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Einführung für Lehrer

Die räumliche Struktur von Kohlenwasserstoffen ist in der Chemie eine wichtige Grundlage zum Verständnis verschiedener Vorgänge und physikalischer Eigenschaften. Im neunjährigem Gymnasium (G9) (Bayern) wurde der räumliche Bau und das Reaktionsverhalten von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe des Modells von der Hybridisierung eingeführt, was die Bindungsverhältnisse über /-Bindungen erklärt.
Durch die Einführung des achtjährigen Gymnasiums (G8) wurde der Lehrplan in Chemie stark verändert. Dadurch änderte sich zum einen die Jahrgangsstufe, in der die Organische Chemie gelehrt wird: die Schüler sind nun mit 15-16 Jahren deutlich jünger. Zum anderen werden dem Lehrer wesentlich mehr Freiheiten bei der Gestaltung des Unterrichts gegeben.
In diesem Zusammenhang wurde z.B. die Festlegung auf das Hybridisierungs-Modell bei der Erläuterung der Kohlenwasserstoffe aufgehoben. Das heißt nicht, dass die Verwendung des Hybridisierungs-Modells und in dessen Folge die Erklärung von Bindungsverhältnissen über /-Bindungen verboten sind, aber es wurde der Weg frei gemacht für andere, möglicherweise besser verständliche Modellvorstellungen.
Eine vereinfachte Variante des Orbitalmodells ist das Kugelwolkenmodell nach Kimball (1959), welches in den folgenden Arbeitsblättern verwendet wird. Dieses Modell vernachlässigt die unterschiedliche Gestalt der s, p, d, f- Orbitalen und stellt sie vereinfacht als Kugelwolken dar.Trotz dieser starken Vereinfachung liefert dieses Modell für verschiedene atomare Größen z.B. Ionisierungsenergie, Bindungslängen, Bindungsenergien erstaunlich gute Ergebnisse. Wissenschaftlich hat es jedoch keine Bedeutung mehr. Für den Einsatz in der Schule ist es aufgrund seiner Einfachheit und der dennoch guten Erklärung der Phänomene, die in der Schule behandelt werden, sehr gut geeignet.
Da das Kugelwolkenmodell eine Vereinfachung des Atomorbitalmodells darstellt, ist es auch ähnlich wie dieses aufgebaut. Im Zentrum jedes Atoms sitzt der positiv geladene Atomkern, der als Punkt dargestellt wird. Für die Elektronenhülle nimmt dieses Modell kugelförmige bis schwach ellipsoide Ladungswolken an, die gemäß der Hundschen Regel mit Elektron en besetzt werden. Für die K-Schale ist dies eine Kugelwolke. Für die zweite Periode werden vier Kugelwolken angenommen, die sich wegen der Elektronenabstoßung möglichst weit voneinander entfernen, was zu einer tetraedrischen Anordnung führt. Weitere Perioden werden nach denselben Regeln aufgebaut.

Weiterführende Literatur:

  1. Christen, H. R.; Einführung in die Chemie, 10. Aufl, Diesterweg/Salle, Frankfurt a. M., 1975, S. 310f.

Voraussetzung:
Die Schüler sind mit dem Kugelwolkenmodell vertraut.

Bevor Sie mit dem Arbeitsblatt beginnen lesen sie die allgemeinen technischen Voraussetzungen.

Die wichtigsten Ergebnisse der virtuellen Arbeitsblätter können auf dem Begleitblatt eingetragen werden, und bieten dadurch eine Diskussionsgrundlage für den weiteren Unterricht.

 

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