Falls ihr den Kresse-Versuch angesetzt habt, macht erneut ein Foto, um den Fortschritt zu dokumentieren! Ihr braucht mir das Foto aber nicht zu schicken.
Die folgende verpflichtende Unterrichtseinheit hat eine Bearbeitungszeit von ca. 35 Minuten.
Ihr benötigt für die Bearbeitung: Einen Zettel, Stift und Ruhe.
Ziel
Langfristig möchte ich mit euch noch die "Fotosynthese" besprechen, da dieser Vorgang in der Oberstufe sowohl in Biologie als auch in Chemie erneut aufgegriffen wird.
Wir haben im Unterricht schon ab und zu mal die Fotosynthese angesprochen. Ihr solltet über diesen Prozess auch schon einiges Wissen. Beantwortet folgende Fragen:
Welche Stoffe werden von einer Pflanze für die Fotosynthese benötigt?
Welche Stoffe entstehen bei der Fotosynthese?
Es braucht einen weiteren "Faktor" (kein Stoff), damit die Fotosynthese ablaufen kann, welchen?
Die Fotosynthese ist ein Stoffwechsel-Prozess, der nur in grünen Pflanzen abläuft, weil sie einen Stoff besitzen, der als Katalysator für die Fotosynthese wirkt. Wie heißt dieser Katalysator?
Wasser und Kohlenstoffdioxid
Sauerstoff und Traubenzucker
Licht
Blattgrün / Chlorophyll
Video
Das folgende Video ist ziemlich alt. Die darin enthaltenen Versuche jedoch unschlagbar gut in Szene gesetzt. Schüler eines W-Seminars wollten mit mir diese Versuche schon einmal nachmachen und filmen, aber wir sind schlimm gescheitert. Umso größer ist die Anerkennung für die "Macher" des Videos.
Das Video zeigt nacheinander vier Versuche und dauert insgesamt ca. 18 Minuten. Stoppt das Video nach jeder Versuchseinheit und notiert euch:
Wie könnte eine "Überschrift" für den Versuch heißen?
Stellt den Versuchsaufbau grafisch dar (keinen Text, sondern nur einfache Skizzen).
Notiert in einem Satz das Ergebnis des Versuchs.
Zeitbedarf: Pro Versuch solltet ihr ca. 2-3 Minuten für die Bearbeitung der Aufgaben brauchen, im "schlimmsten" Fall also 12 Minuten. Mit Anschauen insgesamt 30 Minuten. Ihr bekommt morgen keinen neuen Bio-Auftrag, sondern ich stelle eine mögliche Lösung ein. Vergleicht dann eure Lösungen mit meiner.
Ihr könnt die Aufgabe allerdings erst bearbeiten, wenn wir wirklich den vorangegangenen Arbeitsauftrag erledigt habt.
Vergesst nicht, die Hausaufgabe vom letzten Mal (die ihr auch über den Schulmanager bekommen habt) mir bis Dienstag, 05.05. zu schicken. Danke!
Ein Diagramm
Das folgende Diagramm wurde erstellt, indem man sehr viele Buchen und Schwarzerlen im Freiland untersucht hat. Man hat beurteilt, wie gut diese Bäume wachsen und das in zwei Kategorien eingeteilt: Schwaches Wachstum und starkes Wachstum. Gleichzeitig hat man den Boden untersucht, auf dem die jeweiligen Bäume wachsen: Es wurde die Bodenfeuchte und der pH-Wert gemessen. (Falls ihr das aus der Chemie nicht mehr wisst: Der pH-Wert ist ein Maß dafür, wie sauer oder basisch etwas ist).
Beschreibt das folgende Diagramm!
Eine Interpretation ist nicht nötig!
Beachtet, dass drei Parameter dargestellt sind!
Erinnert euch an die Begriff, die man für Lebewesen verwendet, die bezüglich eines Umweltfaktors entweder sehr tolerant oder sehr empfindlich sind. Versucht diese Begriff hier mit unterzubringen!
Die Grafik zeigt die Vitalität von Buchen und Schwarzerlen, gemessen als Stärke des Wachstums, in Abhängigkeit vom pH-Wert und der Bodenfeuchtigkeit.
Man erkennt: Beide Bäume besitzen ihr Optimum bei mittleren pH-Werten und mittleren Bodenfeuchtigkeitswerten. Entfernt man sich von diesen Werten, nimmt die Stärke des Wachstums ab.
Die Buche ist ein Generalist (euryök) bezüglich des Parameters pH-Wert (euryacid), während die Schwarzerle auf sehr sauren Böden nicht mehr vorkommt.
Bezüglich der Bodenfeuchtigkeit ist die Buche etwas stärker auf mittlere Feuchtigkeitswerte spezialisiert, während sich die Schwarzerle hier eher generalistisch verhält.
Arbeitsauftrag XXX
Anziehungskräfte
Bei Raumtemperatur (und "normalem" Druck) liegen verschiedene Stoffe in verschiedenen Aggregatszuständen vor, z.B. ist Sauerstoff gasförmig, Wasser flüssig und Wachs fest. Um auch Wasser und Wachs bei Raumtemperatur in den gasförmigen Zustand zu überführen, muss man Energie zuführen, am einfachsten in Form von Wärme (es ginge auch z.B. durch "Mikrowellen").
Bei 100° schafft man es zwar Wasser zu verdampfen, also die Wasserteilchen voneinander zu trennen, mit Wachs klappt das bei dieser Temperatur aber noch nicht.
Stelle eine begründete Vermutung auf, woran das liegen könnte! (Schreibe einen kurzen, vernünftigen Satz.)
Die Kräfte, die die Wasserteilchen zusammenhalten und verhindern, dass sie sich bei Raumtemperatur voneinander lösen sind nicht so stark wie die Kräfte, die die Wachsteilchen zusammenhalten.
Kräfte bei Salzen
Inzwischen wisst ihr bereits einiges über den Aufbau von bestimmten Stoffen, z.B. Salzen. Ihr wisst, dass die festen Salzkristalle aus einer großen Menge unterschiedlich geladener Ionen zusammengesetzt sind, die sich alle gegenseitig anziehen. Es gibt also einen logischen Zusammenhang zwischen dem Bau und dem Aggregatszustand dieser Stoffe: Alle am Aufbau beteiligten Teilchen sind geladen, ziehen sich gegenseitig an und das entspricht starken Anziehungskräften. Es ist daher sehr viel Energie nötig, um diese Kräfte zu überwinden und Salze zu schmelzen oder zu verdampfen (z.B. liegt der Sdp. von Kochsalz (NaCl) bei 1461°C).
Zur Wiederholung: Zeichnet den Ausschnitt aus einem Calciumoxid-Kristall (CaO)!
Calcium besitzt 2 VE und wird diese in Verbindungen abgeben (Ca -> Ca2+ + 2e-. Sauerstoff besitzt 6 VE, wird in Verbindungen also 2 aufnehmen (O + 2e- -> O2-. Damit aus diesen Ionen eine neutrales Salz entsteht, muss jeweils ein O-Atom mit einem Ca-Atom reagieren. Die chemische Formel für das Salz lautet daher CaO. Ein Ausschnitt aus dem Kristallgitter könnte so aussehen:
Warum Sauerstoff bei Raumtemperatur gasförmig vorliegt, solltet ihr inzwischen auch gut nachvollziehen können: Über das Sauerstoffmolekül habt ihr gelernt, dass sich zwei Sauerstoffatome über eine Doppelbindung zwei Elektronenpaare teilen und zusammen mit ihren freien Elektronenpaaren jeweils 8 VE zugerechnet bekommen. Damit liegt Edelgaskonfiguration vor. Es gibt zum jetzigen Zeitpunkt für euch keinen Grund anzunehmen, dass zu benachbarten Sauerstoffmolekülen irgendwelche Anziehungskräfte ausgebildet werden. Die Moleküle sind also voneinander getrennt und damit gasförmig:
Das Problem:
Ihr habt auch den Stoff Wasser als Molekül kennengelernt. Auch hier könnt ihr erklären, warum ein Sauerstoff-Atom mit genau zwei Wasserstoffatomen eine Bindung eingeht. Mehr aber auch nicht. Auch hier sollte es keinen Grund geben, warum sich diese Moleküle untereinander anziehen sollten. Offensichtlich tun sie es aber doch. Denn bei Raumtemperatur ist Wasser flüssig, die Moleküle hängen also irgendwie aneinander. Erst bei 100°C "lassen sie sich offenbar los":
Die Lösung:
Ich muss euch enttäuschen... oder zumindest "vertrösten". Die genaue Begründung, warum sich Wassermoleküle auch gegenseitig anziehen, werdet ihr erst in der nächsten Jahrgangsstufe kennenlernen.
Das einzige, was ihr aus dieser Unterrichtsstunde mitnehmen sollt, lautet:
Auch zwischen Molekülen existieren Anziehungskräfte. Man nennt sie... (Spannung, Trommelwirbel):
Zwischenmolekulare Kräfte Wahnsinn, oder?
Lest jetzt auf der Seite 109 den letzten Absatz "Moleküle bilden Molekülgitter"
Legt jetzt das Buch beiseite.
Betrachtet die folgende Abbildung und erklärt, was die (dunkelroten) durchgezogenen Linien bedeuten und was die gestrichelten Linien bedeuten!
Die durchgezogenen Linien symbolisieren die Atombindungen, die zwei Iod-Atome zu einem Iod-Molekül verbinden. Die gestrichelten Linien symbolisieren die zwischenmolekularen Anziehungskräfte zwischen den Iod-Molekülen. Diese müssen überwunden werden, wenn man Iod in den gasförmigen Zustand überführen möchte (Iod sublimiert).
optional (freiwillig)
Durftet ihr als Kinder "Wachstropfen" machen? Falls nicht, hier eine kurze Anleitung:
Nehmt ein Schälchen mit Wasser und stellt ein Plätzchen-Ausstech-Förmchen hinein. Das Förmchen sollte zur Hälfte ins Wasser eintauchen. Zündet eine Kerze an und lasst das Wachs ins Förmchen tropfen. (Der Zusammenhang mit dieser Unterrichtseinheit ist: Durch die Flamme überführt ihr die Moleküle des Wachses zunächst in den flüssigen Zustand, ein Teil verdampft sogar und verbrennt. Das flüssige Wachs tropft ins Förmchen und erstarrt im kalten Wasser recht schnell.
Ihr erhaltet dann eine Fachsfigur in der Form der Ausstech-Figur:
Ihr könnt natürlich farbige (auch mehrere verschiedene) Kerzen nehmen.
Ihr müsst kein Herz nehmen! Es geht alles, von mir aus auch ein Totenkopf (wenn ihr so etwas als Plätzchen-Ausstech-Förmchen habt.
Fertigt eine solche Figur an und schenkt sie einem Familienmitglied oder eurer besten Freundin / bestem Freund.
Hausaufgabe
Keine Hausaufgabe, da das die letzte Stunde vor den Ferien war. Erholt euch gut, trotz Ausgangsbeschränkungen und dem Fall, dass ihr eventuell unter Quarantäne steht.
Visualisierung der Unterrichtsversuche zum Thema "Verdauungsprozesse im Mund".
Fehling-Probe mit Stärke
Fehling-Probe mit Maltose
Fehling-Probe mit Stärke und Speichel
Erklärung
Chemie
Das Anfertigen eines Versuchsprotokolls stellt eine wichtige Grundfertigkeit dar. Auch im Hinblick auf das spätere Erstellen einer Seminararbeit. In den naturwissenschaftlichen Fächern ist die typische Gliederung einer Arbeit nämlich einem Versuchsprotokoll ganz ähnlich. Hier zwei gelungene Beispiele:
Filzstiftchromatographie
Trennung eines Gemisches aus Sand und Salz
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