| Unterrichtsgang Klasse 7 Teil 1 |
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| Unterrichtsgang Klasse 7 Teil 1 |
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Schülerinnen und Schüler treten dem Fach Chemie in der Regel mit besonderen Erwartungen entgegen. Instinktiv fühlen sie sich beim Betreten des Chemieübungsraumes durch die Andersartigkeit der Ausstattung bestätigt.
Diese instinkthafte Gabe, aus der Beobachtung der Umwelt das "Not-wendige" Verhalten zu erkennen, wird in der ersten Stunde genutzt, um erste Verhaltensregeln für den Chemieraum zu erschließen.
Diese werden am Ende des Unterrichts in schriftlicher Form ausgehändigt und als HA zum Durchlesen mitgegeben. Arbeitsauftrag ist zu markieren, welche der in den allgemeinen Betriebsanweisungen bereits selbstverständlich sind und welche aus den Raumgegebenheiten abgeleitet werden können.
Außerdem sollen aus den Arbeitsanweisungen Vermutungen angestellt werden auf das, was im Chemieraum an Tätigkeiten ausgeführt werden wird.
Wesentlich sind:
Wie bei allen anderen Naturwissenschaften benötigt man
Naturerscheinungen (Phänomene), um die Natur erkennen zu können. In den
Naturwissenschaften werden aber nicht nur vorhandene Unterschiede beschrieben,
sondern zur besseren Erkenntnis durch den Naturwissenschaftler herbeigeführt.
Will man die bestehenden natürlichen Gleichgewichte verändern, so muss man die
Umgebungsbedingungen ändern. Ein Weg dazu ist die Zufuhr oder der Entzug von
Energie aus dem natürlichen Gleichgewicht. Ein anderer Weg könnte die
Umverteilung oder das Verbringen von Stoffen in eine andere Umgebung. Nennt man
die Einflussnahme "Aktion", so ist die Antwort der Natur eine
"Reaktion" die zur Einstellung eines neuen Gleichgewichts
führt.
Ändern sich nur Form oder Raum-Zeit-Verhalten (Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung, Verteilung) so hat man es mit einer "physikalischen Reaktion" der Natur auf die "Aktion" zu tun. Ändern sich die Stoffeigenschaften, so dass man von neuen Stoffen sprechen kann, handelt es sich um eine chemische Reaktion. Demzufolge wird auch das Arbeitsgebiet der Chemie festgelegt:
Chemie befasst sich mit Stoffen, ihren Eigenschaften und deren Veränderungen.
Die bei einer chemischen Reaktion aufgenommene oder abgegebene Energie, die sich in den Stoffen befindet oder befand, nennt man chemische Energie.
Mit der Zufuhr von Energie entstehen energiereiche Stoffe oder ihre Verteilung (Reinheitsgrad) ändert sich. Die Reaktion der Natur ist die Bildung neuer Gleichgewichte. Da "Leben" unbedingt mit Stoffwechsel (chemischen Reaktionen) verbinden ist, ergibt sich aus der Erzeugung von energiereichen Stoffen in der Chemie die Notwendigkeit zur Beschäftigung mit Gefahrstoffen.
3 Stoffe und Stoffeigenschaften
| 1. Stoffe und Stoffeigenschaften |
Zunächst muss der Begriff "Stoff" definiert werden. Falls das nicht bereits im Naturkunde-Unterricht oder Physik-Unterricht der Klassen 5/6 geschehen ist, muss der Stoffbegriff jetzt eingeführt werden. (Details: Stoffbegriff) Alle Stoffe besitzen
Der Raumbedarf Sehr wichtig für den Stoffbegriff ist der Raumbedarf. Der Raumbedarf ist für Schülerinnen und Schüler der unteren Klassen am leichtesten zu verstehen. Schülerinnen und Schüler benutzen den Begriff Stoff
nur für die Dinge, die man anfassen kann. Das sind in der Regel
Feststoffe und Flüssigkeiten. nur selten werden Luft oder Gase als Stoffe
genannt. Daher kann man gerade den Raumbedarf als Stoffeigenschaft
benutzen, um "Luft" Man kann die Eigenschaften der Natur nur erkennen, wenn es Unterschiede zu bemerken gibt. SÜ: Unterschiede im stofflichen Verhalten kann man durch Verdrängung von Wasser bzw. Luft beim Eintauchen eines Tropfers mit und ohne Gummisauger in Wasser sichtbar werden lassen. Man erkennt an Hand von Blasen in Wasser: Wo ein Stoff ist, kann kein anderer sein. Zum Sprachgebrauch: Anders als der Volumenbegriff wird bei dem Begriff Raumbedarf klar, dass eine wirkliche Raumbesetzung stattfindet. Im Gegensatz dazu erfasst der Begriff Volumen auch "gedachte" Körper: es lassen sich beliebig viele geometrische Körper z.B. mathematische Würfel ineinander stellen, da sie nur durch die Ortsangabe ihrer Eckpunkte (Koordinaten) bestehen. Reale Würfel dagegen sind nicht ineinander zu stellen. Die Antwort auf die in der Naturwissenschaft wichtigen Frage nach der Umkehrbarkeit von Gesetzmäßigkeiten. Es gilt: Wo kein Stoff ist, muss ein Stoff hin - es gibt keinen Raum ganz ohne Stoff. SÜ: Diese Erkenntnis kann man sehr gut mit Kunststoff- Kolbenprobern experimentell zeigen, die so dicht sind, dass nach einem Evakuieren noch nach über einer Stunde kein Eindringen von Luft feststellbar ist.
Die Masse (Gewicht) Um zu zeigen, dass Stoffe auch eine Masse besitzen, müssen sie gewogen werden. Auf der Erde ist die unterschiedliche Anziehung von Massen durch die Erde ein geeignetes Mittel, die Wirkung der Masse zum Vergleichen zu nutzen.
Um schneller zu chemischen Reaktionen zu kommen auf die die Schülerinnen und Schüler warten, kann man die Einführung des Begriffs Masse auf den Zeitpunkt verschieben, wenn es gilt, Stoffe zu identifizieren. Hier wird die Masse nur benötigt, um die Dichte als stoffcharakteristische Größe zu ermitteln. SÜ: Man kann die Masse von Luft bestimmen in Schülerübungen bestimmen, indem man den evakuierten Kolbenprober auf einer Waage austariert und anschließend die Gewichtszunahme beim Belüften zeigt. Schülerinnen und Schüler berechnen aus der gefundenen Masse von ca. 60 mL Luft das Litergewicht von Luft und entdecken selbstständig die Berechnung über die "Einheits-Größen". Daran schließen sich die Dichtebestimmung von Kohlenstoffdioxid und Erdgas an. Der Umgang mit Erdgas zwingt zur Auseinandersetzung mit den Gefährdungen durch brennbare Gase. Aus den Ergebnissen, dass es Gase gibt, die leichter (Erdgas, Wasserstoff) oder schwerer sind als Luft (Kohlenstoffdioxid), wird auf die mögliche Ansammlung von gefährlichen Gasen geschlossen. Die Temperatur des Stoffes Luft und die durch Temperaturänderung hervorgerufene Volumenänderung ist Gegenstand der physikalischen Betrachtung Klasse 6, Klasse 10). Dort wird aus der Gleichheit des Verhaltens verschiedener Gase auf die Existenz des Absoluten Nullpunkts der Temperatur geschlossen, das Ideale Gesetz abgeleitet, die Erklärung durch Avogadro gegeben und ein tieferer Einblick in das Wesen der Wärmeenergie, der Teilchenbewegung und der Diskontinuum- Theorie gewonnen. Gegenstände (Stoffe) werden darüber hinaus charakterisiert durch
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Zur Charakterisierung von Reinstoffen werden neben der Dichte weiterhin die Siedetemperatur, Schmelztemperatur, Löslichkeit genutzt. Der Brechungsindex lässt sich zum Zeitpunkt der Klasse 7 noch nicht verwenden, da die Brechung erst in der Physik der Klasse 8 behandelt wird. Besonderer Augenmerk wird auf die Charakterisierung zum Zweck der Identifikation von unbekannten Stoffen gelegt. Da es sich bei einem unbekannten Stoff, insbesondere bei Stoffen die durch chemische Prozesse hergestellt wurden, grundsätzlich auch um einen gefährlichen Stoff handeln kann, ist die Unterweisung von Schülerinnen und Schülern im sicheren Umgang mit Stoffen ein hochrangiges Ziel des Chemieunterrichts. -> Bestimmung der Siedetemperatur unbekannter Flüssigkeiten;
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Reinstoffe zu erhalten, müssen die
Unterschiede von Stoffen genutzt werden, die zu unterschiedlicher
Beweglichkeit der Bestandteile von Gemischen führen. Ungeeignet sind
daher das bloße unterschiedliche Aussehen, der Glanz, die Farbe, der
Brechungsindex, die Wärme- und elektrische Leitfähigkeit, wenn sie nicht
in "Beweglichkeit" umgesetzt werden können.
Daher ist das Erreichen unterschiedlicher Aggregatzustände der Komponenten ein nützliches Mittel, Stoffe zu trennen. Das Verfahren des Filtrierens und Destillierens kann hier oder im Zusammenhang mit
Lösungen behandelt werden. Es bieten sich u.a. folgende Verfahren an:
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Um neue Stoffe aus Stoffen der Natur zu erhalten, ist es
am leichtesten, mit Energiezufuhr auf sie einzuwirken. Im Chemielabor geschieht
das üblicherweise durch Erhitzen mit einem Gasbrenner 
.
Neben dem
Zugegebenermaßen ist die Verwendung von Gasbrennern im täglichen Leben recht selten. Wenn überhaupt kommen Schülerinnen und Schüler außer im Chemie-Unterricht mit Campinggas-Brennern oder mit Propan-Gasheizungen in Kontakt. Manchmal haben Schülerinnen oder Schüler beim Löten von Rohren oder Schweißen zugesehen. Es lässt sich daher fragen, welchen Nutzen die Erfahrungen mit Gasbrennern über den Chemie-Unterricht hinaus besitzen.
Über die speziellen Eigenschaften von Gasbrennern hinaus können Schülerinnen und Schüler den sicheren und sachgerechten Umgang mit Energie betriebenen Geräten erlernen.
Es ist wichtig zu wissen:
Mit Energie betriebene Geräte werden in Richtung des Energieflusses in Betrieb
genommen und entgegen dem Energiefluss ausgeschaltet.
Diese wichtige Regel lässt sich sinngemäß auf den elektrischen Experimentier-Netztrafo, aber ebenso auch auf das Radio, den Fernseher, den Rasenmäher, das Mofa übertragen. Es sollte daher besonderer Wert auf die Übertragung des sicheren Umgangs mit Energie-betriebenen Geräten geachtet werden.
Glasblasen ist eine wichtige Fähigkeit für den experimentell arbeitenden Chemiker - es hat aber eine ebenso große, wenn auch eine andere Bedeutung für den Chemieunterricht. Im Unterricht lassen sich beim Glasblasen eine Menge affektiver Lernziele mit operationalen verbinden.
Durch den Unterricht
im Glasblasen 
erlernen Schülerrinnen und Schüler:
Zur Überprüfung des Gelernten eignet sich ein Test, der die Begründungen für den sachgerechten und sicheren Umgang mit Glas beim Glasblasen abfragt.
Das handlungsorientierte Unterrichten kommt dem Schülerinteresse entgegen. Daher sind die Ziele, die mit dem Glasblasen erreicht werden können, erfahrungsgemäß nachhaltig im Bewusstsein verankert und wirken sich positiv auf den weiteren Experimentalunterricht aus.
Anmerkung: Ebenso positiv kann man das Thema Glasblasen bereits im Unterricht der Physik der Klassenstufe 6 einsetzen, wo das Thema Wärmeenergie und Temperatur Unterrichtsgegenstand sind. Hier kann man das Glasblasen zusammen mit der Halbmikrotechnik benutzen, um z.B. Thermometer zu bauen, Gasausdehnung zu untersuchen und beim Bau selbstgeblasenere Thermometer einzusetzen. Ebenso lassen sich die "Dampfkessel" für einfache "Dampfmaschinen" selbst herstellen.
| Literatur und Bearbeitung | |
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Autor (Text): |
Klaus-G. Häusler;
haeusler[at]muenster[dot]de |
| Bearbeitung (WWW): | Klaus-G. Häusler |
| Quelle: | |
| weitere Literatur: | Anleitung
zum Glasblasen Anleitung zum Umgang mit dem
Laborgasbrenner
Entdeckung der Luft und des
Vakuums mit HMT-Versuchen |
© 1997 - 2002 HMTC
- Halbmikrotechnik
Chemie;
Klaus-G. Häusler; haeusler[at]muenster[dot]de;
unterrichtsgang_klasse_7.1.htm;_
05.05.05