Natrium reagiert mit Chlor zu Natriumchlorid. Mit Kugelmodellen, Schalenmodellen und Formeln erstellen Schülerinnen und Schüler auf einer digitalen "Puzzle-Fläche" spielerisch verschiedene Reaktionsgleichungen, kommentieren diese und erstellen damit ein Präsentationslayout. Die Reaktionen von Metallen mit Halogenen führen zur Bildung von Metallhalogeniden. Aus den chemischen Elementen entstehen ionische Verbindungen (Salze). Ein für den Unterricht sehr anschauliches Beispiel ist die Reaktion von Natrium mit Chlor. Chlorgas lässt sich in einem Gasentwickler aus Salzsäure und Kaliumpermanganat herstellen, im Standzylinder auffangen oder direkt zum Beispiel in ein Verbrennungsrohr einleiten. Das zuvor im Verbrennungsrohr erhitzte Natrium schmilzt, verdampft und reagiert unter Energiefreisetzung eindrucksvoll mit dem eingeleiteten Chlorgas. Nach Abschluss der Reaktion verbleibt ein klar erkennbarer weißer Feststoff im Reaktionsgefäß, der sich für anschließende experimentelle Untersuchungen verwenden lässt (Leitfähigkeitsüberprüfung in wässriger Lösung, Halogenidnachweis mit Silbernitrat). Die Analyse des Experiments führt letztlich zur Aufstellung einer Reaktionsgleichung. Aus den Edukten Natrium und Chlor entsteht das Produkt Natriumchlorid. Um diese Reaktion auf der Teilchenebene anschaulich verständlich zu machen, liefert die vorliegende Animation ein interaktives digitales Arbeitsmittel. Schülerinnen und Schülern stehen Teilchenmodelle in Form von Kugelmodellen und Schalenmodellen sowie chemische Formeln und Lewisformeln zur Verfügung, um verschiedene Darstellungsweisen spielerisch kennenzulernen beziehungsweise selbstständig stöchiometrisch anzuwenden. Auf der Arbeitsfläche lassen sich mehrere Darstellungsformen für Reaktionsgleichungen gegenüberstellen und vergleichen: Mit den chemischen Symbolen wird eine Reaktionsgleichung entwickelt. Aus Kugelmodellen entstehen geladene Kugelmodelle (mit veränderten Durchmessern). Mit Schalenmodellen lassen sich die Veränderungen in der Elektronenkonfiguration veranschaulichen (Wegfall der äußeren Schale beim Natriumatom nach Abgabe des einzigen Valenzelektrons; Vergrößerung des entstandenen Chloridions). Ein animiertes Schalenmodell demonstriert den Elektronenübergang dynamisch. In einer Reaktionsgleichung mit Lewis-Formeln werden analog zur Reaktionsgleichung mit Schalenmodellen Valenzelektronen und geladene Ionen berücksichtigt. In anpassbaren Textfenstern lassen sich Benennungen oder zum Beispiel kurze vergleichende Erläuterungen hinzufügen, um die jeweils entwickelte Darstellung mit Begriffen zu komplettieren. Als Hilfe für Schülerinnen und Schüler kann über den Button "Rückblick" der Versuch im Videoclip eingeblendet werden. Damit wird eine gedankliche Verknüpfung zum vorher erlebten Realexperiment erneut aktiviert und die Phänomene der Reaktion werden wiederholt wahrnehmbar. Im Rückblickfenster wird außerdem die Assoziation von Realobjekten (Edukte und Produkt) mit der Teilchenebene angeregt. Die Sicherung der interaktiven Arbeit ist in Form gedruckter Screenshots fürs Protokoll und über Arbeitsblätter mit Anleitung und Auswertungsfragen möglich. Technische Informationen zur Animation Für den Einsatz im Unterricht sind ein Computer oder Tablet mit Internetzugang erforderlich. Die digitale Animation besteht aus einer weißen Arbeitsfläche und einer seitlichen Werkzeug-Box mit Modellen und chemischen Symbolen. Die Werkzeug-Box lässt sich ein- und ausblenden. Durch Anklicken des jeweils benötigten Modells wird dieses auf der Arbeitsfläche dupliziert. Es lässt sich mittels Maus, Finger oder Zeichenstift bewegen und positionieren. Am jeweils oberen Ende eines jeden Modells befinden sich zwei einblendbare Buttons, die zur Vergrößerung beziehungsweise Verkleinerung des Modells dienen. Nicht mehr benötigte Modelle lassen sich aus der Arbeitsfläche entfernen, indem man sie auf den Papierkorb (rechts unten im Bildschirm) zieht. Über einblendbare Textfenster, die ebenfalls anpassbar sind, lassen sich Kommentare festhalten und im Layout positionieren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entwickeln die Reaktionsgleichung zur Reaktion von Natrium mit Chlor mithilfe von Elementsymbolen und Formeln unter Beachtung der Stöchiometrie. entwickeln mit Kugelmodellen die Reaktion auf der Teilchenebene und erläutern diese. stellen mithilfe von Schalenmodellen das Reaktionsgeschehen dar und erläutern dieses. erklären mithilfe eines animierten Modells die Vorgänge zur Ionenbildung. entwickeln analog zur Schalenmodelldarstellung die Reaktionsgleichung mit Lewis-Formeln und erläutern diese. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können nach Linkvorgabe eine Online-Animation aufrufen und starten. erstellen interaktiv mit auswählbaren und verschiebbaren Symbolen, Formeln und Textfenstern auf einer digitalen Arbeitsfläche ein Präsentationsprodukt. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv beim Umgang mit digitalen Symbolen und Modellen sowie beim Formulieren von Kommentaren zusammen und erstellen gemeinsam unter Beachtung der Fachsprache und formal-chemischer Gesichtspunkte ein Präsentationsprodukt zur NaCl-Synthese.

Am Beispiel der Reaktion eines Eisennagels in Kupfersulfatlösung lernen Schülerinnen und Schüler, dass Eisenatome in wässriger Lösung mit Kupfer(II)-Ionen reagieren. Mittels einer digitalen Animation werden die chemischen Vorgänge auf der Teilchenebene veranschaulicht. Das Szenario umfasst die Elektronenübergänge zwischen Eisenatomen und Kupfer(II)-Ionen, die Abscheidung der Kupferatome und das In-Lösung-Gehen der Eisen(II)-Ionen. Die digitale Animation zur Reaktion eines Eisennagels in Kupfer(II)-sulfatlösung veranschaulicht die chemischen Vorgänge der Reaktion auf der Teilchenebene. Zum Ablauf sind ein Computer oder Ta­blet sowie ein Internetzugang erforderlich. Im Unterrichtsgang haben Schülerinnen und Schüler zuvor ein entsprechendes Experiment für die Lernenden in Partnerarbeit durchgeführt (Eisennagel im Becherglas oder Eisennagel am Bindfaden im Reagenzglas), ihre Beobachtungen formuliert sowie Vermutungen geäußert, die sich aus den Beobachtungen ableiten lassen. Zur Klärung der Versuchsergebnisse und zur formellen Fassung des zugrundliegenden Redoxvorgangs liefert die Animation eine für alle Schülerinnen und Schüler gleiche visuelle Basis über folgende Vorgänge auf der Teilchenebene: Beim Kontakt der Kupfer(II)-Ionen mit den Eisenatomen findet ein Elektronenübergang statt. Aus elektrisch positiv geladenen Kupfer(II)-Ionen entstehen durch Elektronenaufnahme Kupferatome, die sich auf dem Eisen absetzen und den Belag darstellen. Aus Eisenatomen entstehen durch Elektronenabgabe elektrisch positiv geladene Eisen(II)-Ionen, die in Lösung gehen und verantwortlich sind für eine zunehmend raue Oberfläche des Eisennagels. Die Farbveränderung der Lösung kommt durch den Ionenaustausch der Metallionen zustande. Durch die Animation gelingt eine gedankliche Modellierung der Teilchenvorgänge für das weitere Unterrichtsprozedere. Die Schülerinnen und Schüler können die Modellszenen zum Beispiel in Partnerarbeit analysieren und daraus Teilreaktionen zur Oxidation und Reduktion sowie eine Redoxreaktion formulieren. Im entsprechenden Arbeitsblatt werden Ergebnisse festgehalten. Falls die Begriffe Oxidation und Reduktion noch nicht bekannt sind, kann jetzt durch die Lehrperson eine Begriffsbildung erfolgen. Information zur Steuerung der Animation: Über die Steuerleiste lässt sich die Animation starten und stoppen beziehungsweise positionieren. Diese Funktionen können auch über die Space-Taste und die Pfeil-Tasten aktiviert werden (rechts oder links, das heißt einige Bilder vor- beziehungsweise zurückspringen; Vereinfachung für eine Referentin oder einen Referenten). Die Animation wird online über einen Open-Source-Emulator wiedergegeben. Das Laden kann einige wenige Sekunden dauern. Die Animation dient im Unterrichtsgespräch als Funktionsmodell, mit dem das untersuchte Phänomen präsentiert und seine Analyse und Deutung unterstützt wird. Vor dem Einsatz der Animation haben die Schülerinnen und Schüler das entsprechende Experiment selbst durchgeführt. Ihre Beobachtungen über das Auflösen des Eisennagels beziehungsweise die Verfärbung der Kupfersulfatlösung deuten auf eine Reaktion zwischen dem Feststoff Eisen und dem gelösten Kupfersulfat hin. Die Animation visualisiert die chemischen Vorgänge: Kupferionen treffen auf die Eisenatome des Nagels. Es kommt zu Elektronenübergängen. Dabei bilden sich Eisenionen, die in Lösung gehen. Die entstehenden Kupferatome scheiden sich auf dem Eisennagel ab. Zudem zeigt die Animation die Verfärbung der Lösung während der Reaktion und das abgeschiedene Kupfer auf dem Eisennagel. Der entsprechend verfärbte Nagel kann am Ende des Films mit der Maus "angefasst" und aus der Lösung gezogen werden. Informationen zur Steuerung des Films finden Sie in dem Info-PDF zur Animation auf der Website "Chemie interaktiv". Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler deuten die experimentell durchgeführte Reaktion als Elektronenübertragungsreaktion zwischen Metallatomen und Metall und erläutern diese mithilfe einer digitalen Animation und Teilgleichungen. können die Abgabe von Elektronen als Oxidation einordnen. können die Aufnahme von Elektronen als Reduktion einordnen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können nach Linkvorgabe einen Online-Animation aufrufen und starten. steuern und wiederholen die Online-Animation über übliche Steuerbuttons. setzen die Animation zielgerichtet ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv beim Analysieren der Teilchenvorgänge zusammen und leiten gemeinsam unter Beachtung der Fachsprache und formal-chemischen Gesichtspunkten Teilgleichungen ab.