VORANSICHT I/B. Atombau und Atommodelle ein Stationenzirkel. Hintergrundwissen. Hinweise zur Didaktik und Methodik. Martina Grosty, Berlin

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1 1 von 18 und Atommodelle ein Stationenzirkel Martina Grosty, Berlin Niveau: Dauer: Sek. I 3 Unterrichtsstunden (Stationenlernen) Bezug zu den KMK-Bildungsstandards Fachwissen: Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Bau von Atomen mithilfe verschiedener Modelle, die sich im Laufe der Geschichte entwickelt haben. Des Weiteren sollen sie erkennen, dass Modelle nur Hilfsvorstellungen sind, die ihre Grenzen haben. Erkenntnisgewinnung: Die Schülerinnen und Schüler überprüfen die Vermutungen an einzelnen Stationen. Kommunikation: Vorstellung der Arbeitsergebnisse gegenüber der Lehrkraft und den Mitschülerinnen und Mitschülern Der Beitrag enthält Materialien für: ü Mindmapping ü Stationenlernen ü Wortsuchrätsel ü verschiedene Methodenwerkzeuge Hintergrundwissen Die Themen und Atommodelle stellen Schwerpunkte in der Chemie dar. Der Lernzirkel ist in erster Linie eine Möglichkeit, den Aufbau eines Atoms aus Kern und Hülle auf spielerische Weise zu wiederholen und zu festigen. Hinweise zur Didaktik und Methodik Die Schüler sollen diese Stationenarbeit in Einzel- bzw. Partnerarbeit durchlaufen. Die Reihenfolge der Stationen ist völlig beliebig. Die einzelnen Stationen bedürfen eines unterschiedlichen Zeitumfangs. Für besonders schnelle Schüler stehen die Stationen 6 und 7 optional zur Verfügung, die ansonsten auch als Hausaufgabe bzw. Lernzielkontrolle eingesetzt werden können. Den Schülern wird die Vorgabe gegeben, dass sie alle Stationen innerhalb von drei Unterrichtsstunden bearbeiten sollen. Sie sollen den Arbeitsfortgang auf dem Protokollblatt insofern dokumentieren, dass sie jeweils das Datum der Bearbeitung eintragen. Zu Beginn des Unterrichts werden kurz die Prinzipien eines Stationenlernens erklärt und der zeitliche Bearbeitungsrahmen abgesteckt. Stationenlernzirkel Laufzettel zu den Stationen (M 1) Der Laufzettel macht auf die bevorstehenden Stationen neugierig und dient sowohl als Orientierung für die bereits durchgeführten Stationen als auch für die Ergebnissicherung. Die Gruppen beschäftigen sich in freier Zeiteinteilung mit den vorgegebenen Stationen. Checkliste zum Stationenlernen (M 2) Die Checkliste enthält detaillierte Anweisungen für die Schüler. Es werden ihnen die einzelnen geforderten Arbeitsschritte aufgezeigt.

2 4 von und Atommodelle ein Stationenzirkel M 1 Laufzettel zu den Stationen Stationsnummer / Stationstitel Stationsbeschreibung Station bearbeitet? Zeitdauer für die Bearbeitung (Datum / Zeit) Stationsfazit Anregung / Kritik Bitte ankreuzen! Station 1 Domino Ihr führt dieses Domino in Partnerarbeit durch.... Station 2 Atommodell Domino Station 3 Lückentext Station 4 Klammerkarte Ihr führt dieses Domino in Partnerarbeit durch. Diese Station wird als Einzelarbeit durchgeführt. Die Kontrolle kann danach selbstständig erfolgen. Diese Station wird als Einzelarbeit durchgeführt. Die Kontrolle kann danach selbstständig erfolgen. Station 5 Kettenquiz Station 6 (optional) Wortsuchrätsel Station 7 (optional) Mindmap Ihr führt dieses Quiz in einer Gruppe von vier Personen durch. Eine Station zum Raten, Wissen wiedergeben, Knobeln, Spaßhaben, sich konzentrieren und... nur nicht aufgeben! Bitte in Einzelarbeit! Fertige eine Mindmap zum Thema und Atommodelle an. Bitte in Einzelarbeit!

3 6 von und Atommodelle ein Stationenzirkel Station 1 Rund um den ein Domino Mischt die Dominokärtchen und verteilt sie gleichmäßig an die beiden Spieler (jeder bekommt 11 Kärtchen). Auf den Kärtchen sind zum Thema jeweils eine Frage und eine Antwort angegeben. Der Spieler, der in seinen Karten die Startkarte indet, beginnt das Spiel. Vergleicht euer Ergebnis mit der Lösung am Pult! Kontrolliert am Ende nochmals die Zahl der Kärtchen (es müssen 22 sein) und bringt dann bitte alles zurück an seinen Platz! START elektrisch negativ Welche Elementarteilchen beinden sich im Atomkern? Warum heißt das Neutron so? Protonen und Neu tronen Weil es elektrisch neutral ist. Wie ist die elektrische Ladung von β-teilchen? Nennt drei Elemente der V. Hauptgruppe! z. B. Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon, Bismut Welches Element- Ion kann auch als Proton bezeichnet werden? das Wasserstofion Was sind α-teilchen? zweifach positiv geladene Heliumkerne Anderer Begriff für β-teilchen? Elektronen Welcher Forscher beschoss Goldfolie mit α-strahlen? Ernest Rutherford Welchen Energiebetrag muss man aufbringen, um ein Elektron aus der Atomhülle zu entfernen? Ionisierungsenergie Zustand eines Teilchens mit 8 (Ausnahme 2) Valenzelektronen?

4 7 von 18 Edelgaskoniguration Wo im Atom beinden sich Elektronen? Atomhülle Was besagt die Kernladungszahl? Anzahl der Protonen im Atomkern Was ist ein Kation? positiv geladenes Ion Welche Elemente stehen im PSE in der gleichen Periode? Elemente mit Valenzelektronen auf derselben Schale Teilchen versuchen durch Aufnahme oder Abgabe von Elektronen, 8 Elek tronen auf der Außenschale zu erreichen. Welche physikalische Größe entscheidet, zu welchem Element ein Atom gehört? Wie ist der Atomkern geladen? Die Anzahl der Protonen im Kern (= Kernladungszahl) elektrisch positiv Deinition der Oktettregel? Was ist ein Anion? negativ geladenes Teilchen Welche Elemente gehören zur gleichen Hauptgruppe im PSE? Elemente mit der gleichen Anzahl an Valenzelektronen Was sind Isotope? Atome gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neu tronenzahl Wie viele Hauptgruppen gibt es im Periodensystem? Es gibt 8 Hauptgruppen. ENDE

5 9 von 18 Station 3 Wähle richtig! Ein Lückentext zum Aufgabe: Setzt die folgenden Begriffe an der richtigen Stelle im Text ein: Atomhülle Atomkern Atomkern Atommasse Edelgaskoniguration Elektronen Elek tronenabgabe Elektronenaufnahme Elementarteilchen Energiestufen Isotope negativ Neutronen Nukleonenzahl Protonen Rutherford unterschiedliche Valenzelektronen Nach dem Kern-Hülle-Modell von ist ein Atom aus einem und einer aufgebaut. Der 3 Atomkern ist sehr klein, positiv geladen und enthält fast die gesamte 6 9 ; die Atomhülle ist nahezu massefrei, in ihr beinden sich die geladenen. Atome sind aus aufgebaut. Den bilden positiv geladene und ungeladene, die Atomhülle besteht aus negativ geladenen Elektronen. eines Elements besitzen aufgrund ihrer gleichen Elektronen- und Protonenzahl gleiche chemische Eigenschaften und gleiches Reaktionsverhalten. Isotope eines Elements besitzen aber eine Anzahl an Neutronen. Deshalb unterscheiden sie sich in der Nach dem Atommodell von Bohr beinden sich die Elektronen eines Atoms in der Atomhülle auf festgelegten. Als werden die Elektronen der jeweils höchst besetzten Energiestufe eines Atoms bezeichnet. Sie bestimmen das chemische Reaktionsverhalten eines Atoms. 18 In chemischen Reaktionen erreichen Atome durch oder die stabile.

6 10 von und Atommodelle ein Stationenzirkel Station 4 Entscheide dich! Eine Klammerkarte zum Anleitung zur Bearbeitung der Klammerkarte r Im rechten Bereich der Karte ist ein Feld, welches leer ist. Bearbeite die Karte und entscheide, welche der drei Antworten richtig ist/sind. Befestige an dem entsprechenden Feld/den entsprechenden Feldern eine Büroklammer am Rand. r Wenn du jedem richtigen Feld eine Klammer zugeordnet hast, drehst du die Klammerkarte um. r Die grauen Felder auf der Rückseite ermöglichen dir die Selbstkontrolle. r Wenn die grauen Felder mit den Klammern übereinstimmen, ist alles richtig. Wenn nicht, dann nimmst du die Klammer ab, drehst die Karte um und bearbeitest die betreffende Aufgabe noch einmal. r Wenn alles richtig ist, überträgst du die Lösung, z. B. in Form einer Tabelle oder eines kurzen zusammenfassenden Textes, in deine Mappe bzw. auf deinen Arbeitszettel. Achtung: Es können mehrere Antworten richtig sein! Viel Spaß und viel Erfolg!

7 11 von 18 Befestige an jedes richtige Feld auf der rechten Seite eine Büroklammer! Welche Strahlung verwendete Rutherford für seinen Streuversuch? Mit diesen Teilchen beschoss er eine ca Atomschichten dicke Er beobachtete dabei, dass positiv geladene α-strahlen negativ geladene α-strahlen positiv geladene β-strahlen Bleifolie Goldfolie PVC-Folie alle Teilchen abgelenkt wurden Aus dem Versuchsergebnis schloss er, dass ein Atom Weiterhin folgerte er, dass der Atomkern Weil Atome elektrisch neutral sind, muss die Atomhülle fast alle Teilchen ungehindert durchkamen kein Teilchen abgelenkt wurde einen riesigen Kern besitzt aus nahezu leerem Raum besteht einen Atomkern und eine Atomhülle besitzt positiv geladen ist negativ geladen ist keine Ladung besitzt negativ geladen sein Positiv geladene Elementarteilchen nennt man keine Ladung besitzen positiv geladen sein Neutronen Elektronen Protonen Damit Protonen sich nicht gegenseitig abstoßen, beinden sich im Kern weitere Elementarteilchen, die Die Atommasse berechnen wir aus der Summe der Masse von Positronen Leptronen Neutronen Elektronen und Protonen Neutronen und Protonen Neutronen und Elektronen Wenn ein Atomkern einen Durchmesser von 5 mm hätte, dann hätte das Atom insgesamt einen Durchmesser von 5 cm 50 m 5 km

8 17 von 18 Erläuterungen und Lösungen Erläuterung (M 1) Vor Beginn des Lernzirkels sollte mit den Schülern verabredet werden, wie viel Zeit ihnen zur Verfügung steht. Erläuterungen (Station 1) und (Station 2) Die Dominokarten werden laminiert (wenn möglich) und wie angegeben auseinander geschnitten. Drucken Sie jedes Domino auch jeweils einmal für sich aus und lassen Sie es, ohne es zu zerschneiden, vorn am Pult als Lösung liegen. Erläuterung (Station 3) In dem vorliegenden Fachtext sind fachdidaktische Lücken eingebaut. Es wird so die Anwendung neuer Fachtermini geübt. Der Schwierigkeitsgrad lässt sich durch Vorgabe der einzusetzenden Teile variieren: Es besteht die Möglichkeit, die Lückenwörter im oberen Teil des Arbeitsbogens zu löschen (im Word-Dokument auf CD 48). Damit wird das Ausfüllen natürlich schwieriger. Lösung (Station 3) Nach dem Kern-Hülle-Modell von Rutherford ist ein Atom aus einem Atomkern und einer Atomhülle aufgebaut. Der Atomkern ist sehr klein, positiv geladen und enthält fast die gesamte Atommasse; die Atomhülle ist nahezu massefrei, in ihr befinden sich die negativ geladenen Elektronen. Atome sind aus Elementarteilchen aufgebaut. Den Atomkern bilden positiv geladene Protonen und ungeladene Neutronen; die Atomhülle besteht aus negativ geladenen Elek tronen. Isotope eines Elements besitzen aufgrund ihrer gleichen Elektronen- und Protonenzahl gleiche chemische Eigenschaften und gleiches Reaktionsverhalten. Isotope eines Elements besitzen aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen. Deshalb unterscheiden sie sich in der Nukleonenzahl. Nach dem Atommodell von Bohr befinden sich die Elektronen eines Atoms in der Atomhülle auf festgelegten Energiestufen. Als Valenzelektronen werden die Elektronen der jeweils höchst besetzten Energiestufe eines Atoms bezeichnet. Sie bestimmen das chemische Reaktionsverhalten eines Atoms. In chemischen Reaktionen erreichen Atome durch Elektronenabgabe oder Elektronenaufnahme die stabile Edelgaskonfiguration. Erläuterung (Station 4) Fragen und Antworten werden 2-seitig kopiert oder zusammengeklebt (Vorder- und Rückseite deckungsgleich zusammenkleben) und laminiert (wenn möglich). Pro Gruppe (am besten als Partnerarbeit) werden 20 Büroklammern benötigt (ersatzweise kleine Wäscheklammern). Erläuterung (Station 5) Die Teamkarten werden kopiert und zusammengeklebt (Vorder- und Rückseite deckungsgleich zusammenkleben), laminiert (wenn möglich) und wie angegeben auseinander geschnitten.