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Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 24.02.15


30 Wasser als Lösemittel


Dieser Methodenbaustein soll die Schüler in die Lage versetzen, die Lösemitteleigenschaften des Wassers für Ionenverbindungen zu beschreiben und zu begründen.

Für die Anwendung der Datei ist es notwendig, dass die Schüler über ein grundlegendes Wissen über Dipole, Ionenverbindungen und die Kräfte zwischen gleichnamig bzw. ungleichnamig geladenen Teilchen verfügen.

Abgestufte Hilfestellungen sollen eine innere Differenzierung ermöglichen. Diese wird natürlich erst in vollem Maße wirksam, wenn jeder Schüler der Klasse die Aufgaben am eigenen Computer bearbeitet, wie es in einer Notebook-Klasse möglich ist. Alternativ können einzelne Schüler die Fragestellungen an der interaktiven Tafel bearbeiten, während der Rest der Klasse sie darin unterstützt. Erst wenn dies nicht mehr möglich ist, werden die abgestuften Hilfen genutzt. In diesem Fall wird eine innere Differenzierung zwar nicht im Unterricht, jedoch bei der Nachbereitung am heimischen PC erreicht. Die Lehrkraft sollte sich in jedem Fall im Hintergrund halten und nur als Moderator und Kontrollinstanz fungieren.

In den Präsentationen stellen grüne Felder Verknüpfungen dar, die zu anderen Seiten der Datei führen. Für Abbildungen, die zugeordnet werden sollen, ist der Endloskloner aktiviert, wodurch sie sich beliebig oft vervielfältigen lassen. Eventuell muss den Schülern gezeigt werden, wie eine Abbildung gedreht werden kann.

Als Einstieg wird ein Löseversuch mit Kochsalz durchgeführt. Anhand der Beobachtung, dass sich Kochsalz in Wasser löst, in Speiseöl dagegen nicht, sollen die Schüler der Ursache auf den Grund gehen. Dazu wird zunächst der Dipolbegriff wiederholt, indem die Schüler dem Wassermolekül die entsprechenden Partialladungen zuordnen sollen (vgl. Abb. 1).


Abb. 1: Zuordnung der Partialladungen zu einem Wassermolekül [3]

Wenn die Zuordnung nicht gelingt, wird über abgestufte Hilfen das Wissen über das Zustandekommen des Dipolcharakters wieder aktiviert.

Über die bildliche Darstellung von Kochsalz wird auch der Aufbau von Ionenverbindungen wiederholt. Um Fehlvorstellungen seitens der Schüler vorzubeugen, wurde bei der Darstellung darauf geachtet, dass die Größenverhältnisse von Anionen, Kationen und Wassermolekülen in etwa der Realität entsprechen.

In der nächsten Aufgabe sollen die Schüler zwei Wassermoleküle schrittweise so verschieben, wie sie sich beim Lösevorgang an die entsprechenden Ionen annähern würden (vgl. Abb. 2).


Abb. 2: Annäherung von Wassermolekülen an Natrium-Kationen [3]

Über die abgestuften Hilfen wird nochmals auf die Eigenschaften eines Dipols und einer Ionenverbindung aufmerksam gemacht und wiederholt, dass gleichnamig geladene Teilchen sich abstoßen, ungleichnamig geladene Teilchen sich dagegen gegenseitig anziehen (vgl. Abb. 3).


Abb. 3: Abstoßung gleichnamig geladener und Anziehung ungleichnamig geladener Teilchen [3]

Zur Vertiefung sollen die Schüler abschließend jeweils ein Natrium-Kation und ein Chlorid-Anion mit den Wassermolekülen so anordnen, wie sie in der Lösung vorliegen. Aufgrund der gewählten Größenverhältnisse können sechs Wassermoleküle um je ein Ion platziert werden. Dies entspricht in etwa der Anzahl der Wassermoleküle, die sich tatsächlich in der primären Hydrathülle finden (vgl. Abb. 4).


Abb. 4: Lösen von Kochsalz in Wasser [3]

Allerdings ist dabei auch zu beachten, dass bei einwertigen Ionen rasche Austauschprozesse zwischen den Wassermolekülen ablaufen und daher die primäre Hydrathülle nur ungenau definiert ist. [4]

Für die Schüler der Gymnasien kann zusätzlich die räumliche Anordnung der Wassermoleküle um die Ionen erarbeitet werden (vgl. Abb. 5).


Abb. 5: Räumliche Anordnung der Wassermoleküle um die Ionen [3]

Mit einer herkömmlichen Kreidetafel könnte diese Übung nur mit Hilfe von Applikationen durchgeführt werden. Diese Vorgehensweise wäre für die Lehrkraft mit einem erheblichen Vorbereitungsaufwand verbunden, da sie die Applikationen herstellen müsste. Zudem wäre die Handhabung im Unterricht umständlicher. Die Schüler können mit Hilfe der Verknüpfungen außerdem ein System abgestufter Hilfen nutzen, ohne in ihrem Denken unterbrochen zu werden.


Download:
Wasser als Lösemittel (Realschule, mit Lösungen)
Wasser als Lösemittel (Realschule, ohne Lösungen)
Wasser als Lösemittel (Gymnasium, mit Lösungen)
Wasser als Lösemittel (Gymnasium, ohne Lösungen)
Lehrerhandreichung (Powerpoint-Datei)


Didaktik der Chemie

E-Mail: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de

Universität Bayreuth