Atombau und Atommodelle – ein Stationenzirkel

Atombau und Atommodelle – ein Stationenzirkel
Martina Grosty, Berlin
Niveau:
Sek. I
Dauer:
3 Unterrichtsstunden (Stationenlernen)
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:
Mindmapping
Stationenlernen
Wortsuchrätsel
verschiedene Methodenwerkzeuge
T
H
C
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.
I
S
N
Hinweise zur Didaktik und Methodik
A
R
O
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.
V
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.
M 1 Laufzettel zu den Stationen
Stationsnummer /
Stationstitel
Station 1
Stationsbeschreibung
Ihr führt dieses Domino in
Partnerarbeit durch.
Atombau Domino
Station
bearbeitet?
ja
nein
Zeitdauer
für die Bearbeitung
(Datum /
Zeit)
Stationsfazit
Anregung / Kritik
Bitte ankreuzen!
Beginn:
.....................
Ende:
..........………
Station 2
Ihr führt dieses Domino in
Partnerarbeit durch.
Atommodell Domino
ja
nein
Beginn:
.....................
T
H
C
Ende:
.....................
Station 3
Atombau Lückentext
Diese Station wird als Einzelarbeit durchgeführt. Die Kontrolle kann danach selbstständig erfolgen.
Diese Station wird als Einzelarbeit durchgeführt. Die KonAtombau Klammerkarte trolle kann danach selbstständig erfolgen.
V
Station 5
Kettenquiz Atombau
Beginn:
I
S
N
A
R
O
Station 4
ja
Ihr führt dieses Quiz in einer
Gruppe von vier Personen
durch.
nein
.....................
Ende:
.....................
ja
nein
Beginn:
.....................
Ende:
.....................
ja
nein
Beginn:
.....................
Ende:
.....................
Station 6 (optional)
Wortsuchrätsel
Eine Station zum Raten, Wissen wiedergeben, Knobeln,
Spaßhaben, sich konzentrieren … und ... nur nicht aufgeben! Bitte in Einzelarbeit!
ja
nein
Beginn:
.....................
Ende:
.....................
Station 7 (optional)
Mindmap
Fertige eine Mindmap zum
Thema „Atombau und Atommodelle“ an. Bitte in Einzelarbeit!
ja
nein
Beginn:
.....................
Ende:
.....................
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 findet, beginnt das
Spiel. Wer zuerst keine Karten mehr hat, hat gewonnen.
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
Welche Elementarteilchen befinden
sich im Atomkern?
Protonen und Neutronen
elektrisch negativ
Warum heißt das
Neutron so?
Weil es elektrisch
neutral ist.
Wie ist die elektrische Ladung von
β-Teilchen?
I
S
N
T
H
C
A
R
O
Nennt drei Elemente
der V. Hauptgruppe!
Welches ElementIon kann auch als
Proton bezeichnet
werden?
das Wasserstoffion
Was sind
α-Teilchen?
zweifach positiv
geladene Heliumkerne
Anderer Begriff für
β-Teilchen?
Elektronen
Welcher Forscher
„beschoss“ Goldfolie
mit α-Strahlen?
Ernest Rutherford
Welchen Energiebetrag muss man aufbringen, um ein
Elektron aus der
Atomhülle zu entfernen?
Ionisierungsenergie
Zustand eines Teilchens mit 8 (Ausnahme 2) Valenzelektronen?
z. B. Stickstoff,
Phosphor, Arsen,
Antimon, Bismut
V
Wo im Atom befinden sich Elektronen?
Atomhülle
Was besagt die
Kernladungszahl?
Anzahl der Protonen
im Atomkern
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)
Definition der
Oktettregel?
Teilchen versuchen
durch Aufnahme
oder Abgabe von
Elektronen, 8 Elektronen auf der Außenschale zu erreichen.
Wie ist der Atomkern
geladen?
Edelgaskonfiguration
I
S
N
A
R
O
V
T
H
C
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
Station 3 Wähle richtig! Ein Lückentext zum Atombau
Aufgabe: Setzt die folgenden Begriffe an der richtigen Stelle im Text ein:
Atomhülle | Atomkern | Atomkern | Atommasse | Edelgaskonfiguration | Elektronen | Elektronenabgabe | Elektronenaufnahme | Elementarteilchen | Energiestufen | Isotope | negativ
| Neutronen | Nukleonenzahl | Protonen | Rutherford | unterschiedliche | Valenzelektronen
Nach dem Kern-Hülle-Modell von _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ist ein Atom
aus einem _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ und einer _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ aufgebaut. Der Atom3
kern ist sehr klein, positiv geladen und enthält fast die gesamte _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;
die Atomhülle ist nahezu massefrei, in ihr befinden sich die _ _ _ _ _ _ _ geladenen
__________.
6
Atome
sind
aus
__________
T
H
C
_________________
bilden positiv geladene
_________
aufgebaut.
Den
und ungeladene
I
S
N
_ _ _ _ _ _ _ _ _ , die Atomhülle besteht aus negativ geladenen Elektronen.
9
_______
eines Elements besitzen aufgrund ihrer gleichen Elektronen- und Proto-
nenzahl gleiche chemische Eigenschaften und gleiches Reaktionsverhalten. Isotope eines
A
R
O
Elements besitzen aber eine _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Anzahl an Neutronen.
12
Deshalb unterscheiden sie sich in der _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
V
Nach dem Atommodell von Bohr befinden sich die Elektronen eines Atoms in der Atomhülle auf festgelegten _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
15
Als _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
werden die Elektronen der jeweils höchst besetzten
Energiestufe eines Atoms bezeichnet. Sie bestimmen das chemische Reaktionsverhalten
eines Atoms.
18
In chemischen Reaktionen erreichen Atome durch _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
__________________
oder
die stabile _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
Station 4 Entscheide dich! Eine Klammerkarte zum Atombau
Anleitung zur Bearbeitung der Klammerkarte
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.
Wenn du jedem richtigen Feld eine Klammer zugeordnet hast, drehst du die Klammerkarte um.
Die grauen Felder auf der Rückseite ermöglichen dir die Selbstkontrolle.
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.
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!
Viel Spaß und viel Erfolg!
I
S
N
V
A
R
O
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
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
keine Ladung besitzt
A
R
O
Weil Atome elektrisch neutral
sind, muss die Atomhülle
negativ geladen sein
keine Ladung besitzen
V
Positiv geladene Elementarteilchen nennt man
positiv geladen sein
Neutronen
Elektronen
Protonen
Damit Protonen sich nicht gegenseitig abstoßen, befinden sich im
Kern weitere Elementarteilchen,
die
Die Atommasse berechnen wir
aus der Summe der Masse von
Positronen
Leptronen
Neutronen
Elektronen und Protonen
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
Erläuterungen und Lösungen
Erläuterung (M 1)
Vor Beginn des Lernzirkels sollte mit den Schülern verabredet werden, wie viel Zeit ihnen
zur Verfügung steht.
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.
Lösung (Station 3)
T
H
C
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 Elektronen.
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.
Nach dem Atommodell von Bohr befinden sich die Elektronen eines Atoms in der Atomhülle
auf festgelegten Energiestufen.
V
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.
Erläuterung (Station 6)
Das Wortsuchrätsel kann als Hausaufgabe oder als Lernzielkontrolle gestellt werden oder
am Ende der Unterrichtseinheit als Zusatzstation zur Bearbeitung ausgegeben werden.