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Vorwort

Das Vorwort stellt eine Anleitung zur Bearbeitung des Programms für die Lernenden dar, erklärt den Aufbau der Seiten sowie die verwendeten Buttons und betont besonders die Eigenverantwortlichkeit bei der Arbeit mit dem Programm.

1. Geschichtliche Entwicklung des Kern-Hülle-Modells

In Anknüpfung an die in Klasse 9 erworbene Atomvorstellung Demokrits und Daltons von Atomen als unteilbaren Teilchen führt die Entwicklung des Atombegriffs über die Entdeckung der Radioaktivität (hier sollen die Schülerinnen und Schüler eine erste Internet-Recherche - bei Bedarf unter Zuhilfenahme einer Übersichtsseite von Suchmaschinen - durchführen; siehe "Zusatzinformationen") zur Hypothese Rutherfords vom natürlichen Zerfall instabiler Atome. Daran schließt sich die problemorientierte Erforschung des Aufbaus des Rutherfordschen Streuversuchs und die Deutung der Beobachtungen dieses Versuchs an. Die Herleitung des Kern-Hülle-Modells Rutherfords wird durch quantitative Betrachtungen bezüglich der Größe und der Masse eines Atoms abgerundet. Eine Linkliste mit den wichtigsten Begriffen und Namen dient der Wiederholung vor der Überprüfung des Wissens in einem Abschlusstest.

2. Der Atomkern

Dieser Programmteil beginnt mit einer Betrachtung der Elementarteilchen - qualitativ und quantitativ und immer in Beziehung zum Atomkern und dem gesamten Atom. Ihre Kenntnis stellt die Voraussetzung für das Verständnis des Atomaufbaus dar und ermöglicht die Herstellung des Zusammenhangs zum Periodensystem (PSE). Um das Interesse der Lernenden am PSE zu wecken, werden Sie über einen Link zu einer Übersichtsseite von Periodensystemen geleitet (siehe "Zusatzinformationen"), wo die Elemente in unterschiedlichster Darstellung - auch in einem Kunst- und Wissenschaftsprojekt sowie in Comics - angeordnet sind. Die Hinführung zum Begriff des Isotops beginnt mit einer Daten-Recherche in einem ausgewählten Periodensystem und erfolgt unter dauernder Wiederholung und Einübung der gelernten Fachbegriffe, auch mithilfe von grafischen und modellhaften Darstellungen. Letztendlich werden die Schülerinnen und Schüler mit dem PSE bei einer erneuten Recherche zur Berechnung des gebrochenen Werts der relativen Atommasse eines Mischelements vertraut. Für besonders interessierte Schülerinnen und Schüler und zur weiteren Förderung der Motivation ist der Exkurs am Ende des Kapitels zur Radiokarbonmethode ("Ötzi") gedacht. Auch bilden eine Linkliste mit den wichtigsten Begriffen und Namen zur Überprüfung des Wissens und ein kurzer Test den Abschluss.

3. Die Atomhülle

Hier erarbeiten sich die Lernenden verschiedene Modelle. Unter energetischen Gesichtspunkten wird die Verteilung der Elektronen in der Atomhülle mithilfe von Gedankenversuchen abgeleitet. Das Energiestufen-Modell ist - nach Einführung der Begriffe Ion, Ionisierung und Ionisierungsenergie und unter zu Hilfenahme von Blockdiagrammen - das Ergebnis dieser Überlegungen. Auch hier wird wieder der Bezug zur Stellung der Elemente im PSE hergestellt. Das Schalenmodell ist das Ergebnis der Verknüpfung von Überlegungen zum Energiestufen-Modell mit der räumlichen Verteilung von Elektronen. Qualitativ und quantitativ wird der Bezug zum PSE hergestellt. Ein Vergleich der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten von Schülerinnen und Schülern mit denen von Elektronen leitet zur Heisenbergschen Unschärferelation über, die - je nach Interesse - auf einer Zusatzseite untersucht werden kann. Am Ende schließt sich der Kreis der Betrachtungen durch das Kugelwolkenmodell, das als verbessertes Schalenmodell das Ergebnis der Verknüpfung von Orbitalen mit Energiestufen darstellt - ergänzt durch eine Betrachtung der Änderung der Atomradien im PSE.

Informationen zur Autorin

Ulrike Weyrauther unterrichtet Chemie und Biologie (Sekundarstufe I/II) am Werner-Heisenberg-Gymnasium in Weinheim/Bergstraße