Substanzen im Teilchenmodell zeichnen - Diskussion - Fachdidaktik ...
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Fachdidaktik Chemie ETH Teilchenmodell S. 9
Diskussion
Substanzen im Teilchenmodell zeichnen
Heissluftballon
Erkenntnis:
Aussage:
Sublimation von Iod Brom verteilt sich
Fazit: Es lohnt sich, die Darstellungen genau zu überlegen
Empfehlung: Eine Aussage zur Skizze schreiben
Amadeus Bärtsch 1. Okt. 2021
Fachdidaktik Chemie ETH Teilchenmodell S. 10 Prüfungsfrage Warum sind Flugzeuge viel schneller als Schiffe? Bitte argumentiere mit dem Teilchenmodell. Diese Frage wurde im Unterricht nie diskutiert. Tabitha (14): Janez (14): Simon (14): "Die Teilchen in der Luft sind nicht eng zusammen und bewegen sich sehr schnell für 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 (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 (14): Amadeus Bärtsch 1. Okt. 2021
Fachdidaktik Chemie ETH Teilchenmodell S. 11 Teil B: Das Teilchenmodell erklärt Beobachtungen 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. 1. Experiment: Es braucht Zeit, bis Gegenstände warm werden 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: Nachteil: 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 rechts abgebildeten Apparatur eingespannt. Lässt man den Metallstab einige Minuten abkühlen, bricht der gusseiserne Bolzen mit lautem Getöse. Amadeus Bärtsch 1. Okt. 2021
Fachdidaktik Chemie ETH Teilchenmodell S. 12
4. Experiment: Popcorn. Vorschlag von Nina Gämperli
Inszenierung: LP erwärmt Popcornkörner in der Pfanne mit Deckel bis die Körner platzen
Erklärung: Ein Maiskorn ist von einer
harten, wasserundurchlässigen Schale
umgeben. Im Innern finden sich Stärke
und Wasser. Beim Verdampfen
brauchen die Wasserteilchen viel mehr
Platz. Die harte Schale wird gesprengt und das Maiskorn explodiert
regelrecht. Die Stärketeilchen verteilen sich auf mehr Raum, die
Wasserteilchen entweichen und werden durch Teilchen der Luft
ersetzt. Die Schalenteilchen sind weiterhin an der Oberfläche des
Popcorns zu finden.
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 verdunstet
Inszenierung: 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
einige Minuten bis die Etherteilchen die hinteren Reihen des Schulzimmers erreicht haben.
Allerdings sind die Luftströmungen und nicht die Diffusion bestimmend für die Geschwindigkeit
der Verteilung.
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 Stickstoff
Eines von zahlreichen Beispielen: Länglichen Ballon (=Zeppelinballon) mit Kohlendioxid aufblasen
und in eine Kristallisierschale mit flüssigem Stickstoff halten.
Zeppelinballone sind bei www.ballonexpress.ch (http://www.ballonexpress.ch/kleine-ballon/
Stichwort: Zeppelin) oder in einer Packung unterschiedlich geformter Ballone bei Migros erhältlich.
Beobachtung: Der Ballon schrumpft extrem. Beim Schütteln ist das feste Kohlendioxid hörbar. Wenn
der Ballon aufgeschnitten wird, kommt Trockeneis zum Vorschein.
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.
Amadeus Bärtsch 1. Okt. 2021
Fachdidaktik Chemie ETH Teilchenmodell S. 13
10. Experiment: Teilchensieb. Vorschlag von Marcel Balz und Franziska Sägesser
Empfehlungen
• Im Unterricht würde ich einige auswählen und nicht alle beschriebenen Versuche zeigen. 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, das noch nie demonstriert wurde, kann zu Beginn einer Prüfung gezeigt werden.
Die Klasse schaut zu und erhält die Aufgabe nach der Demonstration.
1. Bsp. Demonstration: Aufgabe:
Die schwarze Metallkugel a) Was ist zu beobachten?
passt nicht mehr durch den b) Erkläre die Beobachtung
Ring, wenn sie mit dem mit dem Teilchenmodell.
Gasbrenner erhitzt wird
2. Bsp. Demonstration: Aufgabe:
Luft in einem Rundkolben Skizziere das Experiment
wird erwärmt und entweicht und erkläre die Beobachtung
durch einen Schlauch, der mit dem Teilchenmodell.
in Wasser taucht
Beurteilung der links
stehenden Schülerantwort:
Die Ausgangslage ist gut
skizziert. Im Resultat zeigt
sich jedoch eine Fehlvor-
stellung: Die Luft entweicht
nicht, weil sich die Teilchen
Richtung Ausgang bewegen.
Amadeus Bärtsch 1. Okt. 2021
Fachdidaktik Chemie ETH Teilchenmodell S. 14
3. Bsp. Thermosflaschen haben
doppelte Wände. Warum
bleiben die Getränke lange
warm?
Beurteilung dieser Unterrichtssequenz über Teilchen
Teil A:
1. Stoffteilchen unterscheiden sich in der Grösse. Eine Konsequenz aus der Volumenkontraktion
2. Stoffteilchen halten zusammen: Kohäsion und Adhäsion
3. Stoffteilchen bewegen sich: Brown'sche Bewegung
4. Ordnung und Chaos mit Stoffteilchen: Die Aggregatzustände
Teil B:
5. Experimente, die gut mit dem Teilchenmodell gedeutet werden können
6. Dichte: Stoffteilchen in unterschiedlichen Abständen
7. Druck: Stoffteilchen gegen Wände
8. Trennmethoden: Stoffteilchen sortieren
Teil C:
9. Chemische Reaktionen verändern Stoffteilchen
Das Periodensystem ist eine Sammlung aller Atomsorten
Strichformeln und Summenformeln beschreiben die Moleküle
Verbrennung von Wasserstoff, Erdgas, Benzin usw.
Der ausführliche Stoffplan ist auf der Plattform http://fdchemie.pbworks.com eingestellt.
Reflexion
Vorteile der vorgestellten Unterrichtssequenz:
Probleme und Nachteile dieses Vorgehens:
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.
Amadeus Bärtsch 1. Okt. 2021
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