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.
