Funktion einer galvanischen Zelle

Das hier vorgestellte Flash-Programm zeigt den Aufbau einer galvanischen Zelle aus einer Zink- und einer Kupferhalbzelle. Die chemischen Abläufe bei einer Stromentnahme werden dynamisch dargestellt.
 

Die Beamerprojektion der Animation unterstützt das Unterrichtsgespräch und soll genutzt werden, um die im vorhergehenden Experiment demonstrierte Erzeugung elektrischer Energie in einer Teilchenmodellanimation zu veranschaulichen. Dabei wird deutlich, durch welche chemischen Vorgänge der Strom erzeugt wird. Neben den an den Elektroden stattfindenden Reaktionen wird auch die Diffusion der Ionen durch das Diaphragma dargestellt. Dadurch wird der Ladungstransport von Halbzelle zu Halbzelle innerhalb der Lösungen gewährleistet. Mithilfe der projizierten Animation werden die Teilgleichungen sowie die Redoxgleichung für den Gesamtumsatz an der Tafel entwickelt. Die Materialien der Unterrichtseinheit werden durch einen Beitrag aus der Aktuellen Wochenschau der GDCh (Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.) ergänzt: Unfreiwillig trägt fast jeder Mensch eines oder mehrere galvanische Elemente im Mund. Was können Chemikerinnen und Chemiker für einen korrosionsarmen Zahnersatz tun?

 

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • den Aufbau einer galvanischen Zelle aus zwei Halbzellen mit verschiedenen Metallelektroden, die in entsprechende Metallsalzlösungen eintauchen, beschreiben.
  • anhand der Animation zur galvanischen Zelle erkennen, dass beim Verbinden beider Halbzellen mittels eines elektrischen Leiters zeitgleich und kontinuierlich in der einen Halbzelle ein Oxidations- und in der anderen ein Reduktionsvorgang an den Metallelektroden abläuft.
  • erkennen, dass der Elektronenübergang zwischen beiden Teilvorgängen durch den elektrischen Leiter vermittelt wird.
  • die dynamischen Teilchenmodellszenarien an den Elektroden in Reaktionsgleichungen umsetzen.
  • aus der Animation ableiten, dass die Kombination und räumliche Trennung geeigneter Reduktions- und Oxidationsmittel chemische Energie speichert und diese durch Anschluss eines Verbrauchers in nutzbare elektrische Energie umgewandelt werden kann.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaFunktion einer galvanischen Zelle
AutorDr. Ralf-Peter Schmitz
FachChemie
ZielgruppeKlasse 9/10, Jahrgangsstufe 12 (Wiederholung)
Zeitraum1 Stunde
Technische VoraussetzungenPräsentationsrechner mit Beamer, Flash-Player (ab Version 8, kostenloser Download)

Didaktisch-methodischer Kommentar

Am Präsentationsrechner können Lehrerinnen und Lehrer die Flash-Folie als Unterrichtsmedium im Unterrichtsgespräch einsetzen. Das Experiment verdeutlicht den Lernenden die technische Möglichkeit zur Gewinnung elektrischer Energie aus chemischen Reaktionen. Die Animation lässt sich ebenfalls in einer selbstständigen Computer-Schülerarbeit einsetzen, zum Beispiel als Analyseinstrument beim Schülerpraktikum. Die in den Schülergruppen am Rechner erarbeiteten Ergebnisse zur Funktion des galvanischen Elements lassen sich abschließend im Schülervortrag computergestützt präsentieren und erläutern.

Internetadresse

Informationen zum Autor

Dr. Ralf-Peter Schmitz unterrichtet an der Heinrich-Heine-Gesamtschule in Duisburg-Rheinhausen und war von August 1998 bis Juli 2002 an die Gerhard-Mercator-Universität Duisburg (Fachbereich Didaktik der Chemie) teilabgeordnet. Von März 2005 bis Juli 2006 war er erneut an der Universität Duisburg-Essen tätig. Im Rahmen einer weiteren Abordnung an die Chemiedidaktik der Bergischen Universität Wuppertal (August 2006 bis Januar 2010) promovierte er zu dem Thema "Multimedia - Lehr- und Lerntools für Unterricht und Lehre". Seit Februar 2010 ist er wieder im Schuldienst.

  • Mehr Infos im Autorenverzeichnis
    Hier können Sie Kontakt mit Dr. Schmitz aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit weiteren Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.
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