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 Eisenatmen 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.