Unterrichtsmaterialien zum Thema "Chemie"

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Der Aufbau von Kochsalzkristallen

Unterrichtseinheit

Die hier vorgestellte Flash-Folie unterstützt das Unterrichtsgespräch zu den Themen Aufbau eines Salzkristalls und Ionenbindung (Beamerpräsentation).Die in die Folie eingebundenen Aufgabenstellungen und Informationen können von den Lernenden auch in Partnerarbeit im Computerraum oder am heimischen Rechner bearbeitet und genutzt werden. Der Aufbau von Salzkristallen wird auf zwei Ebenen betrachtet: Zum einen werden die Eigenschaften realer Kochsalzkristalle anhand eines Fotos ausgemessen und berechnet (Größe und Masse der Kristalle, Anzahl der Teilchen in einem Kristall), zum anderen wird der Kristallaufbau mithilfe eines Teilchenmodells betrachtet (Anordnung der Ionen, geometrische Eigenschaften).Die Flash-Folie steht auch in einer englischsprachigen Version zur Verfügung und ist daher für den Einsatz im bilingualen Unterricht geeignet. Im Menü ist eine Vokabelliste mit den einschlägigen Begriffen stets präsent. Im Zusammenhang mit der Untersuchung von Kristallstrukturen bietet sich auch der Einsatz dreidimensionaler, am Bildschirm frei drehbarer Kristallmodelle an (als Beamerpräsentation oder im Rahmen einer Partnerarbeit im Computerraum). Inhalte und Funktionen der Flash-Folie Kochsalzkristalle unter dem Binokular und im Teilchenmodell - Screenshots veranschaulichen die Funktionen der Materialien. Interaktive 3D-Modelle Schülerinnen und Schüler können mit so genannten Molekülbetrachtern die NaCl-Struktur - und den Aufbau komplexerer Kristalle - am Bildschirm (fast) im wörtlichen Sinn "begreifen". Die Schülerinnen und Schüler sollen anhand der Gegenüberstellung von Realobjekt und Teilchenmodell den Aufbau von Kochsalzkristallen kennenlernen. den Aufbau des Ionengitters (Koordination) erläutern und den Zusammenhalt der Stoffteilchen als Ionenbindung (Ladungsbezug) erklären können. Wenn Sie die Flash-Folie in Ihrem Browser starten, sehen Sie zunächst ein Foto von Salzkristallen unter dem Mikroskop sowie das Teilchenmodell eines Kristalls (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). Den "Trennbalken" zwischen den beiden Ansichten können Sie bei gedrückter linker Maustaste "anfassen" und nach links und rechts verschieben, so dass Sie wahlweise mit dem Foto oder dem Kristallmodell arbeiten können. Die Abbildung der Folie zeigt handelsübliche Kochsalzkristalle bei 20-facher Vergrößerung. Die Schülerinnen und Schüler sollen das Aussehen der Kristalle beschreiben. Dabei werden die Würfelform, aber auch unterschiedliche Größen sowie Abweichungen von der Würfelform genannt. Mithilfe der beiden verschiebbaren Maßstäbe (jeweils 1 Millimeter) können die Würfel vermessen werden. Damit sind Volumen- und Massenbestimmungen (bei bekannter Dichte) möglich. Über die Buttons können Aufgabenstellungen und Informationen aufgerufen werden (Abb. 2). Die Schülerinnen und Schüler können die Masse der Kristalle bestimmen. die Stoffmenge n in mol berechnen. ausrechnen, wie viele NaCl-Formeleinheiten sich auf einer Kante eines Durchschnittskristalls befinden. Der rechte Teil der Folie zeigt das Modell eines Kochsalzkristalls als dichte Kugelpackung. Den Schülerinnen und Schülern wird deutlich, dass die Stoffteilchen (Ionen) dicht nebeneinander liegen. Aufgrund der gegebenen Größe der Ionen ergibt sich für die NaCl-Elementarzelle die charakteristische Würfelform der Kristalle. Über die verschiedenen Buttons lassen sich nun einige Manipulationen am Kugelmodell vornehmen oder Informationen aufrufen. So kann zum Beispiel die "dichte Kugelpackung" in ein "Kugelstäbchen-Modell" umgewandelt oder die Koordination der Chlorid- oder Natrium-Ionen darstellt werden (Abb. 3). Jmol und Chime Mithilfe von kostenfrei zur Verfügung stehenden Molekülbetrachtern können 3D-Kristallstrukturen am Bildschirm mit dem Cursor (bei gedrückter linker Maustaste) "angefasst", gedreht und gewendet werden. Die beiden wichtigsten Molekülbetrachtern sind Jmol und Chime. Um an das Chime-Plugin-zu gelangen, müssen Sie sich zunächst auf der Symyx-Homepage (ehemals MDL) registrieren lassen. Im Gegensatz zu Chime ist Jmol eine Open-Source-Anwendung und plattformunabhängig. Zur Nutzung von Jmol-Anwendungen ist lediglich das Plugin Java Runtime Environment erforderlich. Kristallaufbau am Bildschirm "begreifen" Abb. 4 zeigt einen Screenshot mit einem Ausschnitt aus dem Gitter eines NaCl-Kristalls, dargstellt mit Jmol. Durch einen Klick mit der rechten Maustaste kann das Jmol-Menü aufgerufen und zwischen verschiedenen Darstellungen gewechselt werden. Schülerinnen und Schüler können mit diesem Werkzeug die NaCl-Struktur - oder den Aufbau anderer Kristalle - am Bildschirm "begreifen". Alternativ kann man sich auf die Präsentation der 3D-Modelle per Beamer beschränken.

  • Chemie
  • Sekundarstufe I