Die Oberflächenspannung des Wassers

Veröffentlicht am 19.11.2007
  • Chemie
  • Sekundarstufe I
  • 1 Stunde
  • Experiment, Video

Kurze Flash-Animationen (Flash-Folien), die im Rahmen des Unterrichtsgesprächs von der Lehrperson per Beamer projiziert werden, unterstützen bei den Schülerinnen und Schülern die Entwicklung einer anschaulichen Vorstellung zur Oberflächenspannung des Wassers.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

In der Bindungslehre wird das Wassermolekül als Beispiel für ein Molekül mit polarer Elektronenpaarbindung behandelt. Der Versuch zur Ablenkung eines Wasserstrahls dient dabei als Grundlage für die Erarbeitung der Dipoleigenschaft der Wassermoleküle. Zur Erklärung der Ablenkung werden zumeist einzelne Moleküle mit entsprechender Orientierung zum elektrisch geladenen Stab an der Tafel dargestellt. Mit den hier vorgestellten Flash-Folien lassen sich die Dipoleigenschaften der Wassermoleküle en bloc thematisieren und die Eigenschaften der Grenzschicht des Wassers zum Luftraum untersuchen. Ebenfalls per Beamer projizierte dynamische 3D-Moleküle können der Bildung von Wasserstoffbrücken im Wasser zu einer ?Plastizität? verhelfen, die durch zweidimensionale Abbildungen aus dem Schulbuch nicht erzielt werden kann. Nach dem Einsatz der Flash-Folien bietet sich im Fortgang des Unterrichts die Durchführung eines analogen Experiments zur Minderung der Oberflächenspannung an.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die Organisation der Wassermoleküle im Stoff Wasser kennen lernen.
  • erkennen, dass der Wasserkörper durch die Anziehungskräfte zwischen den Dipolmolekülen einerseits stabilisiert und zusammengehalten wird, andererseits aber auch die Fluidität des Stoffes Wasser gegeben ist.
  • erkennen, dass die Wassermoleküle an der Wasseroberfläche von den Wassermolekülen im Inneren des Wasserkörpers angezogen ("festgehalten") werden.
  • aus den animierten Versuchen (Experiment 1 und 2: "Schwimmversuche" mit einer Büroklammer) ableiten, dass die Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen an der Wasseroberfläche einen "Anspannungszustand" (die Oberflächenspannung) bewirken, der bei mechanischen Einflüssen auf die Wasseroberfläche sichtbar wird.

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Avatar Dr. Ralf-Peter Schmitz

unterrichtet an der Heinrich-Heine-Gesamtschule in Duisburg-Rheinhausen und war von August 1998 bis Juli 2002 an die Gerhard-Mercator-Universität Duisburg (Fachbereich Didaktik der Chemie) teilabgeordnet. Von März 2005 bis Juli 2006 war er erneut an der Universität Duisburg-Essen tätig. Im Rahmen einer weiteren Abordnung an die Chemiedidaktik der Bergischen Universität Wuppertal (August 2006 bis Januar 2010) promovierte er zu dem Thema "Multimedia - Lehr- und Lerntools für Unterricht und Lehre". Seit Februar 2010 ist er wieder im Schuldienst. Er entwickelt interaktive Lernbausteine für den Unterricht und die Nutzung am heimischen Rechner. Die Materialien veröffentlicht er auf seiner Website Chemie interaktiv.

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