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SV und Un­ter­richts­gang am Bei­spiel Tol­lens-Probe und Fehling-Probe

Bil­dungs­plan­be­zug

In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

3.4.4 Na­tur­stof­fe

(17) die ko­or­di­na­ti­ve Bin­dung am Bei­spiel von Nach­weis­re­ak­tio­nen in der Na­tur­stoff­che­mie als Wech­sel­wir­kung zwi­schen Me­tall-Kat­io­nen und Teil­chen mit frei­en Elek­tro­nen­paa­ren be­schrei­ben (TOL­LENS-Probe oder BE­NE­DICT-Probe, Bi­uret-Re­ak­ti­on)

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

Un­ter­richts­gang - Hin­wei­se für die Lehr­kraft

Die Ver­su­che sind ge­eig­net, um an ein­fa­chen, kon­text­be­zo­ge­nen Bei­spie­len (Nach­weis von Na­tur­stof­fen – Mo­no­sac­cha­ri­de und Pro­te­ine) den Auf­bau von Kom­plex­ver­bin­dun­gen und die ko­or­di­na­ti­ve Bin­dung über­blicks­ar­tig zu er­klä­ren. Laut Bil­dungs­plan geht es hier le­dig­lich um ein Grund­ver­ständ­nis der ko­or­di­na­ti­ven Bin­dung. An eine ver­tief­te Be­hand­lung im Rah­men einer Un­ter­richts­ein­heit Kom­plex­che­mie ist nicht ge­dacht.

In den Schü­ler­ver­su­chen wird im Prin­zip eine Tol­lens-Probe und eine Fehling-Probe nach­voll­zo­gen, wobei der Fokus jetzt nicht auf der Re­dox­re­ak­ti­on liegt, son­dern die Bil­dung der Kom­plex-Ionen in den Nach­weis­re­agen­zi­en in den Mit­tel­punkt ge­rückt wird.

Spä­ter im Un­ter­richts­gang beim Thema Pro­te­ine / Bi­uret-Re­ak­ti­on kann der As­pekt ko­or­di­na­ti­ve Bin­dung im Sinne eines spi­ral­cur­ri­cu­lä­ren An­sat­zes auf­ge­grif­fen und er­wei­tert wer­den.

Vor­schlag: 1.​Ver­such 1 Her­stel­lung des Nach­weis­re­agen­zes für die TOL­LENS-Probe

Nach der TOL­LENS-Probe von Glu­co­se (Ver­sil­bern eines Re­agenz­gla­ses) kann Ver­such 1 durch­ge­führt wer­den, um die Lös­lich­keit von Sil­ber-Ionen und von Diamm­in­sil­ber(I)-Ionen in al­ka­li­scher Lö­sung zu ver­glei­chen.

Am Bei­spiel des ein­fach ge­bau­ten Diamm­in­sil­ber(I)-Ions kann jetzt der grund­le­gen­de Auf­bau eines Kom­ple­xes und die ko­or­di­na­ti­ve Bin­dung ein­ge­führt wer­den.

Schwer­punk­te dabei sind

  • Be­grif­fe Zen­tral­teil­chen und Li­gand
  • ko­or­di­na­ti­ve Bin­dung (ein­fa­che Mo­dell­vor­stel­lung: be­son­de­re Art von Elek­tro­nen­paar­bin­dung, bei der der Li­gand beide Elek­tro­nen zur Ver­fü­gung stellt: Als Li­gan­den eig­nen sich also Teil­chen mit frei­en Elek­tro­nen­paa­ren)
  • Ko­or­di­na­ti­ons­zahl als An­zahl der ko­or­di­na­ti­ven Bin­dun­gen am Zen­tral­teil­chen
  • For­meldar­stel­lun­gen und Be­nen­nung

2. Fehling I Lö­sung ent­hält Te­traaqua­kup­fer(II)-Ionen

Am Bei­spiel des Te­traaqua­kup­fer(II)-Ions in der durch diese Ionen be­ding­ten ty­pi­schen hell­blau­en Lö­sung wird ein wei­te­res Bei­spiel für einen ein­fach auf­ge­bau­ten Kom­plex dis­ku­tiert. Neben der Ver­än­de­rung der Lös­lich­keit kann hier Far­big­keit als eine wei­te­re Ei­gen­schaft von Kom­plex­ver­bin­dun­gen ge­zeigt wer­den.

Die For­meldar­stel­lung und Na­mens­ge­bung kann an einem wei­te­ren ein­fa­chen Bei­spiel (dies­mal mit der Ko­or­di­na­ti­ons­zahl 4) ein­ge­übt wer­den.

3. Ver­such 2 Her­stel­lung des Nach­weis­re­agen­zes für die FEHLING-Probe

Die beim An­set­zen der FEHLING-Lö­sung aus Fehling I und Fehling II sicht­ba­re Bil­dung von schwer­lös­li­chem Kup­fer­hy­droxid und an­schlie­ßen­de Lö­sung durch Kom­ple­xie­rung der Kup­fer-Ionen kann im Prak­ti­kum in Ein­zel­schrit­ten nach­voll­zo­gen und an­schlie­ßend er­klärt wer­den. Am Bei­spiel der Struk­tur des Tar­trat-Ions kann in Ver­knüp­fung mit einer klei­nen No­men­kla­tur­übung dis­ku­tiert wer­den, in­wie­weit die­ses Teil­chen sich als Li­gand eig­net.

4. Ci­trat-Ionen als Li­gan­den im Be­ne­dict-Re­agenz

Der Ver­gleich des Tar­trat-Ions mit dem Ci­trat-Ion knüpft die Ver­bin­dung zur Be­ne­dict-Probe. Auch hier kön­nen wie­der die struk­tu­rel­len Vor­aus­set­zun­gen eines Teil­chens zur Eig­nung als Li­gand dis­ku­tiert wer­den.

Wei­ter­füh­rung in der Che­mie der Pro­te­ine

Die Bi­uret-Probe greift das zum Thema Kom­plex­ver­bin­dun­gen Ge­lern­te wie­der auf. Hier kann das Wis­sen um die Be­deu­tung der Be­grif­fe Che­lat­kom­plex und mehr­zäh­ni­ge Li­gan­den er­wei­tert wer­den.

Falls Sie das Thema Na­tur­stof­fe vor dem chem. Gleich­ge­wicht be­han­deln

Ein wei­te­res Bei­spiel, bei dem Grund­kennt­nis­se zur ko­or­di­na­ti­ven Bin­dung wie­der­holt wer­den kön­nen, ist der

Tri­thio­cya­na­to­ei­sen(III) - Kom­plex For­mel: [Fe(SCN)3]

be­kannt aus dem im Kon­text chem. Gleich­ge­wicht sehr in­ter­es­san­ten „Thea­ter­blut­ver­such“. Dies setzt eine ent­spre­chen­de Rei­hen­fol­ge der Un­ter­richts­ein­hei­ten vor­aus, die vom Bil­dungs­plan nicht vor­ge­schrie­ben wird.

Schreib­wei­sen

Diamm­in­sil­ber(I)-Ion [Ag(NH3)2]+

Strukturformle Diamminsilber(I)-Ion

Te­traaqua­kup­fer(II)-Ion [Cu(H2O)4]2+

Strukturformel Tetraaquakupfer(II)-Ion

Un­ter­richts­gang: Her­un­ter­la­den [docx][352 KB]

Un­ter­richts­gang: Her­un­ter­la­den [pdf][583 KB]