Stun­den­ver­lauf

Um­set­zungs­bei­spiel

Der Me­cha­nis­mus der ra­di­ka­li­schen Sub­sti­tu­ti­on am Bei­spiel Brom re­agiert mit Hep­tan Dauer: 2 Un­ter­richts­stun­den

Bil­dungs­plan­be­zug

In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen 3.​2.​2.​1 Qua­li­ta­ti­ve As­pek­te che­mi­scher Re­ak­tio­nen (10) den Me­cha­nis­mus der ra­di­ka­li­schen Sub­sti­tu­ti­on am Bei­spiel der Re­ak­ti­on von Al­ka­nen mit Ha­lo­ge­nen be­schrei­ben

Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

2.1 Er­kennt­nis­ge­win­nung (10) Mo­del­le und Si­mu­la­tio­nen nut­zen, um sich na­tur­wis­sen­schaft­li­che Sach­ver­hal­te zu er­schlie­ßen

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on (4) che­mi­sche Sach­ver­hal­te unter Ver­wen­dung der Fach­spra­che und ge­ge­be­nen­falls mit­hil­fe von Mo­del­len und Dar­stel­lun­gen be­schrei­ben, ver­an­schau­li­chen oder er­klä­ren

Di­dak­ti­sche Hin­wei­se

Vor­kennt­nis­se

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen

• die Knall­gas­pro­be als Nach­weis für Was­ser­stoff be­schrei­ben
• Al­ka­ne als re­ak­ti­ons­trä­ge Stof­fe ein­ord­nen
• Ha­lo­ge­ne als re­ak­ti­ons­freu­di­ge Stof­fe ein­ord­nen
• Mo­le­kül­for­meln mit Va­lenz­struk­tur­for­meln dar­stel­len
• Mo­le­kül­mo­dell­bau­käs­ten zur Dar­stel­lung von Mo­le­kü­len ver­wen­den

Stun­den­zie­le

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen

• den Be­griff der Sub­sti­tu­ti­ons­re­ak­ti­on er­klä­ren
• aus dem Nach­weis von Brom­was­ser­stoff bei der Re­ak­ti­on von Brom mit Hep­tan ab­lei­ten, dass es sich bei die­ser Re­ak­ti­on um den Re­ak­ti­ons­typ einer Sub­sti­tu­ti­on han­delt
• die Re­ak­ti­ons­glei­chung für die Re­ak­ti­on von Brom mit Hep­tan auf­stel­len
• die Re­ak­ti­ons­schrit­te der ra­di­ka­li­schen Sub­sti­tu­ti­on an Hep­tan mit Va­lenz­struk­tur­for­meln dar­stel­len
• den Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­mus der ra­di­ka­li­schen Sub­sti­tu­ti­on an Hep­tan mit Fach­be­grif­fen be­schrei­ben (Star­t­re­ak­ti­on, Ra­di­kal, ho­m­o­ly­ti­sche Spal­tung einer Elek­tro­nen­paar­bin­dung, Ket­ten­re­ak­ti­on, Ab­bruch­re­ak­ti­on)

Stun­den­ver­lauf

Ein­stiegs­im­puls

Ab­bil­dung kon­text­be­zo­gen z.B. Lösch­mit­tel (Halon), Nar­ko­se­mit­tel (Ha­lo­than) (3 min)

Er­ar­bei­tung

Leit­fra­ge

Wie kann man sol­che Stof­fe her­stel­len?

De­mons­tra­ti­ons­ex­pe­ri­ment der Lehr­kraft: Hep­tan re­agiert mit Brom (2 Er­len­mey­er­kol­ben); einer be­lich­tet und der an­de­re mit Alu­fo­lie licht­dicht um­wi­ckelt

Be­ob­ach­tun­gen beim be­lich­te­ten Kol­ben nen­nen und no­tie­ren

Ar­beits­auf­trag zum De­mo­ex­pe­ri­ment

Be­grün­de an­hand der Be­ob­ach­tun­gen, dass es sich hier­bei um eine che­mi­sche Re­ak­ti­on han­delt.

Baue aus dem Mo­le­kül­bau­kas­ten je ein Mo­dell der bei­den Edukt­mo­le­kü­le und stel­le eine Hy­po­the­se zu den mög­li­chen Re­ak­ti­ons­pro­duk­ten auf. (Hin­weis: die Koh­len­stoff­ket­te des Hep­tan-Mo­le­küls bleibt er­hal­ten)

Hy­po­the­sen

Sam­meln der Hy­po­the­sen

Ex­pe­ri­men­tel­le Über­prü­fung der Hy­po­the­sen durch Nach­weis des gas­för­mi­gen Re­ak­ti­ons­pro­dukts (Knall­gas-Probe ne­ga­tiv; Ein­lei­ten des Gases in Was­ser: Nach Zu­ga­be von Uni­ver­sa­lin­di­ka­tor Far­bän­de­rung; Ver­gleich mit Blind­pro­ben; Bro­mid-Ionen-Nach­weis mit Sil­ber­ni­trat­lö­sung)

Er­geb­nis­si­che­rung

Auf­stel­len der Re­ak­ti­ons­glei­chung

De­fi­ni­ti­on der Sub­sti­tu­ti­ons­re­ak­ti­on

ca. 30 min

Im­puls

Ent­fer­nen der Alu­fo­lie vom Er­len­mey­er­kol­ben 2

Bräun­li­che Lö­sung – keine Ent­fär­bung

Er­ar­bei­tung

Leit­fra­gen

Wel­che Funk­ti­on hat das Licht bei die­ser Re­ak­ti­on (Im­puls: Auf­be­wah­rung Hep­tan – Klar­glas und Brom – Braun­glas)?

In wel­chen Teil­schrit­ten läuft die Re­ak­ti­on ab?

Er­ar­bei­tungs­pha­se 1 – im Un­ter­richts­ge­spräch

Ho­m­o­ly­ti­sche Bin­dungs­spal­tung des Brom-Mo­le­küls (Star­t­re­ak­ti­on).

Ein­füh­rung des Be­griffs Ra­di­kal

Er­ar­bei­tungs­pha­se 2 – Ar­bei­ten mit der AR

Die Funk­ti­on des Lichts und der Me­cha­nis­mus der ra­di­ka­li­schen Sub­sti­tu­ti­on an Hep­tan wer­den mit den AR-Ani­ma­tio­nen auf Sym­bol- und Teil­chen­ebe­ne (Ar­beits­blatt) er­ar­bei­tet. Mit Hilfe der AR-Ani­ma­tio­nen no­tie­ren die Schü­le­rin­nen und Schü­ler zu­nächst die ein­zel­nen Schrit­te der Sub­sti­tu­ti­on. Sie nut­zen dazu Va­lenz­strich­for­meln. Zur Be­schrei­bung die­ser ein­zel­nen Schrit­te wird den Schü­le­rin­nen und Schü­lern eine Be­griffs­lis­te als Hilfe auf den Zapp­codes vor­ge­ge­ben.

Ar­beits­blatt mit Be­griffs­lis­te: - die Be­grif­fe dür­fen mehr­mals ver­wen­det wer­den

Schritt 1: Star­t­re­ak­ti­on, Licht, ho­m­o­ly­ti­sche Spal­tung, Brom-Ra­di­ka­le

Schritt 2: Ket­ten­re­ak­ti­on, Al­kyl­ra­di­kal, Brom­was­ser­stoff-Mo­le­kül, Brom-Mo­le­kül, Brom­hep­tan-Mo­le­kül, Brom-Ra­di­kal

Schritt 3: Ab­bruch­re­ak­ti­on, Ra­di­ka­le, Elek­tro­nen­paar­bin­dung

Er­geb­nis­si­che­rung

Die Er­geb­nis­über­prü­fung der Be­schrei­bung er­folgt im Un­ter­richts­ge­spräch, die Er­geb­nis­se wer­den z.B. mit der Do­ku­men­ten­ka­me­ra pro­ji­ziert, ver­gli­chen und ge­ge­be­nen­falls er­gänzt.

Ma­te­ria­li­en

In­fo­blatt Re­ak­ti­ons­ty­pen der or­ga­ni­schen Che­mie (mit Auf­ga­ben)

Ar­beits­blatt mit Zapp­code