chemie olympiade forschungsthema: der atombau. 2
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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