Chemie: Willkommen im Fachportal

Dieses Erklärvideo zur Säurestärke unterstützt Sie dabei, zentrale Inhalte wie pKs-Wert und Dissoziation verständlich zu vermitteln. Komplexe chemische Zusammenhänge werden anschaulich reduziert und so aufbereitet, dass Schülerinnen und Schüler ein tragfähiges Konzept von starken und schwachen Säuren entwickeln können. Ideal zur Einführung, Wiederholung oder zur eigenständigen Erarbeitung im Unterricht. In diesem Erklärvideo setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Konzept der Säurestärke auseinander. Sie lernen, wodurch sich starke und schwache Säuren unterscheiden und welche Rolle der pKs-Wert spielen. Dabei wird deutlich, dass die Säurestärke nicht nur vom pH-Wert abhängt, sondern vor allem durch die Fähigkeit einer Säure bestimmt wird, Protonen abzugeben. Anhand anschaulicher Beispiele wird das chemische Gleichgewicht der Dissoziation verständlich gemacht und in einen alltagsnahen Kontext eingeordnet. Das Video eignet sich zur Einführung oder Wiederholung zentraler Inhalte im Chemieunterricht der Sekundarstufe I und II. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erklären den Begriff Säurestärke auf Teilchenebene. unterscheiden zwischen starken und schwachen Säuren. beschreiben die Dissoziation von Säuren als Gleichgewichtsreaktion. erläutern den Zusammenhang zwischen Säurestärke und pKs-Wert. ordnen den pH-Wert als Maß für die Konzentration von Oxoniumionen ein. wenden ihr Wissen auf Beispiele aus Alltag und Labor an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen einem Erklärvideo gezielt Fachinformationen. strukturieren und sichern Inhalte aus audiovisuellen Medien (zum Beispiel Notizen, Schaubilder). reflektieren die Darstellung komplexer Inhalte in digitalen Formaten. nutzen das Video zur selbstständigen Wiederholung und Vertiefung.

Warum ist Salzsäure stärker als Essigsäure – und was hat das mit Elektronen zu tun? In diesem Video tauchen Schülerinnen und Schüler in die Welt der Säurestärke ein und entdecken, wie der induktive Effekt die Eigenschaften von Molekülen beeinflusst. Das Erklärvideo vermittelt zentrale Grundlagen zur Säurestärke und zum induktiven Effekt im Kontext der organischen Chemie. Ausgehend von der Frage, warum sich Säuren in ihrer Stärke unterscheiden, lernen die Schülerinnen und Schüler den Zusammenhang zwischen Molekülstruktur, Elektronenverteilung und Protonenabgabe kennen. Ein besonderer Fokus liegt auf dem induktiven Effekt, also der Verschiebung von Elektronendichte innerhalb eines Moleküls durch elektronegative Atome oder Atomgruppen. Anhand anschaulicher Beispiele (zum Beispiel Halogensubstitutionen bei Carbonsäuren) wird gezeigt, wie dieser Effekt die Stabilität der konjugierten Base beeinflusst – und damit direkt die Säurestärke bestimmt. Das Video eignet sich zur Einführung oder Wiederholung und unterstützt das Verständnis für struktur-reaktionsbezogene Zusammenhänge in der Chemie. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erläutern den induktiven Effekt als Ursache für Elektronenverschiebungen im Molekül. erklären den Einfluss elektronegativer Substituenten auf die Säurestärke. unterscheiden den Begriff Säurestärke erklären und von der Konzentration. beurteilen die Stabilität konjugierter Basen in Abhängigkeit von Molekülstrukturen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten zentrale Inhalte eines Erklärvideos gezielt heraus und strukturieren diese. deuten Fachbegriffe und Visualisierungen (zum Beispiel Elektronenverschiebung) korrekt. erkennen Vereinfachungen und Modelle im Video und einordnen diese ein. bewerten die Aussagekraft von Visualisierungen (zum Beispiel Pfeildiagramme, Ladungsverteilungen).

Fliegen dient nicht nur der Fortbewegung, sondern ist ein komplexes Zusammenspiel von Naturwissenschaften, Technik, Wirtschaft und Umwelt. Das Arbeitsbuch "Fliegen" bietet vielfältige Materialien, um in Ihrem MINT-Unterricht abzuheben. Durch praxisnahe Aktivitäten und anschauliche Experimente erforschen Schülerinnen und Schüler die physikalischen Grundlagen des Fliegens, verstehen die Technik moderner Flugzeuge und analysieren die wirtschaftlichen sowie ökologischen Auswirkungen des Luftverkehrs. Ob Aerodynamik, Meterologie, Flugrouten oder Emissionsvermeidung: Das Arbeitsbuch "Fliegen" bietet spannende, handlungsorientierte, lehrplankonforme und fächerübergreifende Unterrichtsmaterialien. Nicht allein für das Fach Physik werden Sie viele Anregungen für den Unterricht finden, sondern auch für die Fächer Biologie, Geographie, Englisch, Wirtschaftskunde, Technik oder Chemie. Das Arbeitsbuch ist zugeschnitten auf Gymnasien und Gesamtschulen mit gymnasialer Oberstufe. Luftfahrt als Lern- und Arbeitsfeld der Zukunft entdecken Der Flugverkehr ist ein wesentlicher Bestandteil des modernen Lebens und der globalen Konnektivität. Er stellt nicht nur einen bedeutenden Wirtschaftsfaktor dar, sondern spielt auch eine zentrale Rolle in der globalen Mobilität und im internationalen Handel. Daher ist es sinnvoll, junge Menschen für die verschiedenen Themengebiete und Aufgaben in der Luftfahrt zu interessieren. Während Naturwissenschaften und Technik (Flugphysik, Meteorologie, Strömungslehre) eine grundlegende Rolle spielen, sind auch viele soziale, wirtschaftliche und umweltpolitische Fragen relevant. Zu allen genannten Punkten finden sich Unterrichtsideen im vorliegenden Handbuch. Obwohl die Deutsche Flugsicherung eine breite Palette an Berufsmöglichkeiten für Fluglostinnen und Fluglotsen , Ingenieurinnen und Ingenieure und Informatikerinnen und Informatiker bietet, ist sie als Ausbildungsstätte weitgehend unbekannt. Deshalb ist es umso wichtiger, jungen Menschen diese attraktive und sichere berufliche Perspektive näherzubringen. Aufbau des Arbeitsbuchs "Fliegen" Kapitel 1: Geschichte (Geschichte des Fliegens, Geschichte der Flugsicherung) Kapitel 2: Geographie (Flugbewegungen, Flugrouten und Flugzeit, Zeit und Zeitzonen, Navigation) Kapitel 3: Englisch – Sprache der Luftfahrt (Funkverkehr, Phraseologie) Kapitel 4: Flugverkehr (Flugverkehr – ein gigantisches Unterfangen, Pilot und Tower am Start / bei der Landung, Kontrolle des Luftraums) Kapitel 5: Fluggeräte und Technik (Impuls, Impulserhaltung, Hubschrauber, Flugzeuge, Wir bauen ein Flugmodell, Navigationssysteme (ILS) und Radar) Kapitel 6: Biologie (Biologie des Fliegens, Vogelflug – die größte Flugschau der Welt, Insekten als fliegende Liebesboten, Pollenflug, Sporenverbreitung durch die Luft) Kapitel 7: Strömungslehre (Einführung in die Strömungslehre, Dynamischer Auftrieb, Luftwiderstand, Profilpolare, Wirbel) Kapitel 8: Meteorologie (Alle reden vom Wetter, Enteisung, Luftdruck, Fronten, Vulkanismus und Luftfahrt, Luftlöcher) Kapitel 9: Chemie (Chemie des Fliegens, Federn: Leichtgewichte mit Potenzial, Der Stoff, aus dem die Flügel sind, High Tech – Low Weight, Schweben – leichter als Luft) Kapitel 10: Human Factors (Fähigkeiten für die Karriere, Teamfähigkeit, Leistungsvermögen, Eigenanalyse der Schwächen und Stärken, Selbstbewusstsein stärken, Körpersprache – Eigenregie – Resilienz, Stressbewältigung, Zeitmanagement) Kapitel 11: Flugphysik (Die Mechanik des Fliegens, Kräfte und Bewegungsphasen, Leitwerke und Ruder, Fahrwerk, Steuerorgane – Flugverhalten, Trimmung, Flugfiguren) Kapitel 12: Fliegen und Umwelt (Fliegen und Umwelt – ein Widerspruch in sich?, Zero Emission – Wasserstoff im Tank, CO 2 – Das Unsichtbare sichtbar machen, Bio-Kerosin – Aufwind durch Rapsfelder?, Billigflieger – Vom Monopol zur Marktwirtschaft, "Greenwashing" – Ökomeilen statt Bonusmeilen?, Fliegen und Lärm – der Kampf um die Dezibels (dB)) Kapitel 13: Biology (Biology of Flight, Bird flight, Insects, Pollen flight, Air-borne spore dispersal) Kapitel 14: Human Factors (career capabilities, Mutual respect and disregarding your own feelings, Human performance, Body language – self-assurance – resilience, Stress management) Zu allen Themen finden Sie Bauanleitungen, Versuchsbeschreibungen, Aufgaben, Lösungen, Fotos und Grafiken sowie Zusatzmaterialien.

Die Präsentation virtueller 3D-Moleküle auf einer digitalen Tafel, auf Tablets oder Computerbildschirmen liefert Schülerinnen und Schülern einen tieferen Einblick in den Aufbau und die Struktur von Molekülen. Mit geeigneten digitalen Werkzeugen werden Strukturen analysiert und Eigenschaften ableitbar. Molekülmodelle werden im Unterricht in der organischen Chemie notwendig, wenn den Schülerinnen und Schülern eine räumliche Vorstellung vom Molekülbau vermittelt werden soll. Dies kann sehr gut über Molekülbaukästen erfolgen. Schülerinnen und Schüler haben damit die Möglichkeit, selbstständig 3D-Modelle aufzubauen und gleichzeitig ein Verständnis für die räumliche Organisation der Atome in Molekülen zu entwickeln. Im Unterrichtsgespräch wird der Aufbau von Molekülen in Bezug auf ihre äußere und innere Struktur verbalisiert. Die Visualisierung durch die "klassische" Verfahrensweise, das Hochhalten von Molekülmodellen oder Kugelgitter-Modellen zur Verknüpfung des konkreten Objektes mit entsprechenden Begriffen, ist in seiner Wirkung durch die geringe Größe der Modelle jedoch begrenzt. Eine wirksamere Alternative bietet hier die großflächige Projektion virtueller und dynamischer (manipulierbarer) 3D-Moleküle per Beamer auf einer Leinwand oder auf der digitalen Tafel. Dadurch rückt das Objekt im Unterrichtsgespräch visuell und kognitiv stärker in den Fokus der Schülerinnen und Schüler. Gemeinsam am gleichen Objekt und unter gleichem Blickwinkel zu arbeiten, erhöht die Motivation, die Konzentration und Kommunikation in der Lerngruppe. Der hier vorgestellte Molekül-Viewer läuft im Browser auf einem Tablet oder PC. Die Oberfläche ist zweigeteilt. Sie besteht aus der Präsentationsfläche und einer rechts angeordneten Werkzeugleiste. In einer kleinen Molekülsammlung wurden Standardvertreter der Alkane, Alkene, Alkine, Alkanole, Alkanone, Carbonsäuren, Aromaten, Komplexverbindungen, Biomoleküle und einige wenige anorganische Verbindungen aufgenommen. Wurde ein Molekül über die Stoffauswahl ins Präsentationsfenster geladen, kann man mit den Werkzeugen die Darstellung des jeweiligen Moleküls verändern. Hierzu gehören zum Beispiel die Vergrößerung der Atome (Kalottenmodell), die Ergänzung einer Moleküloberfläche, das Hinzufügen von Transparenz oder zum Beispiel das Anzeigen von Symbolen. Bei Molekülen mit Heteroatomen oder Mehrfachbindungen lässt sich ein elektrostatisches Potential in Form einer farbigen Oberfläche berechnen und anzeigen. Für einige Moleküle sind konkrete Zusatzfunktionen installiert. Diese findet man rechts unten in einem Zusatzfenster. Damit lassen sich geometrische Strukturen, Bindungselektronen, vereinfachte Orbitaldarstellungen, Winkel unter anderem bei den folgenden Molekülen hervorheben: Methan, Ethan, Ethen, Ethin, Benzol, Wasser, Ammoniak, EDTA-Ca-Komplex, Hexaaquacobalt(II)-Komplex; für die Darstellung eines DNA-Abschnitts existiert eine Einzeldarstellung (siehe Menüleiste oben). Technische Informationen zum Molekülviewer Für den Einsatz im Unterricht sind ein Computer oder Tablet mit Internetzugang erforderlich. Der Molekülviewer wird im Browser dargestellt. Die Bedienung kann mittels Maus, Zeichenstift oder Finger erfolgen. Ein Link zu Bedienungshinweisen findet man rechts unten am Bildschirmrand. Moleküle, die nicht in Molekül-Sammlung enthalten sind, findet man eventuell in Moleküldatenbanken im Internet, kann sie downloaden und in den Molekül-Viewer laden. Alternativ kann man mit dem kostenlosen Programm Chemsketch Moleküle zeichnen und als mol-Dateien abspeichern. Sollte man bestimmte Funktionen, zum Beispiel das Selektieren von Atomen oder Atomgruppen und gezielte Veränderungen zum Beispiel für Lernenden-Vorträge oder Präsentationen von Facharbeiten benötigen, kann über die Werkzeugleiste die "Konsole" aufgerufen werden. Über diese lassen sich mit JSMOL-Befehlen (Dokumentationen im Internet) konkrete Manipulationen durchführen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau und die dreidimensionale Struktur einfacher organischer Moleküle kennen. erkennen, dass Moleküle nicht aus "Kugeln" und "Stäbchen" bestehen, sondern raumerfüllte Objekte sind. erkennen, dass sich die räumliche Anordnung der Atome in Molekülen mit dem Elektronenpaar-Abstoßungsmodell begründen lässt. analysieren beispielhaft die Moleküle von Methan, Ammoniak und Wasser und begründen die geometrischen Formen mit dem EPA-Modell. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können nach Linkvorgabe eine Online-Animation aufrufen und starten. analysieren und erklären mithilfe digitaler Moleküldarstellungen dreidimensionale Molekülstrukturen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv beim Umgang mit digitalen Molekül-Viewer zusammen und analysieren gemeinsam unter Beachtung der Fachsprache und formal-chemischen Gesichtspunkten Molekülstrukturen.

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.

Wassermoleküle unter Spannung. Was heißt das? Warum kann eine Büroklammer auf einer Wasseroberfläche schwimmen? Was versteht man unter der Oberflächenspannung? Dieses und mehr lässt sich im Experiment von Schülerinnen und Schülern untersuchen und mittels einer digitalen Animation erklären. 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 der hier vorgestellten Animation lassen sich die Dipoleigenschaften der Wassermoleküle und ihre Bedeutung in einem Wasserkörper wie zum Beispiel in einer mit Wasser gefüllten Schale veranschaulichen. Dabei werden die Eigenschaften der Grenzschicht des Wassers zum Luftraum experimentell (virtuell) und animiert untersucht. Die Animation eignet sich zur Auswertung eines einfachen Lernendenexperiments. Das Experiment geht der Fragestellung nach, ob eine Büroklammer von einer Wasseroberfläche getragen werden kann. Dazu sollen die Schülerinnen und Schüler mittels Pinzette versuchen, eine kleine Büroklammer zum einem senkrecht aufzustellen und zum anderen waagerecht auf der Oberfläche abzulegen. Die Animation besteht aus fünf Videosequenzen, in denen die Versuchsphänomene auf der Teilchenmodellebene mit eingeblendeten Kommentaren dargestellt werden. Anhand der beiden Teilexperimente wird die Vernetzung der Wassermoleküle im Wasserkörper sukzessiv für die Erklärung der beobachteten Phänomene herangezogen. Im Eröffnungsbildschirm wird der Wasserkörper (Ausschnitt von Oberfläche und Frontansicht) mit Teilchenmodellen gezeigt. Die Wasserteilchen bewegen sich am Platz, um den flüssigen Zustand vereinfacht zu demonstrieren. Die Oberfläche ist (makroskopisch betrachtet) glatt; die Schwerkraft sorgt für eine Gleichverteilung. Fährt man mit der Maus über die Wasserteilchen, so werden Strukturformeln (Valenzstrichformeln) mit Ladungsverschiebung (Keildarstellung) eingeblendet, beim Drücken der linken Maustaste werden stattdessen Partialladungen angezeigt. Während dieses ersten Trickfilms werden Wasserstoffbrückenbindungen und die Vernetzung der Wassermoleküle im dreidimensionalen Raum thematisiert. Die Videosequenzen 2-5 zeigen in Form von Trickfilmszenen das Auflegen der Klammer (senkrecht und waagerecht). Über die Buttons Exp.1 FI und Exp.2 FI werden informierende Videos aufgerufen und die Teilexperimente analysiert. Im Laufe dieser Darstellungen wird der "Anspannungszustand" der vernetzten Wassermoleküle im Wasserkörper und an der Oberfläche skizziert sowie der Begriff Oberflächenspannung erläutert. Zur Sicherung der Ergebnisse dient ein Arbeitsblatt mit kurzer Versuchsanleitung und Beobachtungsprotokoll sowie Auswertungsfragen zur digitalen Animation. Technische Informationen zur Animation Für den Einsatz im Unterricht sind ein Computer oder Tablet mit Internetzugang erforderlich. Die einzelnen Filmsequenzen lassen sich über Buttons steuern. Alternativ kann dies über die Space-Taste oder die Pfeiltasten (links/rechts) erfolgen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die Organisation der Wassermoleküle im Stoff Wasser kennen. erkennen, dass der Wasserkörper durch die Anziehungskräfte zwischen den Dipolmolekülen einerseits stabilisiert und zusammengehalten wird, andererseits aber auch die Fluidität des Stoffes Wasser durch die schwachen, immer wieder aufbrechenden und sich wieder neu verbindenden Wasserstoffbrückenbindungen gegeben ist. erkennen, dass Wassermoleküle an der Wasseroberfläche von den Wassermolekülen im Inneren des Wasserkörpers angezogen ("festgehalten") werden. leiten aus den Versuchen beziehungsweise virtuellen Darstellungen ab, dass die Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen an der Wasseroberfläche einen "Anspannungszustand" (die Oberflächenspannung) bewirken, der bei mechanischen Einflüssen auf die Wasseroberfläche sichtbar wird. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können nach Linkvorgabe eine Online-Animation aufrufen und starten. erläutern und deuten gemeinsam mithilfe der digitalen Teilchenmodellanimationen das Phänomen der Oberflächenspannung, das bei schwachen mechanischen Einflüssen sichtbar wird. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv beim Umgang mit digitalen Teilchenanimationen zusammen und erstellen gemeinsam unter Beachtung der Fachsprache und formal-chemischer Gesichtspunkte ein Ergebnisprotokoll.

Die Animation zur virtuellen Ermittlung einer Spannungsreihe macht das unsichtbare Geschehen in galvanischen Zellen sichtbar und interaktiv erfahrbar. In zwei Szenen kombinieren Schülerinnen und Schüler Halbzellen, messen Spannungen, ordnen Reduktionsmittel ein und erstellen Schritt für Schritt ihre eigene Spannungsreihe. Unterstützt durch virtuelle Messdaten und visuelle Spannungsskalen entsteht ein klarer, strukturiert nachvollziehbarer Lernprozess – ideal für experimentorientierten Chemieunterricht mit digitalem Mehrwert. Die Animation zur virtuellen Ermittlung einer Spannungsreihe ist ein interaktives Programm, das aus zwei Szenarien besteht. Im ersten Teil (Button "Versuch") erwartet die Schülerinnen und Schüler eine virtuelle Experimentier- und Messumgebung aus U-Rohr, digitalem Multimeter und einer interaktiven Halbzellenauswahl über ein Menü. Das Ziel in dieser Szene besteht darin, verschiedene Halbzellen zu kombinieren, die Spannungen des jeweiligen galvanischen Elements zu messen und diese Werte zu speichern. Dazu wird beim Betätigen des Schalters ein Ereignisfenster eingeblendet, in dem die eingesetzten Halbzellen benannt werden (Formelschreibweise: Metall/Metallsalz) und die Spannung des galvanischen Elements angezeigt wird. Schülerinnen und Schüler müssen jetzt entscheiden, welche Rolle die linke Halbzelle spielt: Donatorhalbzelle oder Akzeptorhalbzelle. Die Bildung eines Belags auf einer der beiden Elektroden (mögliche Abscheidung) bzw. das Auflösen (Verjüngung) der anderen wird in der Animation nicht gezeigt. Deshalb können Schülerinnen und Schüler über die Einblendung eines Trickfilms mit animierten Elektrodenreaktionen die richtige Entscheidung treffen. Abschließend muss der "Merken-Button" zum Speichern der Ergebnisse bei jedem neuen Versuch gedrückt werden. Von Versuch zu Versuch wird den Lernenden zunächst die Reihenfolge vom starken zum schwachen Reduktionsmittel stückweise bewusst, zum Teil unterstützt durch die Vorerfahrung mit eventuell früheren real durchgeführten Tauchversuchen. Gleichzeitig werden jetzt auch die unterschiedlichen Spannungen allmählich dahingehend reflektiert, dass eine Reihenfolge der Halbzellen mit "Spannungsabständen" erfassbar wird und man damit Voraussagen über die Spannung anderer Halbzellenkombinationen machen kann. Letztere Überlegung macht dann eine Auswertung der Messdaten notwendig. Dies geschieht in der zweiten Szene (Button "Auswertung"). Der Auswertungsbildschirm enthält eine vorgegebene Spannungsskala von 0 – 2,2 V. Über die Betätigung der Buttons "Messdaten" und "Symbole" werden zwei Fenster geöffnet. Die Halbzellensymbole lassen sich aus dem Fenster heraus verschieben und neben der Skala positionieren. Laut Aufgabenstellung muss die Halbzelle, die gegenüber allen anderen Halbzellen als Donatorhalbzelle fungiert, dem Wert Null zugeordnet werden. Alle anderen untersuchten Halbzellen werden entsprechend den Spannungen aus der eigenen Messdatensammlung zugeordnet. Um die Spannungsabstände visuell hervorzuheben, können über eine Toolbox (Button "Toolbox") sogenannte "Spannungslineale" eingeblendet werden. Zur Anpassung der Lineale kann ein neuer Spannungswert (bitte mit Dezimalpunkt!) eingegeben und mit der Maus (!) direkt unterhalb des angezeigten Wertes bestätigt ("OK-Button") werden. Ebenso befindet sich dort ein "Verschieben-Button", mit dem das angepasste Spannungslineal positioniert werden kann. Zur Sicherung der Ergebnisse bzw. für eine spätere Aussprache im Plenum dient ein Arbeitsblatt als Protokoll. Ebenso können Programmergebnisse per Beamer oder über die digitale Tafel von einer Arbeitsgruppe präsentiert werden. Technische Information zur Animation Als Voraussetzung für den Einsatz der Animation im Unterricht benötigt man einen Computer oder ein Tablet sowie einen Internetzugang.Die ursprüngliche Konzeption des Animationsprogramms sah zwei Aufgaben vor: 1. Erkundung eines galvanischen Zink-Kupfer-Elements, mit Veranschaulichung (animiert) der unterschiedlichen Lösungsbestreben der Metalle in beiden Halbzelle (Donator oder Akzeptor) und der daraus resultierenden Richtung des elektrischen Stroms. 2. Virtuelle Entwicklung einer Spannunngsreihe (Thema II). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kombinieren virtuell verschiedene Halbzellen zu galvanischen Elementen, führen Spannungsmessungen durch und speichern diese im Computer-Programm. analysieren und bewerten animierte Modelle jeweils zweier Metalle in ihren Metallsalzlösungen und leiten daraus Redoxeigenschaften der beiden Metalle ab. ordnen die untersuchten Halbzellen aufgrund der erhaltenen Messwerte einer Spannungsskala zu. leiten aus der Spannungsreihe die Spannung weiterer Halbzellenkombinationen ab. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können nach Linkvorgabe eine Online-Animation aufrufen und starten. steuern und wiederholen virtuelle Experimentaktionen und entwickeln daraus mithilfe verschiebbarer Symbole eine grafische Messwertdarstellung am Computer setzen die Animation zielgerichtet ein. zeigen Grenzen der eingesetzten Modellanimation auf. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv beim Auswählen und Beurteilen der Halbzellen galvanischer Elemente zusammen und entwickeln gemeinsam aus virtuell erhaltenen Messwerten unter Beachtung der Fachsprache und formal-chemischen Gesichtspunkten eine Spannungsreihe.

Wie funktioniert eigentlich ein galvanisches Element – und warum beginnt eine Glühlampe zu leuchten, sobald Zink und Kupfer miteinander "stromtechnisch" ins Gespräch kommen? Die Animation zum Daniell-Element macht genau das sichtbar: Schülerinnen und Schüler erleben Schritt für Schritt, wie Oxidation und Reduktion räumlich getrennt ablaufen, Elektronen vom unedleren Zink zur Kupferhalbzelle wandern und dabei elektrische Energie entsteht. Mit den von Schülerinnen und Schülern durchgeführten Tauchversuchen konnten Metalle nach steigendem Reduktions- bzw. Oxidationsvermögen in eine Redoxreihe eingeordnet werden. Reduktion und Oxidation und damit der Elektronenübergang laufen direkt beim Kontakt der Reaktionspartner ab. Die energetische Nutzung der Elektronenübergänge zwischen Reduktionsmittel und Oxidationsmittel gelingt durch eine räumliche Trennung der Oxidation und Reduktion in einer galvanischen Zelle oder galvanischem Element. Die in der Animation dargestellte galvanische Zelle (galvanisches Element) geht auf das nach John Frederic Daniell in 1836 entwickelte und nach ihm benannte Daniell-Element zurück. In der Animation wird ein Box-Modell verwendet, um die Elektrodenvorgänge nebeneinander und möglichst groß animiert darstellen zu können. Zum alternativen Versuchsaufbau mit U-Rohr und Glasfritte existiert eine weitere Animation. Im Startbild zeigt die Animation den Aufbau eines galvanischen Elements aus einer Zink- und Kupfer-Halbzelle integriert in einen Stromkreis mit einer Glühlampe als Verbraucher. Das zentrale Anliegen der Animation ist das Veranschaulichen der chemischen Vorgänge an den Elektroden mit Teilchenmodellen beim Schließen des Schalters (Stromkreis geschlossen) und der Elektronenfluss von der Zink- zur Kupferhalbzelle. Um allen Schülerinnen und Schülern vor dem Starten der Animation den Aufbau und die verwendeten Stoffe klar mit Namen und Formeln bewusst zu machen, kann über das Menü (rechts außen) eine Beschriftung eingeblendet und der Aufbau des galvanischen Elements besprochen werden. Beim Schließen des Stromkreises durch Anklicken des Schalters startet die Teilchenmodellanimation. In der linken Halbzelle werden auf der Zinkelektrode Zinkatome eingeblendet und zu Zinkionen oxidiert. Zinkionen gehen in Lösung (Auflösung). Elektronen bewegen sich über den außen angelegten elektrischen Leiter zur Glühlampe und von dort zur Kupferelektrode in der rechten Halbzelle. An der Kupferelektrode werden Kupferionen aus der Lösung zu Kupfer reduziert. Entstandene Kupferatome werden auf der Kupferelektrode ausgeblendet (Abscheidung). Technische Information zur Animation: Als Voraussetzung für den Einsatz der Animation im Unterricht benötigt man einen Computer oder ein Tablet sowie einen Internetzugang. Bei einer Präsentation ist die Steuerung über die Space-Taste zum Starten und Anhalten der Animation sehr praktisch. Über die Pfeiltasten nach rechts bzw. nach links können jeweils einige Bilder vor- bzw. zurückgesprungen werden. So können Oxidations- und Reduktionsvorgang langsam abgespielt werden und im Sinne des Arbeitsblattes in Reaktionsgleichungen übertragen werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau einer galvanischen Zelle aus zwei Halbzellen mit unterschiedlichen Metallelektroden (Zink bzw. Kupfer), die in entsprechende Metallsalzlösungen (Zinksalz-Lösung bzw. Kupfersalz-Lösung) eintauchen. erkennen anhand der Animation zur galvanischen Zelle, dass beim Verbinden beider Halbzellen mittels eines elektrischen Leiters zeitgleich und kontinuierlich in der einen Halbzelle ein Oxidations- und in der anderen ein Reduktionsvorgang an der jeweiligen Metallelektrode abläuft. setzen die dynamischen Teilchenmodellszenarien an den Elektroden in Reaktionsgleichungen um. leiten aus der Animation ab, dass in Systemen mit räumlicher Trennung von Reduktions- und Oxidationsmittel chemische Energie speichert und beim Anschluss eines Verbrauchers in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können nach Linkvorgabe eine Online-Animation aufrufen und starten. steuern und wiederholen die Online-Animation über übliche Steuerbuttons. setzen die Animation zielgerichtet ein. zeigen Grenzen der eingesetzten Modellanimation auf. 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.

Erleben Sie eine prägnante und visuell eindrucksvolle Darstellung der säurekatalysierten Veresterung: 3D-Molekülmodelle, sauber animierte Elektronenpaarverschiebungen und klare Lewis-Schreibweisen – perfekt aufbereitet, um komplexe Mechanismen im Unterricht der Oberstufe anschaulich zu vermitteln. Dieses Video bietet eine strukturierte Erklärung des Reaktionsmechanismus der säurekatalysierten Veresterung – ideal zur Ergänzung Ihres Chemieunterrichts in der gymnasialen Oberstufe. Schritt für Schritt werden alle wesentlichen Stadien gezeigt: von der Protonierung des Carbonyls über den nucleophilen Angriff des Alkohols bis hin zur Wasserabspaltung und Regeneration des Katalysators. 3D-Visualisierungen ermöglichen den Lernenden einen intuitiven Blick auf Molekülgeometrien, während die Lewis-Schreibweise die fachlich präzise Nachvollziehbarkeit jedes Teilschritts sicherstellt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler benennen Edukte und Produkte. erläutern die Rolle des Katalysators. beschreiben den Reaktionsmechanismus der säurekatalysierten Veresterung in Worten. formulieren den Reaktionsmechanismus der säurekatalysierten Veresterung in der Lewis-Schreibweise. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen ein Erklärvideo gezielt, um fachliche Inhalte zu erwerben und zentrale Informationen zu entnehmen. identifzieren relevante Inhalte und unterscheiden diese von ergänzenden Beispielen oder Kontextinformationen.