Chemie erfahren, verstehen, lehren

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1 Chemie erfahren, verstehen, lehren Grundkonzepte der Chemie auf experimenteller Grundlage Ulrich Kölle mit Zeichnungen von Anna Kölle

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3 Beiträge zur Didaktik Ulrich Kölle Chemie erfahren, verstehen, lehren Grundkonzepte der Chemie auf experimenteller Grundlage mit Zeichnungen von Anna Kölle Shaker Verlag Aachen 2010

4 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Copyright Shaker Verlag 2010 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN ISSN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet:

5 Inhaltsverzeichnis Vorbemerkungen 5 Teil I. Entwicklung der Grundbegriffe 1. Kapitel: Der Stoffbegriff der Stoffbegriff Kapitel: Die chemische Reaktion. Verbrennung Oxidation und Reduktion Verbrennen von Kohlenstoff Wasser als Verbrennungsprodukt Verbrennung von Metallen und Reduktion von Metalloxiden Chemisch gebundener Sauerstoff als Oxidationsmitteln Sauerstoffentzug durch unedle Metalle Wasserstoff als Reduktionsmitel Zusammenfassung Kapitel: Säuren, Basen, Salze Vorbemerkungen Säuren und Basen aus Alltagsstoffen Neutralisation Saure Oxide Bestandteile einer Säure Basen aus Metalloxiden Neutralisation und Salzbildung Thermische Spaltung von Salzen in Säure und Base Säure- und Basenverdrängung Kapitel: Proportionengesetze, Molbegriff, Summenformel Proportionengesetze Experimente zu den konstanten Proportionen Das Mol Die Verdoppelung der Elementformeln für gasförmige Elementstoffe Multiple Proportionen Wertigkeit Anwendungen der Stoffmenge, stöchiometrisches Rechnen Kapitel: Ionen und Moleküle Elektrolyte 74

6 5.2 Atomformeln, Faraday-Gesetz Stoffarten Kapitel: Weiterentwicklung des Säure-Base Begriffs Das Konzept von Arrhenius Das Konzept von Brönsted und Lowry Konzentration von H + und OH Neutralisation Ionenkonzentration in neutralem Wasser und Ionenprodukt des Wassers Starke und schwache Säuren Das Brönsted sche Protolysegleichgewicht Hydrolyse von Salzen schwacher Säuren und Basen Puffergemische Von Brönsted zu Lewis, das Lewis sche Säure-Base Konzept Lewissäuren in Wasser Reaktionen in Schmelzen Reaktionen unter Beteiligung der Gasphase Säure-Base-Addukte in nichtwässriger Lösung Kapitel: Redoxreaktionen Oxidation und Reduktion als Ladungsübergang Kopplung von Oxidation und Reduktion - Redoxreaktion Oxidationsstufen(zahlen) Kapitel: Atombau, Periodensystem, Elektronegativität Aufbau des Periodensystems Die kovalente Bindung Ein phänomenologischer Weg zur Elektronegativität 110 Teil II. Vertiefungsthemen 9. Kapitel: Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz Gleichgewichtsreaktionen Temperaturabhängige Gleichgewichte Druckabhängige Gleichgewichte Kapitel: Die Reaktionsgeschwindigkeit - Chemische Kinetik Grundsätzliche Überlegungen 128

7 10.2 Das Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz Messmethoden Schulpraktische Beispiele Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Katalytische Reaktionen Kapitel: Aromatenchemie Elektrophile Substitution Kapitel: Elektrochemie Eine Klärung vorab Elektrolyse Galvanische Elemente - Spannungsreihe Konzentrationsabhängigkeit des Zellpotentials, Nernst-Gleichung Praktische Batterien Brennstoffzellen Kapitel: Kondensation und Hydrolyse Begriffsklärung und Umfang Kondensationsprodukte der p-elemente Säure/Base-Chemie der d-elemente (Übergangsmetalle) 165 Anhang I, Versuche zu den Proportionen 170 Anhang II, Liste der Versuche 190 Stichwortverzeichnis 194

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