Atombau und Atommodelle – ein Stationenzirkel

10. Atombau und Atommodelle – ein Stationenzirkel
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Atombau und Atommodelle – ein Stationenzirkel
Martina Grosty, Berlin
Niveau:
Sek. I
Dauer:
3 Unterrichtsstunden (Stationenlernen)
I/B
Bezug zu den KMK-Bildungsstandards
Fachwissen: Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Bau von Atomen mithilfe verschiedener Modelle, die sich im Laufe der Geschichte entwickelt haben.
Des Weiteren sollen sie erkennen, dass Modelle nur Hilfsvorstellungen sind, die
ihre Grenzen haben.
Erkenntnisgewinnung: Die Schülerinnen und Schüler überprüfen die Vermutungen
an einzelnen Stationen.
Kommunikation: Vorstellung der Arbeitsergebnisse gegenüber der Lehrkraft und
den Mitschülerinnen und Mitschülern
Der Beitrag enthält Materialien für:
T
H
C
I
S
N
A
R
O
V
ü Mindmapping
ü
Stationenlernen
ü Wortsuchrätsel
ü
verschiedene Methodenwerkzeuge
Hintergrundwissen
Die Themen „Atombau“ und „Atommodelle“ stellen Schwerpunkte in der Chemie
dar. Der Lernzirkel ist in erster Linie eine Möglichkeit, den Aufbau eines Atoms aus
Kern und Hülle auf spielerische Weise zu wiederholen und zu festigen.
Hinweise zur Didaktik und Methodik
Die Schüler sollen diese Stationenarbeit in Einzel- bzw. Partnerarbeit durchlaufen. Die
Reihenfolge der Stationen ist völlig beliebig. Die einzelnen Stationen bedürfen eines
unterschiedlichen Zeitumfangs. Für besonders schnelle Schüler stehen die Stationen
6 und 7 optional zur Verfügung, die ansonsten auch als Hausaufgabe bzw. Lernzielkontrolle eingesetzt werden können. Den Schülern wird die Vorgabe gegeben, dass
sie alle Stationen innerhalb von drei Unterrichtsstunden bearbeiten sollen. Sie sollen
den Arbeitsfortgang auf dem Protokollblatt insofern dokumentieren, dass sie jeweils
das Datum der Bearbeitung eintragen.
Zu Beginn des Unterrichts werden kurz die Prinzipien eines Stationenlernens erklärt
und der zeitliche Bearbeitungsrahmen abgesteckt.
Stationenlernzirkel
Laufzettel zu den Stationen (M 1)
Der Laufzettel macht auf die bevorstehenden Stationen neugierig und dient sowohl
als Orientierung für die bereits durchgeführten Stationen als auch für die Ergebnissicherung. Die Gruppen beschäftigen sich in freier Zeiteinteilung mit den vorgegebenen
Stationen.
Checkliste zum Stationenlernen (M 2)
Die Checkliste enthält detaillierte Anweisungen für die Schüler. Es werden ihnen die
einzelnen geforderten Arbeitsschritte aufgezeigt.
48 RAAbits Chemie, August 2014
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M 1 Laufzettel zu den Stationen
Stationsnummer /
Stationstitel
Stationsbeschreibung
Station
Zeitdauer
bearbeitet? für die
Bearbeitung
(Datum / Zeit)
I/B
Stationsfazit
Anregung /
Kritik
Bitte ankreuzen!
Station 1
Ihr führt dieses Domino
in Partnerarbeit durch.
Ende:
..........………
Ihr führt dieses Domino
in Partnerarbeit durch.
Atombau
Lückentext
Station 4
Station 5
V
Kettenquiz
Atombau
Station 6
(optional)
Wortsuchrätsel
Station 7
(optional)
Mindmap
Beginn:
.....................
Ende:
.....................
Diese Station wird als
Einzelarbeit durchgeführt. Die Kontrolle kann
danach selbstständig
erfolgen.
r
ja
Diese Station wird als
Einzelarbeit durchgeführt. Die Kontrolle kann
danach selbstständig
erfolgen.
r
ja
Ihr führt dieses Quiz in
einer Gruppe von vier
Personen durch.
r
ja
T
H
C
Beginn:
.....................
r
nein
Ende:
.....................
I
S
N
A
R
O
Atombau
Klammerkarte
r
ja
r
nein
Atommodell
Domino
Station 3
Beginn:
.....................
r
nein
Atombau
Domino
Station 2
r
ja
r
nein
Ende:
.....................
Beginn:
.....................
r
nein
Ende:
.....................
Eine Station zum Raten, r
ja
Wissen wiedergeben,
r
nein
Knobeln, Spaßhaben,
sich konzentrieren … und
... nur nicht aufgeben!
Bitte in Einzelarbeit!
Fertige eine Mindmap
zum Thema „Atombau
und Atommodelle“ an.
Bitte in Einzelarbeit!
Beginn:
.....................
r
ja
Beginn:
.....................
Ende:
.....................
Beginn:
.....................
r
nein
Ende:
.....................
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Station 1 Rund um den Atombau – ein Domino
Mischt die Dominokärtchen und verteilt sie gleichmäßig an die beiden Spieler (jeder bekommt 11 Kärtchen). Auf den Kärtchen sind
zum Thema „Atombau“ jeweils eine Frage und eine Antwort angegeben. Der Spieler, der in seinen Karten die Startkarte indet,
beginnt das Spiel.
I/B
Vergleicht euer Ergebnis mit der Lösung am Pult!
Kontrolliert am Ende nochmals die Zahl der Kärtchen (es müssen 22 sein) und bringt
dann bitte alles zurück an seinen Platz!
START
elektrisch negativ
Welche Elementarteilchen beinden
sich im Atomkern?
T
H
C
I
S
N
Warum heißt das
Neutron so?
Weil es elektrisch
neutral ist.
A
R
O
z. B. Stickstoff,
Phosphor, Arsen,
Antimon, Bismut
Welches ElementIon kann auch als
Proton bezeichnet
werden?
zweifach positiv
geladene Heliumkerne
Anderer Begriff
für β-Teilchen?
Ernest Rutherford
Welchen Energiebetrag muss man
aufbringen, um
ein Elektron aus
der Atomhülle zu
entfernen?
V
Wie ist die elektrische Ladung von
β-Teilchen?
Protonen und
Neutronen
Nennt drei
Elemente der V.
Hauptgruppe!
das Wasserstofion
Was sind
α-Teilchen?
Elektronen
Welcher
Forscher „beschoss“ Goldfolie
mit α-Strahlen?
Ionisierungsenergie
Zustand eines
Teilchens mit 8
(Ausnahme 2)
Valenzelektronen?


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Edelgaskoniguration
Wo im Atom
beinden sich
Elektronen?
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Was besagt die
Kernladungszahl?
Atomhülle
I/B
Was ist ein Kation?
positiv geladenes
Ion
Welche Elemente
stehen im PSE in
der gleichen
Periode?
Elemente mit
Valenzelektronen
auf derselben
Schale
Welche physikalische Größe
entscheidet, zu
welchem Element
ein Atom gehört?
Die Anzahl der
Protonen im Kern
(= Kernladungszahl)
Deinition der
Oktettregel?
Teilchen versuchen
durch Aufnahme
oder Abgabe von
Elektronen, 8
Elek tronen auf der
Außenschale zu
erreichen.
Wie ist der
Atomkern
geladen?
elektrisch positiv
Was ist ein Anion?
negativ geladenes
Teilchen
Welche Elemente
gehören zur
gleichen Hauptgruppe im PSE?
Elemente mit der
gleichen Anzahl an
Valenzelektronen
Was sind Isotope?
Atome gleicher
Protonenzahl, aber
unterschiedlicher
Neutronenzahl
Wie viele Hauptgruppen gibt es im
Periodensystem?
Es gibt 8 Hauptgruppen.
ENDE
Anzahl der
Protonen im
Atomkern
I
S
N
A
R
O
V
T
H
C


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Station 3 Wähle richtig! Ein Lückentext zum Atombau
Aufgabe: Setzt die folgenden Begriffe an der richtigen Stelle im Text ein:
Atomhülle | Atomkern | Atomkern | Atommasse | Edelgaskoniguration | Elektronen |
Elek tronenabgabe | Elektronenaufnahme | Elementarteilchen | Energiestufen | Isotope
| negativ | Neutronen | Nukleonenzahl | Protonen | Rutherford | unterschiedliche | Valenzelektronen
I/B
Nach dem Kern-Hülle-Modell von _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ist ein Atom
aus einem _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ und einer _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ aufgebaut. Der
3
Atomkern ist sehr klein, positiv geladen und enthält fast die gesamte
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ; die Atomhülle ist nahezu massefrei, in ihr beinden sich die
_ _ _ _ _ _ _ geladenen _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
6
Atome sind aus _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
T
H
C
aufgebaut. Den _ _ _ _ _ _ _ _ _
bilden positiv geladene _ _ _ _ _ _ _ _ _ und ungeladene _ _ _ _ _ _ _ _ _ , die
Atomhülle besteht aus negativ geladenen Elektronen.
9
_ _ _ _ _ _ _
I
S
N
eines Elements besitzen aufgrund ihrer gleichen Elektronen- und
Protonenzahl gleiche chemische Eigenschaften und gleiches Reaktionsverhalten.
A
R
O
Isotope eines Elements besitzen aber eine _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Anzahl
12
an Neutronen. Deshalb unterscheiden sie sich in der _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
V
Nach dem Atommodell von Bohr beinden sich die Elektronen eines Atoms in der
Atomhülle auf festgelegten _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
15
Als _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
werden die Elektronen der jeweils höchst be-
setzten Energiestufe eines Atoms bezeichnet. Sie bestimmen das chemische Reaktionsverhalten eines Atoms.
18
In chemischen Reaktionen erreichen Atome durch _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
oder _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ die stabile _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
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Station 4 Entscheide dich! Eine Klammerkarte zum
Atombau
Anleitung zur Bearbeitung der Klammerkarte
I/B
r
Im rechten Bereich der Karte ist ein Feld, welches leer ist.
Bearbeite die Karte und entscheide, welche der drei Antworten
richtig ist/sind. Befestige an dem entsprechenden Feld/den
entsprechenden Feldern eine Büroklammer am Rand.
r
Wenn du jedem richtigen Feld eine Klammer zugeordnet hast, drehst du die
Klammerkarte um.
r
Die grauen Felder auf der Rückseite ermöglichen dir die Selbstkontrolle.
r
Wenn die grauen Felder mit den Klammern übereinstimmen, ist alles richtig.
Wenn nicht, dann nimmst du die Klammer ab, drehst die Karte um und bearbeitest die betreffende Aufgabe noch einmal.
r
Wenn alles richtig ist, überträgst du die Lösung, z. B. in Form einer Tabelle oder
eines kurzen zusammenfassenden Textes, in deine Mappe bzw. auf deinen Arbeitszettel.
T
H
C
Achtung: Es können mehrere Antworten richtig sein!
I
S
N
Viel Spaß und viel Erfolg!
A
R
O
V
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Befestige an jedes richtige Feld auf der rechten Seite eine Büroklammer!
Welche Strahlung verwendete
Rutherford für seinen Streuversuch?
positiv geladene α-Strahlen
negativ geladene α-Strahlen
positiv geladene β-Strahlen
Mit diesen Teilchen beschoss
er eine ca. 1000 Atomschichten
dicke
I/B
Bleifolie
Goldfolie
PVC-Folie
Er beobachtete dabei, dass
alle Teilchen abgelenkt wurden
fast alle Teilchen ungehindert durchkamen
kein Teilchen abgelenkt wurde
Aus dem Versuchsergebnis
schloss er, dass ein Atom
einen riesigen Kern besitzt
T
H
C
aus nahezu leerem Raum besteht
einen Atomkern und eine Atomhülle besitzt
Weiterhin folgerte er, dass der
Atomkern
I
S
N
positiv geladen ist
negativ geladen ist
A
R
O
keine Ladung besitzt
Weil Atome elektrisch neutral
sind, muss die Atomhülle
V
Positiv geladene Elementarteilchen nennt man
negativ geladen sein
keine Ladung besitzen
positiv geladen sein
Neutronen
Elektronen
Protonen
Damit Protonen sich nicht gegenseitig abstoßen, beinden
sich im Kern weitere Elementarteilchen, die
Positronen
Die Atommasse berechnen wir
aus der Summe der Masse von
Elektronen und Protonen
Leptronen
Neutronen
Neutronen und Protonen
Neutronen und Elektronen
Wenn ein Atomkern einen
Durchmesser von 5 mm hätte,
dann hätte das Atom insgesamt einen Durchmesser von
5 cm
50 m
5 km
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Erläuterungen und Lösungen
Erläuterung (M 1)
Vor Beginn des Lernzirkels sollte mit den Schülern verabredet werden, wie viel Zeit
ihnen zur Verfügung steht.
I/B
Erläuterungen (Station 1) und (Station 2)
Die Dominokarten werden laminiert (wenn möglich) und wie angegeben auseinander
geschnitten. Drucken Sie jedes Domino auch jeweils einmal für sich aus und lassen
Sie es, ohne es zu zerschneiden, vorn am Pult als Lösung liegen.
Erläuterung (Station 3)
In dem vorliegenden Fachtext sind fachdidaktische Lücken eingebaut. Es wird so die
Anwendung neuer Fachtermini geübt. Der Schwierigkeitsgrad lässt sich durch Vorgabe der einzusetzenden Teile variieren: Es besteht die Möglichkeit, die Lückenwörter im
oberen Teil des Arbeitsbogens zu löschen (im Word-Dokument auf CD 48). Damit wird
das Ausfüllen natürlich schwieriger.
T
H
C
Lösung (Station 3)
Nach dem Kern-Hülle-Modell von Rutherford ist ein Atom aus einem Atomkern und
einer Atomhülle aufgebaut. Der Atomkern ist sehr klein, positiv geladen und enthält
fast die gesamte Atommasse; die Atomhülle ist nahezu massefrei, in ihr befinden
sich die negativ geladenen Elektronen.
I
S
N
Atome sind aus Elementarteilchen aufgebaut. Den Atomkern bilden positiv geladene Protonen und ungeladene Neutronen; die Atomhülle besteht aus negativ
geladenen Elek tronen.
A
R
O
Isotope eines Elements besitzen aufgrund ihrer gleichen Elektronen- und Protonenzahl gleiche chemische Eigenschaften und gleiches Reaktionsverhalten. Isotope eines
Elements besitzen aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen. Deshalb unterscheiden sie sich in der Nukleonenzahl.
V
Nach dem Atommodell von Bohr befinden sich die Elektronen eines Atoms in der
Atomhülle auf festgelegten Energiestufen.
Als Valenzelektronen werden die Elektronen der jeweils höchst besetzten Energiestufe eines Atoms bezeichnet. Sie bestimmen das chemische Reaktionsverhalten eines Atoms.
In chemischen Reaktionen erreichen Atome durch Elektronenabgabe oder Elektronenaufnahme die stabile Edelgaskonfiguration.
Erläuterung (Station 4)
Fragen und Antworten werden 2-seitig kopiert oder zusammengeklebt (Vorder- und
Rückseite deckungsgleich zusammenkleben) und laminiert (wenn möglich). Pro Gruppe (am besten als Partnerarbeit) werden 20 Büroklammern benötigt (ersatzweise kleine Wäscheklammern).
Erläuterung (Station 5)
Die Teamkarten werden kopiert und zusammengeklebt (Vorder- und Rückseite deckungsgleich zusammenkleben), laminiert (wenn möglich) und wie angegeben auseinander geschnitten.
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