Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie in 3D

Animationen zeigen den Ablauf der wichtigsten Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie. Die Moleküle - Edukte, Übergangszustände, Produkte - können dabei aus allen Perspektiven betrachtet und sterische Fragestellungen untersucht werden. Eine Visualisierung der Ladungsverteilung auf den Moleküloberflächen verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Struktur und Reaktivität.

Beschreibung

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts "Naturwissenschaften entdecken!" wurden von der Fachgruppe 3D-Moleküle Unterrichtsmaterialien entwickelt, die neue Wege des Lehrens und Lernens mit virtuellen Molekülmodellen aufzeigen sollen. Neben dynamischen Arbeitsblättern zur Die Struktur der DNA - virtuelle Moleküle in 3D und zur Funktion der ATP-Synthase - Synthese von Energieäquivalenten, die die Lernenden einzeln oder zu zweit am Rechner bearbeiten sollen, entstanden die hier vorgestellten "dynamischen Folien" zu den Reaktionsmechanismen. Diese können im Fachraum zur Unterstützung des Unterrichtsgesprächs per Beamer projiziert werden. Am heimischen Rechner können Schülerinnen und Schüler den Unterrichtsstoff wiederholen.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • mithilfe interaktiver Animationen den Ablauf der wichtigsten Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie "dreidimensional" untersuchen.
  • die Ladungsverteilung auf den Moleküloberflächen erkennen, um den Zusammenhang zwischen elektronischer Struktur und Reaktivität zu verstehen.
  • Energiediagramme interpretieren.
  • die Möglichkeiten des Molekülbetrachters Jmol kennenlernen und den Umgang mit diesem Werkzeug üben.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Im Gegensatz zu den Dynamische Arbeitsblätter mit 3D-Molekülen enthalten die Folien keine vorgegebenen Arbeitsaufträge für die Lernenden, was ihren Einsatz flexibler macht. Mit entsprechenden Fragen oder Aufträgen ausgestattet - per Lehrervortrag oder "klassischem" Arbeitsblatt - eignen sie sich aber natürlich auch für die Partnerarbeit im Computerraum der Schule oder für die Nutzung am heimischen Rechner. Zu einem Reaktionsmechanismus stehen verschiedene Folien zur Verfügung, die - je nach Fragestellung - zusätzliche Informationen bieten (Lewis-Strukturen, Energiediagramme). Alle interaktiven Moleküldarstellungen basieren auf der Open-Source-Anwendung Jmol.

Autor
Avatar Dr. Thomas Engel

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