Chemie Olympiade

Forschungsthema:

Der Atombau

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Fertigkeiten

Keine speziellen Fertigkeiten nötig.

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Information

Eure Klassenkameraden John Dalton, Joseph John Thomson und

Niels Bohr nehmen momentan an der diesjährigen

„ChemieOlympiade“ teil. Das Forschungsthema, mit dem sie sich

beschäftigen, sind Atommodelle.

Alle drei „Forscher“ haben euch eine Kiste zusammengestellt, in der

sie über ihre Erfolge, aber auch Probleme berichten.

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Aufgabe 1/5

1) Findet euch bitte in einer Dreiergruppe zusammen. In

der Kiste, die euch eure Klassenkameraden geschickt

haben, befinden sich jeweils ein Brief von John Dalton,

Joseph John Thomson und Niels Bohr und Baumaterial.

Jeder nimmt sich einen anderen Brief, den er für sich

alleine liest und die darin enthaltene Aufgabe bearbeitet.

Ihr dürft euer Periodensystem der Elemente verwenden.

Schreibt eure Überlegungen beim Bauen in das Lerntagebuch.

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Lösungsvorschlag zu 1/5

Atommodell nach

Dalton

Atommodell nach

Thomson

Atommodell nach

Bohr

Die hier gezeigten Atommodelle sind nur ein Lösungsvorschlag. Tatsächlich sind auch

andere Lösungen möglich. Wichtig ist, dass ihr euer Vorgehen beim Bauen und euer

Ergebnis nachvollziehbar erklären könnt.

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Aufgabe 2/5

2) Nachdem nun jeder ein Atommodell nach der

Vorstellung einer eurer drei Schulfreunde nachgebaut

hat, trefft ihr euch wieder in eurer Dreiergruppe.

Beschreibt jetzt jeweils euer Modell für die beiden

anderen Gruppenmitglieder. Nehmt dabei das

nachgebaute Modell zur Hilfe.

Macht dazu auch Notizen in eurem Labortagebuch.

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Aufgabe 3/5

3) Sowohl John Dalton, Joseph John Thomson als auch

Niels Bohr sind der Meinung, dass ihr Atommodell das

Beste ist und alle anderen falsch sind.

Was denkt ihr darüber?

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Hilfe

Falls ihr nicht alleine weiterkommt, könnten euch diese Fragen hilfreich sein.

Vergleicht dazu die drei Modelle miteinander unter den folgenden

Gesichtspunkten:

• Kann die Abspaltung oder Aufnahme von Elektronen (=Ionenbildung)

mit dem Atommodell erklärt werden?

• Es hat sich in der Forschung gezeigt, dass sich manche Elektronen

leichter abspalten lassen als andere. Welches Atommodell

berücksichtigt dieses Forschungsergebnis, welches nicht?

• Bei Atomen konnte festgestellt werden, dass sich an bestimmten Stellen

die Elektronen häufiger befinden, als an anderen. Kann das mit einem

der Atommodelle bestätigt werden?

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Lösungsvorschlag zu 3/5

• Die Bildung von Ionen kann mit den Modellen von Joseph John Thomson und Niels Bohr erklärt

werden. Das Modell nach John Dalton erklärt das nicht. Nach ihm sind Atome winzig kleine,

unveränderliche und unteilbare Teilchen.

• Dass sich manche Elektronen leichter abspalten lassen erklärt nur das Modell nach Niels Bohr. Bei

John Dalton können keine Elektronen abgespalten werden (siehe erster Punkt). Nach Joseph John

Thomson sind Atome kompakte Kugeln, in denen die positive Ladung gleichmäßig die gesamte

Masse durchsetzt. Es gibt also keinen Grund, warum manche Elektronen leichter abzuspalten sind.

• Dass sich Elektronen an manchen Stellen im Atom häufiger befinden, kann kein Modell bestätigen.

Allgemein kann man sagen, dass jedes Atommodell seine Grenzen hat. Ein Modell ist dann richtig,

wenn man damit das, was einen gerade interessiert, erklären kann. Es ist falsch, wenn es bei dieser

Erklärung zu Widersprüchen kommt. Ändert man die Phänomene, die einen interessieren, so benötigt

man dafür eben ein anderes Modell. Keines dieser Modelle kann alles erklären und daher ist keines

dieser Modelle immer und unter allen Umständen richtig.

Diese Aussage lässt sich auf alle Arten von Modellen verallgemeinern.

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Aufgabe 4/5

4) Geht nun geschlossen in der Gruppe zu eurem Lehrer

und bringt die gebauten Modelle mit.

Er hat ein weiteres Atommodell für euch gebaut - das

Kimball-Modell. Dieses werdet ihr nun zusammen mit

dem Lehrer, mit von euch gewählten

Beurteilungskriterien, mit den anderen Atommodellen

vergleichen.

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Aufgabe 5/5

5) Abschließend verfasst jeder von euch einen

Antwortbrief an seinen „Forscher“. Dabei beantwortet

ihr seine Fragen aus dem Brief. Außerdem beschreibt

ihr ihm kurz die beiden anderen Modelle der Mitschüler

und fertig dazu eine kleine Skizze an.

Die Briefe könnt ihr dann bei eurem Lehrer abgeben,

damit er sie weiterleitet.

Räumt die Kiste bitte wieder ordentlich ein.

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Diese Anleitung wurde entworfen von Marie-Madeleine Böhm im Rahmen der Zulassungsarbeit in der

Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth.

Quellen:

1) http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umethoden/0_einf.htm, Stand 24.09.2013

2) E. Wawra, H. Dolzing, E. Müllner: Chemie verstehen, 5. Aufl. UTB, 2009, S. 14-15

Bildnachweis:

1) J. Söllner: Experimentiermaterialien für den Chemieunterricht nach Maria Montessori II, schriftliche

Hausarbeit, 2010

2) http://assistens.dk/wp-content/uploads/2012/10/0091-1024x927.jpg, Stand 24.09.2013

3) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/John_Dalton.jpg, Stand 24.09.2013

4) http://www.rugusavay.com/wp-content/uploads/2013/01/joseph-john-thomson-4.jpg, Stand

24.09.2013