelle Vorgang verloren. Ich persönlich ziehe die folgende Darstellung vor, weil sie mit
geringstem Aufwand alle Aspekte einfängt:
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Skizzen haben viele Vorteile
 Flaschen müssen nicht angeschrieben werden
 Graphiken sind prägnant
 Die Erklärung kann entwickelt werden
 Schreibende Schüler, befassen sich länger mit dem Thema
 Jetzt oder nie!

Mein Grundsatz: Experimente immer skizzieren!
 Schülerinnen haben das Experiment in den Unterlagen
 Ich setze einen Titel, beschrifte die Geräte und vergesse die Ziele nicht
 Es wird klar wo die Substanzen sind und die chemischen Reaktionen ablaufen.
 Skizzen vermitteln zwischen Beobachtung und Reaktionsgleichung, zwischen Wirklichkeits- und
Modellebene
Nachteile
 Beobachtungs- und Modellebene sind vermischt.
 Die Darstellung muss gut überlegt werden
 Skizzieren muss geübt werden

Tipps
Die Skizze gut überlegen und so lange verbessern, bis sie übersichtlich ist und mit wenig Text viel
aussagt.
Schüler übernehmen die Skizze unverändert. Ist sie nach 2 Wochen immer noch verständlich?
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Apparaturen skizzieren
Destillation
Selten passen die Abbildungen aus dem Netz zur tatsächlich demonstrierten Apparatur
Statt selber eine Abbildung zu entwerfen oder die Bilder zu bearbeiten, fordere ich die SchülerInnen auf,
die Apparatur zu skizzieren.
Vorgehen
 IU: Rotweinflasche zeigen. Wir wollen herausfinden, woraus Wein besteht.
 Alle nach vorn bitten
 Sagen, dass die Apparatur skizziert werden muss
 Aufbau und Funktion der Apparatur erklären
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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 Destillation starten
 Schüler gehen an den Platz und skizzieren mit Bleistift. Einige erhalten Folie und Filzstifte. Die
Lehrperson geht durch die Klasse, hilft und kritisiert individuell und zeigt manchmal einen Kühler.
 Die Folien werden projiziert und die Apparaturen im Plenum verglichen. Für den Fall, dass keine
brauchbare Skizze dabei ist, zeige ich meine eigene Folie.
 Folie mit Fachbegriffen ergänzen
Veresterung: Erwärmen unter Rückfluss
Lektion 1: Edukte mischen, Apparatur zeigen und Reaktion ansetzen. Übung verschiedene Ester lösen.
Lektion 2: Inszenierung: Lehrperson gibt allen Schülerinnen und Schülern etwas Nagellack auf einen
Finger. Dann wird die Aufarbeitung erklärt und der Essigester in kleine Pillengläser abgefüllt. Alle
benützen den Essigester als Nagellackentferner. Wer will darf ein Pillenglas nach Hause nehmen.
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 10
Übung verschiedene Ester
Markieren und benennen Sie die funktionellen Gruppen
Zeichnen Sie die Skelettformeln der fehlenden Substanzen.
O
O
H
H
O
O
O
H
H
O
CH3OH
O
O
H
O
H2O
O
O
O
H 2O
Warum eignet sich die Veresterung im gymnasialen Unterricht besonders gut als Beispiel für eine
organisch-chemische Reaktion?
 Die Reaktion lässt sich ohne grossen Aufwand in einem Experiment demonstrieren.
 Der Erfolg des Experiments lässt sich anhand des angenehmen Geruchs ohne weiteres feststellen.
 3 funktionelle Gruppen kommen in der Reaktionsgleichung vor
 Die Umwandlung der funktionellen Gruppen ist leicht zu verstehen.
 Im Labor können die SuS verschiedene Ester herstellen. Das macht die Arbeit interessanter.
 Mit der Polykondensation kann die Bedeutung der Veresterung gezeigt werden. Neben Polyestern
entstehen Polyamide und Proteine in einer sehr ähnlichen Reaktion.
 Auch die Umkehrreaktion spielt bei der Herstellung von Seife und der Verdauung von Fetten eine
grosse Rolle.
 Die Veresterung ist ein wichtiges Beispiel einer Gleichgewichtsreaktion
Wasserabscheider
Renato Galli, Kantonsschule Zürcher
Oberland, hat ein ausgezeichnetes
Arbeitsblatt zum Wasserabscheider
entworfen. Es ist auf
www.fdchemie.pbworks.com im
Kapitel Chemisches Gleichgewicht
eingestellt. Direkter Link:
http://fdchemie.pbworks.com/w/page/5
2263492/Chemisches Gleichgewicht
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 11
Was bringen Skizzen von Apparaturen?
 Skizzen zwingen zur Vereinfachung: Die SuS lernen Wichtiges von Unwichtigem zu unterscheiden.
 Skizzen werden entwickelt. Abbildungen verraten oft das Resultat, bevor man nachgedacht hat.
 Bild und Text stehen nahe beieinander.
 Ideen und Fragen der Klasse können jederzeit eingebaut werden
 Einfache Skizzen können von den Schülerinnen und Schülern ohne weiteres übernommen werden.
Sind die Abbildungen zu perfekt, müssen oft Kopien abgegeben werden.
Wenn Schülerinnen und Schüler selber skizzieren, setzen sie sich aktiv mit dem Unterrichtsgegenstand
auseinander. Sie müssen ein Gerät durchschauen, wenn sie eine Skizze entwerfen und genau
beobachten, wenn sie ein Experiment festhalten. Die Lehrperson braucht nur in der Klasse zu
zirkulieren, wenn sie feststellen will, was in den Köpfen angekommen ist. Anders als bei einem Text
genügt schon ein Blick auf die Skizzen.
Einführung von Reaktionsgleichungen
Wasserstoff verbrennen
Nachweisreaktionen, Skizze, Strichformeln, Reaktionsgleichung, Text
1. Wasserstoff verbrennen
Exp. Abgase kondensieren: Die Flamme erzeugt Wasserdampf
Vorgehen
1. Ziel bekannt geben: Wir untersuchen die Abgase bei der Verbrennung von Wasserstoff
2. Apparatur vorstellen und Experiment starten
3. Apparatur an der Tafel skizzieren
4. Schülerinnen nach vorn bitten, damit sie die Apparatur gut sehen.
5. Experiment beenden, U-Rohr entfernen und einem Schüler zum Trocknen geben. Weil er das URohr aussen trocknet ist es immer noch nass. Die Lehrperson kann ihn auffordern besser zu
trocknen und so allen klar machen, dass sich innen Tropfen gebildet haben.
6. Optional kann wenig wasserfreies Kupfersulfat ins U-Rohr gegeben werden. Welche Flüssigkeit
könnte es sein? Reagenzgläser mit einigen Tropfen Alkohol, Ether und Wasser mit wasserfreiem
Kupfersulfat versetzen und so nachweisen, dass sich Wassertropfen im U-Rohr gebildet haben.
7. Also muss bei der Verbrennung Wasserdampf entstehen. Der Sauerstoff kommt aus der Luft.
8. Erst jetzt Wasserdampf und Sauerstoff in die Skizze eintragen.
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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In der Flamme findet eine chemische Reaktion statt
Die Reaktionsgleichung beschreibt die Veränderung der Moleküle:
Die Animation Wasserstoff verbrennen.osx von Kurt Pfefferkorn ist unter
http://fdchemie.pbworks.com/w/page/46481480/Reaktionsgleichungen zugänglich
2. Erdgas verbrennen
Exp. Kohlendioxid und Wasserdampf im Abgas nachweisen
Abbildung von K. Pfefferkorn, Kantonsschule Oerlikon. Kalkwasser ist eine gesättigte Lösung von
Calciumhydroxid.
Damit CH4 zu CO2 und H2O wird, wird Sauerstoff aus der Luft benötigt.
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 13
Skizzen in Prüfungsfragen
1. Zu Beginn der Prüfung wird ein Experiment mit dem Thermoskop gezeigt. Die Schülerinnen und
Schüler sehen dieses Gerät zum ersten Mal. Anschliessend erhalten alle die Prüfung.
a) Zeichne die Apparatur.
b) Was ist zu beobachten?
c) Wie ist die Beobachtung zu erklären?
Lösung
a) (Apparatur 2P; pro Fehler 1P Abzug)
b) Die Flüssigkeit wird ein wenig nach innen gesaugt (1/2 P)
c) Das Eis kühlt die eingeschlossene Luft: die Teilchen beruhigen sich, die Luft zieht sich zusammen
und die Flüssigkeit wird angesaugt (11/2 P). Das Eis ist viel zu weit weg, als dass es eine
Adhäsion zur farbigen Flüssigkeit geben könnte.
2. a) Zeichne Nebel im Teilchenmodell und schreibe die Teilchen an.
b) Warum verschwindet der Nebel um die Mittagszeit häufig und macht der Sonne Platz?
Voraussetzung: In der Stunde wurde Luft im Teilchenmodell dargestellt
Lösung:
a) Gasförmige Teilchen haben grosse Abstände. Im Nebel gibt es Luft und Wasser (1P). Luft besteht
aus Stickstoff und Sauerstoff (1P). Im Nebel gibt es winzige Wassertröpfchen (1P), die die Sicht
behindern.
Stickstoff
Sauerstoff
Wasser
b) Die Sonne erwärmt den Nebel. Die Teilchen werden schneller. Das Wasser verdunstet und die
Tröpfchen werden zu Wasserdampf. Einzelne Teilchen sind nicht sichtbar (1P)
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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3. Benzin, Wasser, Öl und Zucker werden gemischt. Zeichne die Mischung im Teilchenmodell und
schreibe die Teilchen an.
Lösung
Benzin und Öl vermischen sich. Zucker löst sich in Wasser.
Benzin
Öl
Wasser
Zucker
4. Wie viele Phasen entstehen in der Mischung a) und der Mischung b)?
Skizzieren Sie die Mischungen so, dass die Phasen zu sehen sind und begründen Sie Ihre Angaben
in Stichworten.
a) H2O, CaCO3 und NaOH
b) Cu, Cu(NO3)2, CH4O, H2O und C8H9OH
5. Silbernitrat und Kupfer werden mit Wasser gemischt.
a) Formulieren Sie Reaktionsgleichung, Reduktion und Oxidation.
b) Erklären Sie die Vorgänge mit einer Skizze
Lösung:
6. Wie kann man mit Silber und Kupfer eine Batterie basteln?
a) Zeichnen Sie die Batterie, schreiben Sie alle Bestandteile an und benennen Sie alle nötigen
Materialien.
b) Welche Reaktionen laufen ab?
c) Welche Spannung erreicht die Batterie?
7. Eine Batterie arbeitet mit Kupfer, Zink, Zink- und Kupfer(II)-sulfat.
a) Skizzieren Sie die Batterie, markieren Sie Plus- und Minuspol und zeichnen Sie die Prozesse ein.
b) Welche Reaktionen laufen an den Polen ab?
c) Welche Spannung erzeugt Ihre Batterie?
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 15
8. Verbessern Sie alle Fehler in folgender Darstellung:
9. In einer Elektrolyse wird Kupfer mit Gold überzogen.
a) Skizzieren Sie das Experiment und beschriften Sie die wesentlichen Teile.
b) Formulieren Sie Reduktion und Oxidation.
Lösung:
a)
b) Die Batterie oder eine andere Stromquelle
überträgt Elektronen auf das Kupfer. Dort
findet die Reduktion statt:
Au3+ + 3 e
Au
Der Plus-Pol der Batterie saugt Elektronen
ab:
Ox: Au
Au3+ + 3 e
Der Plus-Pol besteht aus Gold und löst sich
allmählich auf. In der Lösung bleibt die
3+
Konzentration von Au konstant.
6. Aluminium und Brom reagieren heftig miteinander. Das Experiment ist einfach, aber nicht
ungefährlich: Im Abzug beide Stoffe in ein Reagenzglas geben und warten. Nach kurzer Zeit setzt
die Reaktion ein.
a) Formulieren Sie Reduktion, Oxidation und Gesamtreaktion.
b) Erklären Sie mit einer Skizze den mikroskopischen Aufbau von Ausgangs- und Endstoffen.
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 16
Aufgaben im Chemieunterricht
1. Skizzen um einen Text zu vertiefen
Die Wärmebewegung
Stoffteilchen wie Ionen oder Moleküle lassen sich infolge ihrer Kleinheit (...) visuell (mit den Augen)
nicht erfassen. Trotzdem gibt es viele Fakten – nachstehend werden einige erwähnt –, die
unmißverständlich zeigen, daß diese kleinen Stoffteilchen in fortwährender, ungeordneter
Eigenbewegung sein müssen!
Öffnet man z.B. in einem Zimmer eine Flasche, die eine stark riechende Stoffart enthält, so stellt man
nach und nach diesen Geruch im ganzen Zimmer fest, auch wenn keine feststellbare Luftbewegung
vorhanden ist. Dabei bemerkt man den Geruch zuerst in der Nähe der Flasche, später aber auch in
weiterer Entfernung.
Riechen kann man einen Stoff nur dann, wenn dessen Teilchen auf die Sinneszellen der
Nasenschleimhaut gelangen; sie provozieren dort Reaktionen, welche über die Nervenbahnen ins
Gehirn "gemeldet" werden; dieses erzeugt dann die von uns wahrgenommene Geruchsempfindung.
Ohne Eigenbewegung der Stoffteilchen wäre es völlig undenkbar, daß diese "von selbst" die Flasche
verlassen, sich durch die Luft hindurch ausbreiten und auf die Nasenschleimhaut gelangen könnten!
Auch der Gasdruck läßt sich ohne die fortwährende Eigenbewegung der Gasteilchen nicht erklären.
Eingeschlossene Gase üben auf die Gefäßwände eine Druck-Kraft aus, was ohne weiteres an prallen
Bällen oder Autoreifen erkannt wird. In Gasen liegen aber die Teilchen nicht beisammen! Beweis:
könnte man denn einen Ball oder einen Autoreifen (deren Volumen vorgegeben sind) noch stärker
aufpumpen, d.h. noch mehr Gasmoleküle einfüllen, wenn kein Platz mehr da wäre?
Wenn nun also Gasteilchen, die nicht beisammen liegen, trotzdem fortwährend (auch "oben"!) auf die
Gefäßwände drücken, so müssen sie infolge ihrer Eigenbewegung "wie ein Hagelwetter" auf die
Gefäßwände prasseln, an denen sie zurückprallen; diese fortwährenden Stöße erzeugen die
beobachtbare und meßbare Druck-Kraft.
Die Intensität der Eigenbewegung der Stoffteilchen hängt von der Temperatur (Wärmezustand) ab;
daher spricht man von der Wärmebewegung oder thermischen Bewegung (thermos: Wärme) der
Stoffpartikeln. Erwärmt man z.B. ein Gefäß, das ein Gas enthält, so wird die Druck-Kraft größer (Bälle
oder Autoreifen werden praller). Da also bei höherer Temperatur die gleiche Gasteilchenzahl im
vorgegebenen Volumen eine größere Druck-Kraft erzeugt, heißt dies, daß die Gasteilchen heftiger auf
die Gefäßwände prallen. – Kühlt man hingegen ab, so nimmt auch der Gasdruck ab, was zeigt, daß die
Intensität der Wärmebewegung der Stoffteilchen mit sinkender Temperatur abnimmt.
Quelle: Arnold Arni, Grundkurs Chemie I, Wiley-VCH, Weinheim (1998)
Der Text verzichtet auf Fachworte und beschreibt in eindrucksvollen Bildern, wie sich die Moleküle
bewegen. Das Verständnis kann vertieft werden, wenn die Schülerinnen in einer Aufgabe selber
Moleküle skizzieren. So setzen sie sich aktiv mit der Wärmebewegung auseinander und müssen ihre
Modellvorstellung konkretisieren.
Aufgabe
Zeichnen Sie die Moleküle und deuten Sie die Wärmebewegung mit Pfeilen an:
 Luft
 Velopneu: Moleküle innerhalb und ausserhalb
 Heissluftballon: Moleküle innen und aussen
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 17
Im Unterricht lohnt es sich, wenn die Lehrperson das erste Beispiel vormacht und einige Moleküle von
Luft skizziert. Da Luft im wesentlichen aus 4/5 Stickstoff N2 und 1/5 Sauerstoff O2 besteht müssen N2
und O2 im Verhältnis 4:1 gezeichnet werden. Die Moleküle sind weit voneinander weg und bewegen
sich mit ähnlicher Geschwindigkeit.
Dann können die Schüler selbständig arbeiten. Die Lehrperson kann Folien für den Hellraumprojektor
verteilen und im Anschluss einige Vorschläge im Plenum zur Diskussion stellen: Welche der folgenden
Skizzen zeigt die Teilchen in einem Heissluftballon am besten?
Vorschlag 1
Vorschlag 2
Vorschlag 3
Vorschlag 2 offenbart eine Fehlvorstellung: Die Moleküle sollten wild durcheinander fliegen und zufällig
auf die Ballonhülle treffen.
Die Luft innerhalb des Ballons ist heisser als aussen. Deshalb sind die Moleküle innen mit längeren
Pfeilen versehen um die grössere Geschwindigkeit anzudeuten. Wenn sie schneller sind haben weniger
Moleküle im Ballon Platz und die Abstände werden grösser, ähnlich einer Tanzfläche, die bei einer
lebhaften Musik weniger Paare aufnehmen kann. Vorschlag 3 zeigt grössere Abstände und damit eine
geringere Dichte des Ballons. Dieser Ballon kann wegen der geringeren Dichte abheben. Der Ballon 1
hingegen würde sinken, weil seine Dichte grösser ist als die Dichte in der Umgebung. Vorschlag 3 zeigt
die Situation in einem Hessluftballon am besten. Es ist allerdings zu bemängeln, dass die Moleküle in
der Umgebung allzu nah beieinander dargestellt. Die Abstände zwischen den Molekülen müssten
wesentlich grösser sein.
Fazit: Wenn Schülerinnen selber skizzieren, setzen sie sich aktiv mit der Modellvorstellung
auseinander. Die Skizzen geben Anlass zu einer Diskussion verschiedner Vorschläge, die die
Erkenntnisse sichern.
2. Reaktionsgleichung zu einer Skizze formulieren
Kalk auflösen
Salzsäure, Putzessig, WC-Ente und Schnellentkalker mit Sulfamin- oder Zitronensäure lösen Kalk auf
1. Experiment auf dem Hellraumprojektor demonstrieren. Ein Stück Marmor mit ca.0,5 M Salzsäure
bedecken. Die Gasblasen sind nur dann gut zu erkennen, wenn der Kalk unter dem
Flüssigkeitsspiegel liegt.
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 18
2. Erklärung mit einer Skizze
Aufgabe: Geben Sie die Edukte und Produkte an und formulieren Sie die Reaktionsgleichung, die zur
Skizze passt.
CaCO3(s) + 2 HCl(g)
Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O + 2 Cl-
Wenn Sie den Prozess schrittweise beschreiben, wird es sehr unübersichtlich. Mir gefällt deshalb die
oben stehende pauschale Reaktionsgleichung besser.
HCl(g)
Cl-(aq) + H3O+(aq)
CaCO3(s)
Ca2+(aq) + CO32-(aq)
H3O+(aq) + CO32-(aq)
HCO3-(aq)
+
H3O (aq) + HCO3 (aq)
H2CO3(aq)
H2CO3(aq)
CO2(g) + H2O
3. Erklärung mit einer Skizze weiterführen
Puffer
Bei Zugabe einer Säure nimmt die Konzentration von H 3O+ zu und der pH-Wert in Wasser sinkt stark:
Säure, die in eine Pufferlösung gegeben wird mit der vorhandenen Base. Es entsteht kein H 3O+ und der
pH bleibt nahezu konstant.
Aufgabe:
a) Was geschieht, wenn Base in eine Pufferlösung gelangt? Erklären Sie die Vorgänge mit einer
Skizze.
b) Es wird immer mehr Base zugesetzt. Wie lange kann der Puffer den pH konstant halten?
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 19
4. Eine anspruchsvolle Skizze in Worte fassen
Antibiotika
Antibiotika sind ausgezeichnete Medikamente, weil sie sehr gut wirken und die Bakterien im
menschlichen Körper – also die Ursache der Infektion – bekämpfen.
Erklärung mit einer Skizze
Dieses Skript ist auf www.fdchemie.pbworks.com unter "Mit Skizzen unterrichten" zugänglich.
Direkter Link: http://fdchemie.pbworks.com/w/page/69720328/Mit%20Skizzen%20unterrichten
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 20
Skizzen zu Säure-Base-Reaktionen
Was sind Säuren und Basen?
Experiment
Beobachtung: Deionisiertes Wasser leitet den Strom praktisch nicht. Der Leitfähigkeitsprüfer leuchtet
nicht. Wird Chlorwasserstoff zugegeben, beginnt die Lampe zu leuchten.
Auswertung:
Wenn gasförmiger Chlorwasserstoff in Wasser geleitet wird, entstehen aus ungeladenen Molekülen
Ionen. Eine Lösung von Ionen leitet den Strom.
Definition: Säuren sind Protonenspender. Sie können H + an eine Base abgeben.
Die Säurestärke
Experiment
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 21
Titration
Experiment: Titration von Ammoniak mit 1 M Salzsäure
Den Äquivalenzpunkt mit in einer Skizze erklären
Required parameters are missing or incorrect. Skizze von Christopher Latkoczy im Rahmen des
Experimentierkurses 2013
Die gesamte Anleitung kann heruntergeladen werden:
http://fdchemie.pbworks.com/w/page/73043645/Demonstrationsexperimente%20HS%202013
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 22
Teilchenmodell
Substanzen im Teilchenmodell zeichnen
1. Auftrag: Stellen Sie Rotweinessig, Olivenöl und Salatsauce im Teilchenmodell dar und benennen Sie
die Teilchen.
2. Input: Die Lehrperson zeigt Rotweinessig, Olivenöl und Salz und mischt sie zu einer Salatsauce. Alle
müssen sehen, dass eine Emulsion entsteht. Damit die Schülerinnen die Aufgabe verstehen,
skizziert die Lehrperson das Teilchenmodell von Rotweinessig und teilt der Klasse alle
Überlegungen mit:
Zuerst muss man die Zusammensetzung
kennen. Rotweinessig besteht zur
Hauptsache aus viel Wasser, wenig
Essigsäure und ganz wenig Farbstoff.
Olivenöl enthält dagegen nur Ölteilchen.
3. Anschliessend entwickeln die Schüler das Teilchenmodell von Olivenöl und Salatsauce. Einige
erhalten Folien und Schreiber, damit ihre Vorschläge am Hellraumprojektor gezeigt und zur
Diskussion gestellt werden können. Oft entstehen Darstellungen, die sich deutlich unterscheiden.
4. Diskussion der Darstellungen. Die hier gezeigten Skizzen von Salatsauce stammen von
verschiedenen Autorinnen. Deshalb sind die Wasser-Teilchen von Abbildung zu Abbildung
verschieden. Dieselben Teilchen sollten in allen Abbildungen identisch sein.
Abb.1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4
Das Öl bildet
Tröpfchen, die sich
oben sammeln, wenn
man die Substanzen
vorsichtig mischt.
Wenn man richtig schüttelt
entsteht eine trübe Mischung.
Die Tröpfchen sind so klein,
dass es sehr lange dauert, bis
sie oben aufschwimmen.
Fehler: Die Ölteilchen
sollten Tröpfchen bilden
Fehler: Die Ölteilchen
sollten Tröpfchen
bilden. Es ist ein
Kristall und nicht eine
Flüssigkeit dargestellt.
Einige Experimente zum Teilchenmodell
Die 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.
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014
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Mit Skizzen erklären S. 23
1. Demonstration mit einer 100 ml Wegwerfspritze oder einem Kolbenprober aus Glas
Inszenierung: Ein kräftiger Schüler erhält eine Spritze voll Wasser. Eine Schülerin erhält eine Spritze
voll Luft. Ich sage nicht, dass der Inhalt verschieden ist und gebe vor, dass die Spritzen identisch
sind. Wer kann besser drücken? Zuerst hält der Schüler seine Spritze zu und komprimiert, dann die
Schülerin. Warum kann die Schülerin das Volumen vermindern?
Auswertung mit Skizzen von Paolo Hsiung, Physiker an der Kantonsschule Freudenberg
Ein Gas lässt sich komprimieren
Eine Flüssigkeit lässt sich nicht komprimieren
2. Experiment: Es braucht Zeit, bis Gegenstände warm werden
Inszenierung: 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.
3. 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. (Skizze von P. Hsiung)
Amadeus Bärtsch
16. Jan. 2014