Das nächste Kapitel beschäftigt sich den Stoffgruppen der "Säuren" und deren Gegenspielern, den "Basen".
Einstieg/Wiederholung
Versucht im folgenden Bild möglichst genau zu beschreiben, was die eingekringelten Symbole bedeuten sollen. (In beiden Fällen wird das gleiche symbolisiert, es sind nur unterschiedliche Varianten.) In eurer Beschreibung sollte der Begriff "Elektronegativität (EN)" vorkommen.
Am besten macht ihr das wirklich schriftlich, damit ihr eure Lösung mit der hier angegebenen nachträglich gut überprüfen könnt!
Die eingekreisten Symbole stehen für eine "polare Atombindung".
Beide Begriffe, polar und Atombindung, sollte man nun erklären.
Eine Atombindung entsteht, wenn zwei Atome jeweils ein Elektron zur Verfügung stellen und dieses Elektronenpaar sich zwischen den beiden Atomkernen aufhalten kann und dadurch zu einer Anziehung der beiden Partner führt. Polar sind Atombindungen dann, wenn einer der beiden Bindungspartner in der Lage ist, das bindende Elektronenpaar stärker zu sich zu ziehen. Die beiden Elektronen haben dann eine hohe Aufenthaltswahrscheinlichkeit nicht genau in der Mitte zwischen den Atomkernen sondern bei dem Bindungspartner, der die höhere Elektronegativität (EN) hat. Der Keil, bzw. der Pfeil zeigen diese Verschiebung des Elektronenpaars hin zum elektronegativeren Partner an.
Betrachten wir zum Vergleich ein Wasserstoff-Molekül, also zwei Wasserstoffatome, die über ein bindendes Elektronenpaar miteinander verbunden sind. Diese Bindung ist nicht polar, weil beide H-Atome "gleich stark am bindenden Elektronenpaar ziehen". Zwei solche Wasserstoff-Atome würden sich bei Raumtemperatur nicht spontan voneinander trennen. Die Atombindung ist zu stark. Bei polaren Atombindungen gibt es jedoch Situationen, in denen das anders aussieht. Vor allem, wenn der eine Bindungspartner Wasserstoff ist. Bleiben wir bei dem am Anfang dargestellten Molekül "Hydrogenchlorid" (HCl). Hier lassen sich die beiden Partner sehr leicht voneinander trennen. Warum?
Bevor diese Frage beantwortet wird, vorher wieder etwas zum Auffrischen:
Wie viele Elektronen besitzt ein einzelnes Chlor-Atom insgesamt?
Wie viele davon sind Valenzelektronen?
Was muss passieren, damit dieses Chlor-Atom Edelgaskonfiguration erreicht?
Wie viele Elektronen besitzt ein einzelnes Wasserstoff-Atom insgesamt?
Wie viele davon sind Valenzelektronen?
Was muss passieren, damit Wasserstoff-Atom Edelgaskonfiguration erreicht?
Wirklich? Keine zweite Möglichkeit?
Ein Chlor-Atom besitzt insgesamt 17 Elektronen
Sieben davon sitzen auf der äußersten Schale, sind also Valenzelektronen
Chlor muss ein Elektron aufnehmen
Ein Wasserstoff-Atom besitzt ein Elektron
...sehr witzig...
Es muss eins aufnehmen, um die Edelgas-Konfiguration von Helium zu erreichen (Zwei Elektronen auf der innersten Schale, die damit voll besetzt ist und einen sehr energiearmen Zustand darstellt)
Das haben wir noch nicht besprochen: Wasserstoff könnte das eine Elektron auch abgeben. Dann hat es überhaupt keins mehr. Vom Wasserstoffatom bliebe dann nur das eine Proton im Kern übrig. Das ist zwar keine klassische Edelgaskonfiguration, aber dennoch auch ein sehr energiearmer Zustand.
Die folgende Aussage ist "anthropomorph". Das bedeutet, man tut so, als wären die betrachteten Teilchen Lebewesen/Menschen mit Gefühlen und Bedürfnissen. Das ist natürlich nicht so! Solche Aussagen sind aber oft sehr leicht verständlich für Schülerinnen und Schüler. Ich werde die Aussage erst später fachwissenschaftlich umformulieren.
O.k., schauen wir uns die Situation mal an: Wir haben zwei Atome, ein Wasserstoff-Atom und ein Chlor-Atom. Beide teilen sich ein Elektronenpaar und bilden daher ein Molekül. Das Chlor-Atom ist unglaublich scharf auf das Elektronenpaar. Wenn es beide Elektronen komplett haben könnte, hätte es Edelgaskonfiguration. Das Wasserstoff-Atom könnte mit beiden Elektronen zwar auch etwas anfangen, ist aber auch glücklich, wenn es überhaupt kein Elektron mehr hat.
WAS WIRD WOHL PASSIEREN?
Wer keine Ahnung hat, was das soll, vielleicht noch ein anderes Beispiel: Ihr habt ein kleines Geschwister. Das hat zum Geburtstag ein Playmobil-Pferd geschenkt bekommen. Ihr habt den passenden Playmobil-Cowboy dazu, den ihr irgendwie ganz witzig findet, aber mal ehrlich... ihr seid quasi erwachsen, was wollt ihr mit einem Plastik-Cowboy. Euer kleines Geschwister kommt permanent zu euch ins Zimmer, hängt bei euch rum und will mit euch und eurem Playmobil-Cowboy spielen. Eine Zeit lang macht euch das auch Spaß und ihr seid dabei. Aber plötzlich klingelt euer Handy und euer... bester Freund/beste Freundin ist dran. WAS MACHT IHR WOHL? - Vermutlich: Ihr schenkt euren Playmobil-Cowboy eurem Geschwister und schickt ihn aus dem Zimmer. Übertragt das jetzt auf die Atome!
Das bindende Elektronenpaar (Playmobil-Pferd + Playmobil-Cowboy) wird komplett auf das Chlor-Atom (euer Geschwister) übertragen. Es entsteht ein positiv geladenes Wasserstoff-Teilchen (vorher: ein positiv geladenes Proton im Kern, ein negatives Elektron in der Hülle; jetzt; nur noch ein Proton) und ein negativ geladenes Chlor-Teilchen (vorher: 17 Protonen im Kern, 17 Elektronen in der Hülle; jetzt: 17 Protonen im Kern, 18 Elektronen in der Hülle.
Man spricht in so einem Fall von einer heterolytischen Bindungstrennung. "Bindungstrennung" bedeutet, dass eine Bindung getrennt wird (ziemlich logisch...) und "hetero"(lytisch) bedeutet, dass die Bindung (bzw. besser: das bindende Elektronenpaar) "ungleichmäßig" aufgeteilt wird. Es gibt auch die "homolytische Bindungstrennung", bei der wird die Bindung so aufgeteilt, dass jeder Partner ein Elektron des bindenden Paares bekommt. Das ist hier aber nicht so: Das Wasserstoff-Atom bekommt gar kein, das Chlor-Atom beide. Deswegen: heterolytische Bindungstrennung.
Die Abspaltung eines Wasserstoffteilchens nach diesem Muster ist etwas, was viele Moleküle können (wenn ein passender Reaktionspartner zur Verfügung steht). Man zählt solche Moleküle zur Gruppe der "Säuren". Wenn z.B. etwas "sauer" schmeckt, dann sicher deswegen, weil eine Säure enthalten ist, also ein Molekül, das durch heterolytische Bindungstrennung ein Proton (das was vom Wasserstoffteilchen nach der Abspaltung übrig bleibt) abgespalten hat.
Man kann diese Abspaltung als chemische Gleichung formulieren:
Stellt nach dem gleichen Muster die chemischen Gleichungen (beide Varianten: mit und ohne Valenzstrichformel) für die heterolytische Bindungstrennung für folgende Säure-Moleküle auf:
Hydrogenfluorid (HF)
Iodsäure (HIO3)
Schwefelsäure (H2SO4)
Vielleicht habt ihr bei der Schwefelsäure das andere Proton abgespalten. Das funktioniert. Es können sogar beide Wasserstoff-Teilchen gleichzeitig abgespalten werden. Stellt dafür (sofern ihr es noch nicht getan habt) die Gleichungen (mit und ohne Valenzstrichformeln) auf!
Hausaufgabe
Das Buch geht hier anders vor, deswegen keine Seiten im Buch lesen. Eher etwas praktisches als "Hausaufgabe": Pflicht: Sucht bei euch zu Hause drei völlig verschiedene Lebensmittel, die sauer sind (mit "völlig verschieden" meine ich, dass ihr nicht so etwas findet wie "Äpfel" und "Birnen").
Freiwillig: Versucht zu recherchieren, welches Molekül für den sauren Geschmack des Lebensmittels verantwortlich ist!
Distanzunterricht Donnerstag 28.01. Bio
Die folgende verpflichtende Unterrichtseinheit hat eine Bearbeitungszeit von ca. 45 Minuten.
Ihr benötigt für die Bearbeitung: Das Schulbuch, einen Zettel, Stift und Ruhe.
Bitte bearbeitet die gestellten Aufgaben tatsächlich erst selbst, bevor ihr auf die Lösung klickt!
Wiederholung
Ihr habt in der letzten Einheit Umweltfaktoren kennengelernt, die einen Einfluss auf Lebewesen haben können.
Zählt zur Wiederholung fünf solche Faktoren auf!
z.B. Temperatur, Wasserverfügbarkeit, Mineralstoffgehalt, Konkurrenz, Krankheitserreger, Parasiten
Vitalitätskurven
In dieser Einheit sollen die Auswirkungen von zwei abiotischen Faktoren auf Lebewesen etwas genauer unter die Lupe genommen werden. In einem relativ simplen Experiment wurde untersucht, wie die Individuen einer Gruppe auf den Faktor Temperatur reagieren: Eine Metall-Rinne wurde am einen Ende in heißes Wasser, am anderen Ende in Eiswasser getaucht. Da die Wärme vom heißen Wasser sich in Richtung des Eises ausbreitet, entstehen ein Temperatur-Gradient (auch Temperatur-Gefälle oder Temperatur-Orgel genannt). In diese Apparatur kann man kleine Lebewesen setzen, z. B. Heuschrecken und beobachten, wie sie sich verteilen. Das folgende Bild zeigt das Ergebnis:
Beschreibt das Ergebnis zunächst mit Worten!
Zeichnet dann eine Grafik, die auf der x-Achse die Temperaturabschnitte zeigen soll und auf der y-Achse die Anzahl der Tiere, die sich in den jeweiligen Temperaturabschnitten aufhalten!
z.B.: Die meisten Tiere bevorzugen eine mittlere Temperatur, nur wenige halten sich in ganz warmen oder ganz kalten Temperaturabschnitten auf
Die sich ergebende Kurve kann allgemein auf andere Umweltfaktoren übertragen werden und man könnte folgende Erklärung formulieren: Die meisten Lebewesen kommen mit einer mittleren Ausprägung eines Faktors (egal ob Temperatur, UV-Einstrahlung, Störgeräusche etc.) am besten klar. Je extremer die Ausprägung eines Merkmals (je heißer, je kälter, je lauter, je intensiver...) desto schwieriger fällt das Überleben.
Ein anderes Beispiel: Interpretiert die folgende Grafik bei der Pflanzen in einem "Wasserverfügbarkeits-Gradienten" gewachsen sind!
Die Grafik zeigt das Wachstum von Pflanzen in Abhängigkeit von der Wasserverfübgarkeit. Die Pflanzen wachsen am besten bei mittlerem Wasserstand, sie wachsen deutlich schlechter bei niedrigem oder hohem Wasserstand.
Die beiden Kurven, die ihr jetzt kennengelernt habt sind typisch und gelten allgemein. Ihr könnt das z.B. in eurer Klasse überprüfen: Fragt, wie viele Stunden Schlaf jeder von euch braucht, um sich wohl zu fühlen. Fragt, wie lange ihr gerne im Sommer im Schwimmbad in der Sonne liegt. Fragt, welche Temperatur ihr in eurem Zimmer am angenehmsten empfindet.
Es sollte immer das gleich herauskommen: Die meisten werden einen mittleren Wert bevorzugen, ein paar wenige einen sehr hohen, ein paar wenige einen sehr niedrigen Wert. Man nennt die aus solchen Untersuchungen abgeleiteten Grafiken "Vitaltiätskurven": Auf der y-Achse wird immer eine "Vitalitätsmaß" angegeben. Das kann z.B. sein die Wachstumsrate, die Aufenthaltsdauer, der Ertrag, die Aktivität... immer in Abhängigkeit von der Ausprägung des untersuchten Faktors (z.B. der Temperatur). Der Verlauf entspricht einer "Optimumskurve": Bei einem bestimmten Wert ist die Vitalität "optimal", sowohl "links" als auch "rechts" von diesem Wert fällt die Vitalität ab.
Bei allen Gemeinsamkeiten können sich die Kurven doch leicht unterscheiden. Im ersten hier beschriebenen Versuch mit der Temperatur-Orgel wurden Heuschrecken in die Rinne gesetzt, man kann aber auch Ameisen einer bestimmten Art verwenden. Das Ergebnis zeigt das folgende Bild.
Zeichnet genau wie beim ersten Versuch eine Grafik, welche die Anzahl der Individuen in den einzelnen Temperaturabschnitten zeigt. Zeichnet die Grafik genau rechts neben die erste (wenn kein Platz mehr auf dem Blatt ist, dann ein neues daneben legen). Versucht die Grafik so zu zeichnen, dass euer höchster y-Wert bei beiden Grafiken ungefähr auf gleicher Höhe liegt.
Beschreibt den Unterschied der beiden Grafiken!
Bei der Grafik von den Ameisen halten sich nahezu alle im selben Temperaturbereich auf. Es gibt nur wenige Abweichler und die sind immer noch dicht bei den anderen. Lebewesen, die auf einen sehr engen Bereich bezüglich eines Umweltfaktors begrenzt sind, nennt man Spezialisten, oder als Adjektiv: Sie sind stenök (wenn sie bezüglich vieler Faktoren Spezialisten sind) oder steno... wenn es nur um einen Faktor geht (hier also stenotherm, weil sie Spezialisten bezüglich des Faktors Temperatur sind)
Bei der Grafik von den Heuschrecken erkennt man, dass sich die Heuschrecken über einen viel größeren Bereich verteilen. Tiere, die Umweltfaktoren in großen Schwankungen tolerieren nennt man Generalisten oder als Adjektiv: Sie sind euryök (wenn sie bezüglich vieler Faktoren Generalisten sind) oder eury... wenn es nur um einen Faktor geht (hier also eurytherm, weil sie Generalisten bezüglich des Faktors Temperatur sind)
Arbeitsauftrag
Lest jetzt im Buch die S. 70!
Verinnerlicht vor allen Dingen die Fachbegriffe, die zu bestimmten Teilen einer Vitalitätskurve gehören (Abbildung 2)!
Bearbeitet dann die Aufgabe 3a auf der Seite 71!
Die Grafik zeigt die Wachstumsrate von Mehlwürmern in Abhängigkeit von der Temperatur und auch die Anzahl von Mehlwürmern, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich aufhalten. Es ergibt sich eine typisch Optimumskurve: Bei ca. 32°C wachsen die Mehlwürmer am besten, hier liegt das Optimum. Sowohl bei niedrigeren also auch höheren Temperaturen geht die Wachstumsrate stark zurück.
Fachbegriffe für die Buchstaben: A-Toleranzbereich, B-Optimum, C-Pessimum, D(links)-Minimum, D(rechts)-Maximum
Hausaufgabe
Interpretiert auf der S. 70 die Abbildung 1 ausführlich (nur die durchgezogenen Linien, nicht die gestrichelten)!
Die Grafik zeigt die relative Wachstumsrate der Bachforelle und des Karpfens in Abhängigkeit von der Wassertemperatur. In beiden Fällen liegt eine typische Optimumskurve vor, allerdings liegt bei der Bachforelle das Optimum bei ca. 10°, bei Karpfen ca. bei 20°C. Bei beiden Tieren führt sowohl eine Erhöhung als auch eine Erniedrigung der Temperatur zu einem starken Abfall der Wachstumsrate. Insgesamt ist der Toleranzbereich des Karpfens etwas breiter als der der Bachforelle, insofern könnte man den Karpfen als Generalisten, die Bachforelle als Spezialisten bezeichnen. Man könnte auch sagen, Bachforellen sind stenotherm und Karpfen eurytherm.
Distanzunterricht Donnerstag 21.01. Chemie
Mit der folgenden Einheit möchte ich in ein neues Stoffgebiet einsteigen. Schaut das folgende Video (17min.). Dort wird zunächst ein Versuch vorgestellt und die Beobachtung dann erklärt. Am Ende wird euch eine Aufgabe gestellt. Diese Aufgabe erledigt ihr bitte sofort im Anschluss an das Video. Dazu braucht ihr entweder ein Periodensystem oder ihr recherchiert die nötigen Infos direkt im Netz. Eure Lösung schickt ihr bitte in Form eines Fotos als Antwort auf den Arbeitsauftrag, den ich euch morgen um 08:10 Uhr über den Schulmanager anzeigen lasse.
Am Freitag machen wird eine Videokonferenz über MS Teams, um eure Ergebnisse sowohl in Bio als auch Chemie zu besprechen. Viel Erfolg!
Hier noch einmal die Aufgabe: Formuliert die Valenzstrichformel inkl. Kennzeichnung der polaren Atombindungen von den folgenden Verbindungen: H2O, CO2, NH3 und H2SO4
Distanzunterricht Donnerstag 21.01. Bio
In der letzten Bio-Einheit habt ihr Grundbegriffe der Ökologie kennengelernt. Ökosystem, Biotop, Biozönose und Produzenten, Konsumenten, Destruenten solltet ihr definieren können. Wenn ihr euch nicht mehr genau erinnern könnt, dann ladet den Hefteintrag herunter und frischt euer Wissen wieder auf!
Ökologie-Skript: Teil 1 "Grundbegriffe" als pdf-Datei
Einflussfaktoren auf Lebewesen
Analysiert nun die folgenden Bildpaare. Auf beiden sind Lebewesen der selben Art zu sehen, die sich jedoch in gewisser Weise unterscheiden. Überlegt, welcher Faktor diese Unterschiede hervorgerufen haben könnte!
Buchenwald bei Marburg im Winter
Buchenwald bei Marburg im Frühjahr
Viele Laubbäume werfen im Winter all ihre Blätter gleichzeitig ab. Grund dafür ist die Wasserverfügbarkeit. Aufgrund von Frost steht den Bäumen kein flüssiges Wasser mehr im Boden zur Verfügung. Über die Blätter würde aber weiterhin Wasser verdunsten, was Probleme verursacht. Außerdem würden die Zellen des Blattes beim Gefrieren platzen und das Gewebe wäre zerstört (ähnliches passiert z.B. wenn man eine Erdbeere einfriert. Nach dem Auftauchen ist sie quasi Matsch).
Was könnte hier das unterschiedliche Aussehen hervorgerufen haben? (Zum Vergrößern der Bilder anklicken)
Kiefern in Kultur. Alle Bäume wurden gleichzeitig dicht an dicht gepflanzt
Freistehende Kiefer
Die dicht an dicht stehenden Kiefern wachsen alle gleich schnell in die Höhe. Im unteren Bereich lohnt es sich keine Äste mit Nadeln zu erzeugen, weil dort kein Licht hinkommt. Daher sind diese Bäume nur an der Spitze benadelt, während die freistehende Kiefer bis auf den Boden grüne Nadeln erzeugt.
Letzer Vergleich: Welcher Faktor hat hier Einfluss genommen?
Blätter einer Kastanie
Blätter einer Kastanie
Das Blatt der Kastanie im rechten Bild ist von einem Parasiten befallen: Einer Miniermotte. Die Raupe dieses kleinen Schmetterlings frisst sich durch die mittleren Schichten des Blattes, das an dieser Stelle dann welkt.
Larve
Puppe
Erwachsene Motte
Die oberen Bilder zeigen drei Beispiele für Faktoren, die ein Lebewesen beeinflussen können. Schreibt diese auf ein Blatt Papier und findet noch fünf weitere! Denkt dabei an Tiere, Pflanzen, Pilze, Einzeller und Bakterien!
Temperatur, Licht, Parasiten,
z.B.: Wasserverfügbarkeit (bzw. Feuchtigkeit),
Mineralstoffgehalt (gedüngter Boden oder nicht),
Räuber-Beute-Verhältnis (wie viele Feinde gibt es in dem Revier, in dem ein Tier lebt),
Konkurrenz (wie viele andere Tiere/Pflanzen leben im gleichen Gebiet)
Krankheitserreger
Diese Parameter kann man in zwei Gruppen einteilen. Macht das und überlegt euch Überbegriffe für beide Gruppen!
Die richtigen Fachbegriffe (biotisch und abiotisch) habt ihr vielleicht nicht gewusst, aber den Unterschied beschreiben konntet ihr wahrscheinlich ganz gut: Die eine Gruppe enthält Faktoren, die mit Lebewesen zusammenhängen (deswegen 'bio'tisch). Die andere Gruppe eher physikalische, chemische Parameter (deswegen abiotisch; die Vorsilbe a bedeutet oft eine Umkehrung des Begriffs: Wenn sich jemand asozial verhält, dann verhält er sich nicht sozial)
Das WW auf dem Doppelpfeil steht für "Wechselwirkungen". Das bedeutet: Ein Parameter der einen Gruppe kann Einfluss haben auf einen Parameter der anderen Gruppe. Überlegt euch zwei solche Fälle und skizziert diese! ("Skizzieren" heißt hier nicht "zeichnen", sondern "mit Worten grob umschreiben".)
Zum Beispiel: Eine Pflanzen ist von Blattläusen befallen. Wenn es wärmer wird, vermehren sich diese schneller und schaden der Pflanze stärker. Der Faktor Temperatur hat hier Einfluss auf den Faktor Parasit.
Misteln sind Pflanzen (vielleicht bekannt aus Asterix und Obelix), die auf den Ästen von Bäumen wachsen und dessen Wasserleitungsbahnen anzapfen. Selbst wenn für den Baum genügend Wasser vorhanden wäre, könnte es sein, dass durch die Mistel die Verfügbarkeit knapp wird. Hier hat also der Faktor Parasit einen Einfluss auf den Faktor Wasserverfügbarkeit.
Anwendung an konkretem Beispiel
Lest nun die Seiten 64 - 65 im Buch!
Wenn ihr fertig seid, schließt das Buch und legt es beiseite!
Klickt auf "Fragen anzeigen" und überprüft, ob ihr die Inhalte des Textes anhand der Fragen wiedergeben könnt!
Lösung 8 sagt euch, ob ihr richtig gelegen habt.
Das folgende Bild zeigt die Blättchen eines Waldsauerklees. Sie hängen teilweise nach unten, so als ob die Pflanze welken würde. Dies ist jedoch nicht der Fall. Zeige auf, welcher Umweltfaktor dafür verantwortlich ist!
Nenne drei weitere Faktoren, die in der oberen Aufzählung noch nicht vorkommen, für den Sauerklee aber laut Text eine wichtige Rolle spielen! Orden die Faktoren den Begriffen "biotisch" oder "abiotisch" zu.
Pflanzen scheinen ihren Fressfeinden oft hilflos ausgeliefert zu sein. Das stimmt nicht immer. Es gibt viele Strategien, wie sich Pflanzen vor dem Gefressenwerden schützen können. Beschreibe die Strategie des Sauerklees!
Erkläre, was man unter dem Begriff "Mykorrhiza" versteht!
Der Wald-Sauerklee ist sehr empfindlich was Sonneneinstrahlung angeht. Um sich vor einer Überlastung zu schützen klappt der seine Blättchen bei zu starkem Lichteinfall nach unten
Abiotisch: pH-Wert (wie sauer / alkalisch ist der Boden), mechanische Kräfte, wie z.B. Wind; Biotisch: Symbiose mit Pilzen
Der Wald-Sauerklee produziert spitze Oxalat-Kristalle. Die erschweren das Fressen der Blätter durch Schnecken oder andere Pflanzenfresser
Als Mykorrhiza bezeichnet man das Zusammenleben einer Pflanze mit einem Pilz zum gegenseitigen Nutzen (Symbiose). Der Pilz besitzt ein großes Netzwerk an Hyphen, mit denen er Wasser und Mineralstoffe aus einem großen Bereich des Bodens aufnehmen kann. Über eine Verbindung mit dem Pilz können diese Stoffe zum Waldsauerklee gelangen. Umgekehrt liefert der Waldsauerklee organische Stoffe (wie. z.B. Zucker), die der Pilz nicht selbst herstellen kann.
Diese Einheit endet hier. Am Ende der nächsten Einheit wird es einen Hefteintrag geben, den ihr euch hier herunterladen und ins Heft kleben bzw. in eurem Ordner abheften könnt.
Distanzunterricht Freitag, 15.01. Bio/Chemie
MS Teams Konferenz ab 08:45 Uhr. Es werden die Aufgaben der letzten Einheit besprochen.
Distanzunterricht Donnerstag, 14.01. Chemie
Um 08:15 Uhr findet die BBB-Konferenz Konferenz in MS Teams statt, um die Anwesenheit zu kontrollieren. Bis dahin macht ihr ab 08:00 Uhr bitte folgendes:
Scrollt auf dieser Seite nach unten bis zum Abschnitt "Distanzlernen für Donnerstag, 17.12.". Wiederholt die dort gestellte Aufgabe im ersten lilafarbenen Block "Bindungsarten". Das sollte in 15min. zu schaffen sein. Tretet dann bitte der MS-Teams Konferenz bei.
Nach der Anwesenheitskontrolle bearbeitet ihr bitte die folgenden Aufgaben alleine. Sollte MS Teams stabil laufen, können wir das gerne in Form von Gruppenarbeiten mit anschließender Besprechung durchführen. Sollte die Verbindung schlecht sein oder abbrechen, könnt ihr die Aufgaben hier auch alleine bearbeiten.
Wechselt um 08:45 Uhr auf jeden Fall zum Biologie-Auftrag!
Wiederholungsaufgaben zu den verschiedenen Bindungstypen
Aufgaben:
Salze 1
Formuliere die chemische Gleichung zur Bildung von Natriumoxid aus den Elementen
Bestimme die Anzahl an Valenzelektronen von Natrium und Sauerstoff.
Leite daraus ab, welche Ionen diese Stoffe bilden werden
Na --> Na+ + e-
O + 2e- --> O2-
(Eine chemische Gleichung ist hier nicht unbedingt nötig, es genügt, wenn ihr die richtigen Ionen ableiten könnt)
Aus den Ionen muss sich ein Salz bilden, das insgesamt neutral ist. In welchem Verhältnis müssen sich die Ionen dazu zusammen finden?
Wie formuliert man das als chemische Formel?
2 Na+ und 1 O2- Teilchen ergeben insgesamt die chemische Formel Na2O
Nun kann man beginnen die chemische Gleichung aufzustellen. Dabei ist darauf zu achten, dass Sauerstoff zur HONClBrIF-Gruppe gehört!
Alle Edukte links, Reaktionspfeil, Produkt rechts und ausgleichen bitte!
4 Na + O2 --> 2Na2O
Salze 2
Begründe, warum Salze in der Regel einen sehr hohen Siedepunkt haben, Moleküle eher niedrigere!
Eine gute Begründung enthält folgende Aspekte:
Man erklärt zunächst, was "Sieden überhaupt bedeutet"!
Beim "Sieden" müssen die Teilchen, aus denen sich ein Stoff zusammensetzt voneinander getrennt werden.
Dann kann man darauf eingehen, warum die Siedetemperatur ganz generell unterschiedlich sein kann, wovon sie also allgemein abhängt!
Es kommt auf die Kräfte an, welche die Teilchen zusammenhält.
Jetzt kann man konkret werden und auf die hier vorliegenden Unterschiede dieser Kräfte eingehen!
Salze bestehen aus Ionen, die alle geladen sind. Unterschiedlich geladene Teilchen ziehen sich (stark) an, daher haben Metalle im Vergleich zu Molekülen hohe Siedepunkte. Moleküle sind in der Regel nämlich neutral. Sie ziehen Nachbarmoleküle kaum an. Daher lassen sie sich leicht (schon bei geringen Temperaturen) voneinander trennen und der Stoff siedet.
Warum sich Moleküle doch etwas gegenseitig anziehen und manche Moleküle daher schon höhere Siedepunkte besitzen können, besprechen wir demnächst.
Moleküle
Zeichnet die Valenzstrichformeln für: CO2, NH3, CH2O, SO3
Metalle
Begründe, warum Metalle in der Regel sehr gute elektrische Leiter sind!
Es bietet sich an, hier zunächst den Aufbau von Metallen zu beschreiben.
Man kann das natürlich auch mit Worten beschreiben, dann sollten auf jeden Fall die Begriffe "positiv geladenene Atomrümpfe" und "frei bewegliches Elektronengas" auftauchen. Eine Skizze sieht so aus:
Jetzt stellt man den Zusammenhang mit der elektrischen Leitfähigkeit her!
Elektrisch leitend ist ein Stoff dann, wenn geladene Teilchen durch ihn fließen können. Hier sind frei bewegliche, negativ geladene Elektronen vorhanden. Damit sind alle Bedingungen erfüllt.
Fertig für heute. Wenn ihr Schwierigkeiten bei diesen Aufgaben hattet, findet ihr Überblicksseiten zu den Stoffklassen in eurem Buch Galvani - Chemie S1 auf den S. 102-103, 120-121 und 132,133
Distanzunterricht Donnerstag, 14.01. Bio
Ökologie
In den letzten Stunden vor den Weihnachtsferien ging es um Prozesse, die sich auf molekularer Ebene abspielen. Ihr habt gesehen, wie in den Mitochondrien energiereiches ATP aus Zucker und Sauerstoff hergestellt wird. Das Thema war im Prinzip abgeschlossen und wir machen einen großen Sprung zur Ökologie.
Das Wort ist euch sicher geläufig, die genaue Bedeutung wahrscheinlich nicht unbedingt. Ihr seht unten zwei Videos, die sich mit Grundbegriffen der Ökologie beschäftigen. Die Videos besitzen eine hohe Informationsdichte und sind unter Umständen etwas schnell. Trotzdem sind sie ganz gut gelungen und bieten vielleicht etwas Abwechslung. Es werde euch hier Ausschnitte abgespielt. Auf yt direkt könnt ihr die Videos aber auch ganz anschauen.
Schaut beide Videos und bearbeitet anschließend die Aufgaben darunter!
Aufgaben:
Klickt zunächst auf folgenden Link. Ihr gelangt zu einer Seite, die "Eco-Spheres" verkauft. Ein angeblich ursprünglich von der NASA entwickeltes "Ökosystem" für den Schreibtisch. Lest die Produktinformationen und kehrt dann wieder hierher zurück! Zur Eco-Sphere
Aufgaben:
Wende die soeben gelernten Fachgriffe an und ordnen ihnen die richtigen Objekte aus der Eco-Sphere zu!
Was an der Eco-Sphere ist Biotop, was Biozönose?
Welche Organismen sind Produzenten, Konsumenten und Reduzenten?
Biotop: Glasgefäß, Steinchen, Muschel-Schalen (Das Gefäß enthält keine lebenden Muscheln) Gorgonie, Wasser; Biozönose: grüne Faden- und braune Flächen-Algen, Garnelen, Mikroorganismen
Produzenten: grüne Faden- und braune Flächen-Algen, Konsumenten: Garnelen, Reduzenten: Mikroorganismen
Es gibt drei Begriff, die eher aus der Physik stammen und die Wechselwirkung von Systemen mit ihrer Umgebung beschreiben:
Offene Systeme
Offen bedeutet, dass SOWOHL Energie mit der Umgebung ausgetauscht werden, ALS AUCH Stoffe
Geschlossene Systeme
Bei geschlossenen System kann zwar Energie mit der Umgebung ausgetauscht werden, allerdings keine Stoffe
Isolierte Systeme
Isolierte System stehen in überhaupt keinem Austausch mit der Umgebung.
Ökosysteme sind in der Regel offene Systeme. Betrachten wir einen See: Ein im See lebender Frosch könnte den See durchaus verlassen und in den angrenzenden Wald hüpfen und dort Kot absetzen. Damit wären Stoffe aus dem See in die Umgebung gelangt. Umgekehrt könnte auch ein Ente von weit her angeflogen können und Fischeier, die an ihrem Gefieder hingen im See hinterlassen. Damit wären Stoffe in den See aus der Umgebung eingetragen worden.
Auch ein Energieaustausch ist möglich: Wenn die Sonne scheint, können die Sonnen strahlen in den See eindringen und ihn aufheizen. Nachts kann diese Wärme z.B. an die Atmosphäre wieder abgegeben werden.
Beurteile begründet, ob die Eco-Sphere tatsächlich ein Öko-System in diesem Sinne ist.
Ein Energieaustausch ist zwar möglich. Das Glasgefäß lässt ja z.B. Lichtstrahlen ein- und austreten; ein Stoffaustausch ist jedoch mit der Umgebung nicht möglich. Daher ist dieses System geschlossen und unterscheidet sich in diesem Punkt von offenen Ökosystemen in der Natur
Freiwillig:
Vor einigen Jahren versuchte man mit einer Art Gewächshaus die Erde nachzuahmen, um zu testen, ob man in einem geschlossenen System (z.B. auf dem Mars) als Mensch länger überleben könnte. Das Projekt hieß "Biosphäre 2". Wer möchte, kann einen 7min. Film dazu schauen:
ein schmales Glas, in das gerade so ein Teelicht passt
ein Teelicht
ein größeres Gefäß, z.B. Messbecher
ein Geschirrtuch (o.ä.)
ein Päckchen Backpulver
Essig oder besser: Essigessenz
Durchführung:
Entzündet das Teelicht im schmalen Glas
Gebt das Backpulver in das große Gefäß und legt das Geschirrtuch bereit
Schüttet nun etwa 50 - 100mL Essig auf das Backpulver und bedeckt dann sofort das Gefäß mit dem Geschirrtuch. (Hinweis: Bei dem Versuch entsteht das Gas Kohlenstoffdioxid. Das ist schwerer als Luft und soll im Messbecher bleiben. Durch kleinste Luftverwirbelungen wird es aber aus dem Messbecher gespült. Mit dem Geschirrtuch soll das verhindert werden.
Wartet ab, bis die Gasentwicklung nachlässt. Euer Messbecher ist nun randvoll mit Kohlenstoffdioxid (was man aber nicht sehen kann).
Zieht nun vorsichtig das Geschirrtuch ab. Und gießt das Kohlenstoffdioxid in das schmale Gefäß mit der Kerze. Achtung: Nicht den Essig in das schmale Gefäß gießen!
Beobachtung/Erklärung:
Da das Gas Kohlenstoffdioxid schwerer als Luft ist, wird es in das schmale Glas "fallen" und dort die Luft verdrängen. Eine Verbrennung ist in reinem Kohlenstoffdioxid nicht möglich. Daher sollte die Kerze erlöschen. Wenn ihr auf "Video" klickt, seht ihr eine Variante, so wie es aussehen sollte.
Distanzlernen für Donnerstag, 17.12 (Chemie)
Die folgenden Boxen enthalten ein paar Wiederholungseinheiten zu bereits behandelten Themen in Chemie. Ihr braucht zur Bearbeitung einen Stift, einen Zettel und evtl. euer Buch. Und Ruhe. Ich hoffe, die Aufgaben reichen aus, um euch eine angemessene Zeit zu beschäftigen. Klickt bitte erst auf "Lösung", wenn ihr wirklich eine gefunden habt!
Bindungsarten
Ihr habt drei wichtige Bindungstypen kennengelernt, die dafür verantwortlich sind, dass bestimmte Teilchen zusammenhalten:
Ionenbindung bei Salzen
Atombindung bei Molekülen
Metallbindung bei Metallen
Es gäbe noch einen vierten Bindungstyp, den ich persönlich früher ganz gerne unterrichtet habe: Die Komplexbindung. Sie spielt z.B. beim grünen Blattfarbstoff Chlorophyll oder beim roten Blutfarbstoff Hämoglobin eine Rolle. Die Komplexbindung ist aber kein Bestandteil des Lehrplans mehr.
Bleiben wir daher bei den bekannten drei Gruppen. Eine Aufgabe dazu:
Zeichnet stark vergrößerte, schematische Ausschnitte von den folgenden Stoffen, die erkennen lassen, wie die beteiligten Teilchen zusammenhängen. Alle drei Zeichnungen sollten zusammen auf ein DIN-A4-Blatt passen. Jede Zeichnung müsste also ca. 9cm hoch und ca. 20cm breit sein:
Kaliumbromid (KBr)
Ammoniak (NH3)
Magnesium (Mg)
Wiederholung: Metallbindung
In den letzten Chemie-Stunden ging es speziell um die Metallbindung . Beschreibt mit Worten, warum ein Metall bei Raumtemperatur in der Regel ein Feststoff ist, was die Metall-Atome also zusammenhält!
In eurer Beschreibung sollten folgenden Fachbegriffe auftauchen:
dichteste Kugelpackung
positiv geladene Atomrümpfe
negativ geladenes Elektronengas
Die Begriffe sollten in "schöne", zusammenhängende Sätze eingebettet sein. Vor allem sollte klar werden, dass die Anziehungskräfte der am Aufbau beteiligten Teilchen durch die unterschiedlichen Ladungen zustande kommen. Und, dass diese starken Anziehungskräfte für den Aggregatszustand (fest) verantwortlich sind
Eine Möglichkeit, zu testen, ob eure Antwort gut war: Lest Sie z. B. euren Eltern vor. Wenn Sie euch sagen, dass es gut war, dann entweder weil es wirklich gut war, oder weil sie euch einfach lieb haben oder beides. (Ich gehe davon aus, dass euch eure Eltern immer lieb haben, aber das sollte nicht der Grund dafür sein, zu sagen, eure Antwort auf die Frage war gut.) Wenn ihr euch nicht sicher seid, schickt mir eure Lösung über den Schulmanager. Von mir bekommt ihr ein rein fachliches Feedback.
Zusammenhang zwischen Aufbau und Eigenschaften bei Metallen
Ein Hauptanliegen der Chemie ist es, Zusammenhänge zwischen der Teilchenebene (Wie sind Stoffe aufgebaut) und der Stoffebene (Was für Eigenschaften hat ein Stoff) aufzuzeigen. Auch das solltet ihr bereits können. Um die Inhalte wieder aufzufrischen gibt es zwei Möglichkeiten:
Lest im Buch (Galvani Chemie S1) S. 128 - 129 (Abs. 1, 2 u. 3)
Schaut das folgende Video (ich empfehle aber das Buch - im Video kommt dieser Aspekt etwas kurz)
Schließt jetzt das Buch und legt es weg! - Zeichnet dann aussagekräftige Skizzen, welche die folgenden Eigenschaften von Metallen gut verdeutlichen (möglichst kein Text, höchstens Beschriftungen)!
elektrische Leitfähigkeit
Wärmeleitfähigkeit
Verformbarkeit
Klickt bitte wirklich erst auf "Lösung" wenn ihr für jede Eigenschaft mindestens eine schöne Skizze habt!
Hast Du wirklich mind. 3 Skizzen vor Dir liegen???
Deine Skizzen sollten auf keinen Fall "schlechter" sein, als die hier! Das ist die niedrigste Qualität, die ich erlaube :)
Ein weiteres Video (in der Mediathek vom BR verfügbar) zeigt dieses Zusammenhang auch noch mal ganz schön:
einen Holz- oder Plastiklöffel (es muss kein Löffel sein, irgendein länglicher Gegenstand ist o.k. er sollte nur ungefähr genauso groß wie der Metall-Löffel sein)
Durchführung:
Bringt in einem kleinen Topf Wasser zum Kochen
Wenn das Wasser kocht, reduziert die Hitze des Herdes stark. Das Wasser soll nicht stark sprudeln sondern nur leicht vor sich hin köcheln.
Nehmt den Metall-Löffel mit der rechten und den Plastik-/Holzlöffel mit der linken Hand gleichzeitig zwischen Daumen und Zeigefinger.
Taucht beide Löffel gleichzeitig in das heiße Wasser. Sobald ein Löffel zu heiß wird, lasst los!
Beschreibt das Ergebnis und liefert eine Erklärung.
Wenn ihr nicht zu den Menschen gehört, bei denen das Schmerz-Empfinden gestört ist, dann solltet ihr den Metall-Löffel deutlich früher losgelassen haben.
Begründung: Metalle sind sehr gute Wärmeleiter. Ein heißer Gegenstand auf Teilchen-Ebene betrachtet bedeutet nichts anderes als schnell hin und her schwingende Teilchen. Im Metall sind frei bewegliche Elektronen vorhanden, die sehr leicht Schwingnen aufnehmen und weitergeben können. Auch die positiv geladenen Atomrümpfe sind nicht sehr starr an ihren Platz gebunden und können gut schwingen.
Entlang des Metall-Löffels breitet sich die Hitze des kochenden Wassers also viel schneller aus, als im Holz oder Plastik.
Distanzlernen für Donnerstag, 17.12 (Bio)
Ein kleiner Steckbrief
Geht raus in die Natur. Fotografiert ein (Wild-)Tier ODER eine (Wild-)Pflanze. Ihr solltet das Lebewesen eindeutig identifizieren können! Keine Pflanzen aus Blumenkübeln, keine Haustiere!
Fügt das Bild in ein Präsentationsprogramm oder ein Textverarbeitungsprogramm ein und gestaltet einen kurzen Steckbrief. Schickt mir den Steckbrief als .pdf-Datei als Antwort auf den Arbeitsauftrag, der morgen um 08:30 Uhr bei euch erscheinen sollte.
Ein Beispiel:
Termine
Termine
angekündigter kleiner Leistungsnachweis in Biologie: Freitag, 16.10. (erledigt)
Das Interpretieren von Grafiken (auch Tabellen oder Karikaturen) ist eine oft verlangte Fähigkeit von Oberstufen-Schülern. Ich empfehle folgendes Vorgehen:
Man beginnt mit einer Beschreibung
Was zeigt die Grafik? (y-Achse und x-Achse in Beziehung setzen, z.B. mit der Formulierung: "Die Grafik zeigtdas was auf der y-Achse stehtin Abhängigkeit vondem was auf der x-Achse steht.)
Welche Zusammenhänge sind zu sehen? Man verzichtet zunächst auf Erklärungen/Begründungen, bleibt zunächst noch bei einer reinen Beschreibung (Schöne Formulierungen: "Je ...größer/kleiner/höher/niedriger/usw.desto ..."
Erst zum Schluss versucht man die Zusammenhänge zu erklären. Je nach behandeltem Stoff im Unterricht kann diese Erklärung recht umfangreiches Wissen verlangen. Gelegentlich sind hier auch Hypothesen über eine mögliche Begründung verlangt, die noch nicht besprochen wurden.
Abb. selbst erstellt, Originalgrafik: Kuntz, Regina; Der versteckte Winterschlaf der Wildpferde; Spektrum der Wissenschaft; August 2008; S. 46 - 53, 2008
Versucht zunächst selbst diese Grafiken zu interpretieren. - Lasst euch dann die Lösung anzeigen.
Die Grafik zeigt die Körpertemperatur eines Wildpferdes in Abhängigkeit von der Uhrzeit einmal im Sommer und einmal im Winter.
Im Sommer bleibt die Körpertemperatur den ganzen Tag konstant bei 36°C. Im Frühjahr sinkt die Körpertemperatur nachts und in den frühen Morgenstunden um 10°C auf 26°C ab. Ab 08:00 Uhr steigt sie wieder auf 36°C und bleibt dann konstant.
Im Unterricht könnte man dazu folgendes besprochen haben: Die Sommerkurve ist völlig normal. Pferde zählen zu den gleichwarmen Tieren und halten ihre Körpertemperatur konstant. Überraschend ist das starke Absinken der Körpertemperatur in der Nacht in kalten Frühjahrsnächten. Wahrscheinlich hat das Pferd aber einen Vorteil von dieser Absenkung, denn es muss weniger Wärme erzeugen, um den Körper über die Umgebung aufzuheizen. Dadurch spart es z.B. Fettreserven und Nahrung.
Ökologie-Skript
Teil 1: "Grundbegriffe" als pdf-Datei, s. Buch S. 62/63
Teil 2: "Einflussfaktoren auf Lebewesen"Buch, S. 64/65
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