Didaktische FWU-DVD. Die Elemente Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff Elemente des Lebens. Klasse 7 10 Klasse

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1 Didaktische FWU-DVD Die Elemente Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff Elemente des Lebens Chemie Biologie Klasse 7 10 Klasse Trailer ansehen

2 Schlagwörter Ammoniak; anorganische Chemie; Atmung; Atom; Atommodell; Biochemie; Chemie; chemische Elemente; chemische Reaktion; chemische Reduktion; chemische Verbindung; chemischer Versuch; Luft; Molekül; Nichtmetall; Oxidation; Periodensystem der Elemente; Redoxreaktion; Sauerstoff; Stickstoff; Stoffwechsel; Teilchen; Überdüngung; Umweltverschmutzung; Verbrennung; Verbrennungsvorgang; Wasser; Wasserstoff Systematik Chemie Biologie Geschichte der Chemie Allgemeine Chemie Arbeitsmethoden, Untersuchungsmethoden Physikalische Chemie Atombau, Periodensystem Anorganische Chemie Elemente; Verbindungen; Redoxreaktionen Biochemie Molekulare Grundlagen der Organismen; Stoffwechselvorgänge Angewandte Chemie Chemie in Alltag und Umwelt Allgemeine Biologie Biochemie 2

3 Zum Inhalt HNO Elemente des Lebens (Kurzfilm 2:30 min) Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff gehören zu den wichtigsten Elementen unserer Umwelt. Zusammen mit Kohlenstoff und Phosphor werden sie häufig als Elemente des Lebens bezeichnet. In diesem Kurzfilm werden ihre Relevanz und ihr Vorkommen anhand vieler Beispiele beleuchtet. Menü Steckbrief Wasserstoff (Kurzfilm / en) Wasserstoff Bau und Eigenschaften (Kurzfilm 3:10 min) Wasserstoff ist das Element mit der geringsten Atommasse und nimmt daher den ersten Platz im Periodensystem der Elemente (PSE) ein. Der Aufbau eines Wasserstoffatoms mit einem positiv geladenen Proton im Kern und einem negativ geladenen Elektron in der Atomhülle wird mithilfe einer Animation anschaulich erklärt. Auch der Aufbau und die Zusammensetzung eines Wassermoleküls werden in Animationen veranschaulicht. Zusätzlich werden alle wichtigen Eigenschaften von Wasserstoff besprochen. Das Element Wasserstoff im PSE () Wasserstoff nimmt im Periodensystem der Elemente den ersten Platz ein. Die zeigt eine exemplarische Darstellung von Wasserstoff im PSE mit Elementsymbol, Ordnungszahl und Atommasse, sowie die Zuordnung zu Serie, Hauptgruppe, Gruppe und Periode. Atommodell Wasserstoff () Wasserstoff besitzt ein positiv geladenes Proton im Atomkern und ein negativ geladenes Elektron in der Atomhülle. Dieser Aufbau wird in der visualisiert. Wasserstoffmolekül () Diese zeigt den Aufbau eines Wasserstoffmoleküls aus zwei Wasserstoffatomen. Wassermolekül () Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, was in dieser anschaulich gezeigt wird. 3

4 Menü Steckbrief Stickstoff (Kurzfilm / en) Stickstoff Bau und Eigenschaften (Kurzfilm 2:50 min) Obwohl unsere Atemluft zu etwa 78 Prozent aus Stickstoff besteht, unterstützt das Element unsere Atmung nicht. Stickstoff ist sehr reaktionsträge. Ein Stickstoffatom besitzt sieben Protonen und sieben Neutronen im Atomkern sowie sieben Elektronen in der Atomhülle, zwei davon in der inneren und fünf in der äußeren Schale. Seine daraus folgende Anordnung im Periodensystem der Elemente (PSE) und seine Eigenschaften werden erklärt und wichtige Anwendungen in der Industrie und Landwirtschaft beschrieben. Das Element Stickstoff im PSE () Die zeigt eine exemplarische Darstellung von Stickstoff im PSE mit Elementsymbol, Ordnungszahl und Atommasse, sowie die Zuordnung zu Serie, Hauptgruppe, Gruppe und Periode. Atommodell Stickstoff () In einem Stickstoffatom befinden sich sieben Protonen und sieben Neutronen im Atomkern und sieben Elektronen in der Atomhülle. Stickstoffmolekül () Die zeigt den Aufbau eines Stickstoffmoleküls aus zwei Stickstoffatomen, die durch eine Dreifachbindung sehr stark aneinander gebunden sind. 4

5 Ammoniakmolekül () In einem Ammoniakmolekül ist ein Stickstoffatom mit drei Wasserstoffatomen verbunden. Menü Steckbrief Sauerstoff (Kurzfilm / en) Sauerstoff Bau und Eigenschaften (Kurzfilm 4:20 min) Neben dem Aufbau von Sauerstoff werden in diesem Kurzfilm die wichtigsten Merkmale des achten Elementes im Periodensystem der Elemente (PSE) besprochen. Ohne Sauerstoff wären die meisten Lebewesen auf der Erde nicht lebensfähig. Er ist außerdem an jeder Form der Verbrennung beteiligt. Zusätzlich wird die Nachweisreaktion mit einem glühenden Holzspan sowie der richtige Umgang mit Gaskartuschen vorgeführt. Das Element Sauerstoff im PSE () Die zeigt eine exemplarische Darstellung von Sauerstoff im PSE mit Elementsymbol, Ordnungszahl und Atommasse, sowie die Zuordnung zu Serie, Hauptgruppe, Gruppe und Periode. Atommodell Sauerstoff () Der Kern eines Sauerstoffatoms enthält acht positiv geladene Protonen und acht Neutronen. Um den Atomkern herum bewegen sich acht negativ geladene Elektronen. Zwei in der inneren Elektronenschale und sechs in der äußeren. Sauerstoffmolekül () In einem Sauerstoffmolekül sind zwei Sauerstoffatome zweifach miteinander verbunden. Dieser Aufbau kann anhand der besprochen werden. Ozon Eine besondere Form des Sauerstoffs (2 en) Ein Ozonmolekül besteht aus drei Sauerstoffatomen. Die erste zeigt diesen Aufbau. Die zweite stellt den Ozon-Sauerstoff-Zyklus in der Atmosphäre dar. 5

6 Schwefelsäure werden reduziert und bilden Wasserstoffmoleküle. Mit dieser Methode wird Wasserstoff allerdings nur in kleinen Mengen gewonnen. In der Industrie stellt man ihn vor allem aus Kohlenwasserstoffen her. Wasserstoff und Sauerstoff Ein explosives Gemisch (Kurzfilm 4:30 min) Vermischt sich gasförmiger Wasserstoff mit Luft oder gar mit reinem Sauerstoff, verbrennen die Gemische explosionsartig. Die Knallgasprobe kann daher als Nachweis von Wasserstoff verwendet werden. Eine Reihe von Experimenten zeigt den richtigen Umgang mit den explosiven Gemischen und die richtige Vorgehensweise bei austretendem Wasserstoff aus einer Apparatur. Durch Experimente wird auch die Entstehung von Wasser bei der Verbrennung von Wasserstoff vor Augen geführt. Wasserstoffsynthese Eine Redox reaktion (Kurzfilm 3:10 min) Im Labor wird gezeigt, wie man durch die Reaktion von verdünnter Schwefelsäure mit Eisen reinen Wasserstoff herstellen kann. Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine Redoxreaktion: Eisenatome werden oxidiert, Protonen aus der Stickstoff Träge, aber wichtig! (Kurzfilm 6:30 min) Stickstoff ist für uns Menschen genauso lebensnotwendig wie Sauerstoff. Wir können Stickstoff aber nicht über die Atemluft aufnehmen, sondern müssen uns über unserer Nahrung mit ihm versorgen. In diese gelangt er mithilfe von Mikroorganismen. Der Stickstoffkreislauf wird in diesem Kurzfilm anschaulich erklärt. Darüber hinaus wird darauf eingegangen, dass Stickstoffverbindungen in jedem Dünger enthalten sind, um das Pflanzenwachstum zu fördern. Bei einer Überdüngung kann das jedoch auch schädlich für Umwelt und Mensch werden. 6

7 Lizenzfreie Bilder Im Arbeitsmaterial stehen 9 lizenzfreie FWU-Bilder zur Verfügung, die bei der Gestaltung eigener Arbeitsmaterialien helfen. Wir weisen darauf hin, dass jede kommerzielle, entgeltliche Nutzung bzw. eine Weitergabe zur kommerziellen Nutzung durch Dritte ausgeschlossen ist. Urheberrechtsvermerke dürfen nicht entfernt werden. Bei Fragen wenden Sie sich bitte an das FWU. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler kennen die Bedeutung der Elemente Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff für das Leben auf der Erde; wissen um Bau und Eigenschaften der Elemente Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff; lernen einfache Nachweisreaktionen für Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff kennen; erhalten einen ersten Einblick in das Prinzip der Verbrennungsreaktionen; lernen die Vielfalt möglicher Sauerstoffverbindungen kennen; wissen, wie sich Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff experimentell gewinnen lassen; verstehen, dass Wasserstoff und Sauerstoff ein explosives Gemisch ergeben können; können nachvollziehen, welche Bedeutung Stickstoff für das Leben von Pflanzen hat; erkennen, dass Stickstoff bei der Düngung eine wichtige Rolle spielt; verstehen die Bedeutung von Sauerstoff bei Verbrennungsreaktionen; differenzieren das ruhige Abbrennen von Wasserstoff von der Knallgasexplosion; unterscheiden positive und negative Eigenschaften der vielfältigen Verbindungen von Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff; können zuordnen, was beim menschlichen Ein- und Ausatmen passiert; üben sich in Medienkompetenz. 7

8 Didaktische Hinweise Die Produktion Die Elemente: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff Elemente des Lebens soll den Schülerinnen und Schülern das grundlegende Fachwissen zu den drei im Titel genannten, für das Leben auf der Erde essenziellen Elementen näherbringen. Dazu werden in einem einführenden Kurzfilm konkrete Beispiele für deren fundamentale Bedeutung genannt. Jedem der drei Elemente Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff wird ein eigener Abschnitt gewidmet, in dem auf deren Bau und Eigenschaften eingegangen wird. In weiteren Filmen geht es um die Knallgasreaktion und die Wasserstoffsynthese. Ebenso steht ein Kurzfilm zur Bedeutung von Stickstoff für den Muskelaufbau und als Düngemittel zur weiteren Vertiefung des Themas zur Verfügung. Die Einsatzmöglichkeiten des Films sind flexibel. So kann der Film sowohl als Einstieg in die Thematik als auch als stückweise Begleitung zu den einzelnen Teilen einer entsprechenden Unterrichtseinheit verwendet werden, oder aber als Abschluss und grundlegende Zusammenfassung der Behandlung des Themas im Unterricht. Begleitet und ergänzt werden die Filme durch fünf Arbeitsblätter. Hier werden einzelne Aspekte des Films wiederholt, sowie weiterführendes Wissen zu im Film nicht angesprochenen Punkten vermittelt. Durch den Erwerb des Fachwissens werden die Schülerinnen und Schüler motiviert, sich näher mit chemiebezogenen Themen auseinanderzusetzen. Die Produktion eignet sich für die Vermittlung folgender Lehrplaninhalte: Bedeutung der Elemente H, N und O für das Leben auf der Erde Bau und Eigenschaften der Elemente H, N und O Nachweisreaktionen für H, N und O und die Vielfalt möglicher Sauerstoffverbindungen Wasserstoff und Sauerstoff können ein explosives Gemisch ergeben Bedeutung von Stickstoff für das Leben von Pflanzen wichtige Rolle des Stickstoffs bei der Düngung Bedeutung von Sauerstoff bei Verbrennungsreaktionen Unterschiede zwischen Zellatmung und Knallgasereaktion positive und negative Eigenschaften der vielfältigen Verbindungen von H, N und O 8

9 Arbeitsmaterial Als Arbeitsmaterial steht Ihnen im ROM- Teil ein umfangreiches Angebot an ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor: Die PDF-Dateien können am PC direkt ausgefüllt oder ausgedruckt werden. Die Word-Dateien können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Ordner Didaktische Hinweise Arbeitsblätter (mit Lösungen) en Filmtexte Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Materialien Hinweise zum Einsatz des Films, der Filmsequenzen, der en, und der ergänzenden Arbeitsmaterialien 1) Verbrennung von Gasen im Gasbrenner 2) Verbrennung von Feststoffen 3) Die Massen von Gasen, Molekülen und Atomen 4) Ammoniumnitrat 5) Gasballons Periodensystem der Elemente Das Element Wasserstoff im PSE (mit /ohne Beschriftung) Atommodell Wasserstoff Wasserstoffmolekül Das Element Stickstoff im PSE (mit /ohne Beschriftung) Atommodell Stickstoff Stickstoffmolekül Ammoniakmolekül Das Element Sauerstoff im PSE (mit /ohne Beschriftung) Atommodell Sauerstoff Sauerstoffmolekül Wassermolekül Ozonmolekül Entstehung von Ozon Filmtexte zu den Kurzfilmen als PDF-Dokument Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien Produktionsangaben zur DVD und zum Film 9

10 Programmstruktur Hauptmenü Die Elemente Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff Elemente des Lebens H, N, O Elemente des Lebens Kurzfilm 2 min Steckbrief Wasserstoff Steckbrief Stickstoff Steckbrief Sauerstoff Wasserstoff und Sauerstoff Ein explosives Gemisch Wasserstoffsynthese Eine Redoxreaktion Stickstoff Träge aber wichtig! Kurzfilm/en Kurzfilm/en Kurzfilm/en Kurzfilm 4 min Kurzfilm 3 min Kurzfilm 6 min Untermenüs Wasserstoff Bau und Eigenschaften Das Element Wasserstoff im PSE Atommodell Wasserstoff Wasserstoffmolekül Wassermolekül Stickstoff Bau und Eigenschaften Das Element Stickstoff im PSE Steckbrief Wasserstoff Kurzfilm 3 min Steckbrief Stickstoff Kurzfilm 3 min Arbeitsmaterial Atommodell Stickstoff Stickstoffmolekül Ammoniakmolekül Arbeitsmaterial Didaktische Hinweise 5 Arbeitsblätter (mit Lösungen) 14 en 9 Lizenzfreie Bilder 7 Filmtexte Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Sauerstoff Bau und Eigenschaften Das Element Sauerstoff im PSE Atommodell Sauerstoff Sauerstoffmolekül Ozon Steckbrief Sauerstoff Kurzfilm 4 min 2 en 10

11 Produktionsangaben Die Elemente: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff Elemente des Lebens (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2016 DVD-Konzept Svenja Weiß DVD-Authoring und Design TV Werk GmbH im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2016 Coverbild FWU Institut für Film und Bild Arbeitsmaterial Dr. Nina Harsch Begleitheft Gerrit Rau, Svenja Weiß Pädagogische Referenten im FWU Daniel Schaub, Svenja Weiß Produktionsangaben zu den Kurzfilmen Die Elemente: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff Elemente des Lebens (7 Kurzfilme) Produktion heureka! film im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2016 Buch Svenja Weiß, Dr. Nina Harsch, Alexander Böhle Regie und Bildgestaltung Alexander Böhle Animationen Markus Krämer Ildico Böhle Schnitt Alexander Böhle Didaktische Fachberatung Dr. Nina Harsch Sprecher Ronald Spiess Ergänzendes Bildmaterial BAYER AG (Kurzfilm Steckbrief Sauerstoff ); Agrartechnik Austria (Kurzfilm Stickstoff Träge aber wichtig! ) Wir bedanken uns bei allen Beteiligten für die freundliche Unterstützung, besonders bei der Universität Würzburg Didaktik der Chemie: Prof. Dr. E. Geidel, Katja Weirauch Vorlesungsvorbereitung: Ingo Ehrensberger Redaktion Svenja Weiß Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2016 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Die Elemente: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff Elemente des Lebens Nichts geht ohne Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Es gäbe keine Luft, kein Wasser, kein Leben. In der Produktion werden die drei Elemente im Periodensystem der Elemente verortet und ihr Aufbau sowie ihre besonderen Eigenschaften mithilfe von anschaulichen Animationen dargestellt. Wichtige Verbindungen und Reaktionen (z. B. Knallgasprobe) werden ebenfalls behandelt. Laufzeit 25 min Klasse 7 13 Sprache Kurzfilme 7 Arbeitsblätter 5 DE en 14 freie Inhalte 9 Kompetenzerwerb: Die Schülerinnen und Schüler kennen die Bedeutung der Elemente Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff für das Leben auf der Erde; wissen um Bau und Eigenschaften der Elemente Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff; lernen einfache Nachweisreaktionen für Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff kennen; verstehen, dass Wasserstoff und Sauerstoff ein explosives Gemisch ergeben können; können nachvollziehen, welche Bedeutung Stickstoff für das Leben von Pflanzen hat. Ausführliche didaktische Hinweise finden Sie im Arbeitsmaterial. Themen Klasse 7 10 Klasse H, N, O Elemente des Lebens Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff: Bau und Eigenschaften Wasserstoff und Sauerstoff Ein explosives Gemisch Wasserstoffsynthese Eine Redoxreaktion Stickstoff Träge, aber wichtig! Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG GEMAFREI FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht ggmbh Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de