4. Der „horror vacui“

Problem:

„irgendwas muß ja vorhanden sein, es gibt keinen Ort, wo überhaupt nichts ist“

„Der Raum zwischen den Teilchen kann nicht leer sein bzw. ist nicht nichts vorhanden“

4. Der „horror vacui“

Problem:

Schüler stellen sich lieber Quadrate als Modelle für Teilchen vor, da diese sich „lückenlos aneinanderfügen lassen“

4. Der „horror vacui“

4. Der „horror vacui“

Lösung:Bei der Vermittlung des Teilchenmodells ist

neben der Einführung kleinster Teilchen selbst auch der materiefreie Raum zwischen den Teilchen zu diskutieren.

Gerade der leere Raum ist das Unglaubliche an der Teilchenvorstellung, nicht die Stückelung der Materie.

4. Der „horror vacui“ - Unterrichtsvorschläge -

Schritt 1:

Luft muss als ein Stoffgemisch mehrerer Gase klar gemacht werden.

4. Der „horror vacui“ - Unterrichtsvorschläge -

Schritt 1:

- Dichtebestimmung der Luft mittels Gaswägekugel

- Zusammensetzung der Luft

4. Der „horror vacui“ - Unterrichtsvorschläge -

Schritt 2:

Luftverdünnte, luftfreie und materiefreie Räume – Vakuum – demonstrieren

Bsp.: - Rückwägung eines zunächst evakuierten Kolbens

- Diskussion „Vakuum-verpackter“ Lebensmittel oder evakuierter Fernsehbildschirme

- Absenken des Luftdruckes im Kolben - luftfrei: evakuieren, danach befüllen mit anderem Gas

- pneumatisches Füllen eines Glases mit Luft („leeres Glas vs. Glas voll mit Luft“

4. Der „horror vacui“ - Unterrichtsvorschläge -

Schritt 3:

Den materiefreien Raum zwischen den Teilchen eines Gases einführen.

4. Der „horror vacui“ - Unterrichtsvorschläge -

Schritt 3: Den materiefreien Raum zwischen den Teilchen eines Gases einführen.

Experiment:

Ethanol (2ml), im Luftballon einschließen und in siedendes Wasserbad geben.

Nach Expansion wieder aus dem Wasserbad entfernen. (größeres Dampfvolumen bei schnellerer Teilchenbewegung)

4. Der „horror vacui“ - Unterrichtsvorschläge -

Schritt 3: Den materiefreien Raum zwischen den Teilchen eines Gases einführen.

Modellexperiment:

a) Mit „Gerät zur kinetischen Gastheorie“- vibrierende Bodenplatte; darauf Standzylinder mit Stahlkugeln- erhöhte Bewegungsfrequenz führt zu größerem Volumen der sich bewegenden Kugeln- (Achtung: im Modell befindet sich Luft zwischen den Kugeln.

- Annahme: Luftteilchen = Stahlkugeln; Zwischenräume keine Luft)

4. Der „horror vacui“ - Unterrichtsvorschläge -

Schritt 3: Den materiefreien Raum zwischen den Teilchen eines Gases einführen.

Modellexperiment: b) Ohne „Gerät zur kinetischen Gastheorie“

- Kugeln auf ein Uhrglas geben, Uhrglas leicht bewegen, ohne das Kugeln Platz verlassen (Kristallanordnung, Schwingungen)- Kugeln in Glasschale umschütten, Schale so bewegen, dass sie zusammenbleiben, - Glasschale nun so stark bewegen, dass sich Kugeln voneinander entfernen und die gesamte Schale ausfüllen

5. Kleinste Teilchen

Problem:

„Im Chlorwasserstoffteilchen sind Chlor und Wasserstoff enthalten“

Anfänger im Fach Chemie:

? Kleine Stoffportion Wasserstoff (brennbar)

? Kleine Stoffportion Chlor (grün & giftig) wie im HCl Teilchen vorhanden

5. Kleinste Teilchen

Makroebene:

• Eisenfeilspäne

• Schwefelkriställchen

• Wassertröpfchen

5. Kleinste Teilchen

Submikroskopischer Bereich:

• Atome

• Ionen

• Moleküle

5. Kleinste Teilchen

Teilchenbegriff sollte immer gebunden sein an Einheiten, die sich selbständig in einer Substanz bewegen.

• Ne-Atome im Neongas

• Na+ und Cl- in der Kochsalzschmelze

• H2O Moleküle im Wasser

5. Kleinste Teilchen

Atome:

Unsinnig ist, nach den Kleinsten Teilchen eines Wasser-Moleküls zu fragen.

Sinn macht zu fragen, aus wie viel Atomen das Wasser-Molekül aufgebaut ist.

5. Kleinste Teilchen

Schüler muss erkennen lernen ...

Teilchen im Sinne des Teilchenmodells

Teilchen als Oberbegriff für

*Atome

*Ionen

*Moleküle

6. Teilchenverbände und RaumvorstellungenProblem:

„Die Kugel in der Mitte wird von 6, nein – von 8 anderen Kugeln berührt, ich zähle 12 Kugeln – nein, ich denke es sind 14 Kugel...“

6. Teilchenverbände und RaumvorstellungenProblem:

„In der Elementarzelle sind es an den Ecken Viertelkugeln, nein – ich sehe sie als Achtelkugeln, ... oder???“

6. Teilchenverbände und RaumvorstellungenUrsache:

... keine Fehlvorstellungen

sondern unterschiedliche Entwicklungen im Raumvorstellungsvermögen

Diagnose:

6. Teilchenverbände und Raumvorstellungen

1.3.1.3.

Aufgabe:

1. Löse 2.5., 2.6., 2.7. ohne Hilfsmittel.

2. Überprüfe deine Ergebnisse mit Hilfe eines Knetmassemodels der Kugelpackung.

Ergebnis:

Lösung: 55, 5, 12