Echt extrem! Die Elementfamilie der Alkalimetalle

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1 Atombau und Periodensystem 4. Alkalimetalle (Kl. 8/9) 1 von 32 Echt extrem! Die Elementfamilie der Alkalimetalle Tobias Dunst, Kißlegg Manege frei für die Elementfamilie der Extreme! In dieser Unterrichtsreihe erforschen Ihre Schüler in spannenden Versuchen die besonderen Eigenschaften der Alkalimetalle. Dabei entwickeln die Lernenden selbstständig einen Versuch zum Auffangen des bei der Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser entstehenden Wasserstoffs und lernen im Stationenlernen die Flammenfärbung der Alkalimetalle kennen. Mit einem Bingospiel zu den Alkalimetallen! Das Wichtigste auf einen Blick Legt man ein Natriumstückchen auf feuchte Papierschiffe, gehen diese in Flammen auf. So können Sie einen spannenden Einstieg gestalten. Foto: Tobias Dunst Klasse: 8/9 Dauer: 5 Stunden Kompetenzen: Die Schüler können die Elemente der Alkalimetalle nennen und ihre typischen Stoffeigenschaften beschreiben. können die Abläufe bei der Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser erläutern und erklären. sind in der Lage, geeignete Versuche zur Überprüfung von Vermutungen und Hypothesen zu planen. Versuche: Lithium, Natrium und Kalium unter der Lupe (SV/LV) Reaktionen von Lithium, Natrium und Kalium mit Wasser (SV/LV) Um welches Gas handelt es sich? (SV) Verräterische Flammenfarben (SV) Übungsmaterial: Was hast du über Natrium gelernt? Ein Quiz Jetzt weiß ich s! Die Elementfamilie der Alkalimetalle Alkalimetalle-Bingo ( )

2 6 von Alkalimetalle (Kl. 8/9) Atombau und Periodensystem Die Einheit im Überblick V = Vorbereitung FO = Folie AB = Arbeitsblatt D = Durchführung SV = Schülerversuch LEK = Lernerfolgskontrolle VP = Versuchsprotokoll LV = Lehrerversuch TK = Tippkarte = Zusatzmaterial auf CD Stunde 1: M 1 (FO) LV D: 3 10 min M 2 (AB) LV D: 10 min M 3 (LEK) Natrium unter der Lupe Freibeuter der Meere! Freibeuter der Meere! Reaktion von Natrium mit Wasser (Teil 1) 2 Schiffchen aus Filterpapier 2 erbsengroße Stückchen entrindetes Natrium Versuchsprotokoll: Freibeuter der Meere! Reaktion von Natrium mit Wasser (Teil 2) 1 Schutzbrille 1 erbsengroßes Stück Natrium 1 Glaswanne mit Universalindikatorlösung Was hast du über Natrium gelernt? Ein Quiz 1 Glaswanne mit Wasser 1 Schutzbrille evtl. 1 Flexkamera 3 Kabel mit Klemmen 1 Glühlampe mit Sockel 1 Batterie Stunde 2: M 4 (SV) D: 10 min M 5 (VP) Lithium Erforschung eines unbekannten Elements Lithium Erforschung eines unbekannten Elements Arbeitsmaterial pro Gruppe: 4 Schutzbrillen 1 Uhrglas 1 Reagenzglasständer 1 großes Reagenzglas 1 Pinzette 1 Batterie 3 Kabel mit Klemmen 1 Glühlampe mit Sockel 1 Stück Lithium Wasser 1 Spritzlasche Universalindikator 1 Packung Streichhölzer Versuchsprotokoll: Lithium Erforschung eines unbekannten Elements M 6 (TK) Tippkarten zum Versuchsprotokoll M 5 (Teil 1)

3 Atombau und Periodensystem 4. Alkalimetalle (Kl. 8/9) 7 von 32 Stunde 3: M 7 (SV) D: 10 min Ein unbekanntes Gas auffangen und identiizieren Um welches Gas handelt es sich? Arbeitsmaterial pro Gruppe: 4 Schutzbrillen 1 großes Becherglas/Glaswanne 1 Reagenzglas 1 Zündholz/1 Kerze M 6 (TK) Tippkarten zu Schülerversuch M 7 (Teil 2) M 8 (VP) 1 Pinzette 1 Stück Lithium Wasser Versuchsprotokoll: Um welches Gas handelt es sich? 1 Spritzlasche Universalindikator Stunde 4: M 9 (AB/LV) D: 5 min M 10 (AB) Lithium Erforschung eines unbekannten Elements Chemische Verwandtschaften die Alkalimetalle 1 Schutzbrille, 1 Paar Schutzhandschuhe, 1 Labormantel 2 Glaswannen mit Universalindikatorlösung 1 Reagenzglas mit Stopfen Spülmittel 1 engmaschiges Drahtnetz 1 Messer 3 Kabel mit Klemmen 1 Glühlampe mit Sockel 1 Batterie 1 Pinzette 1 Flasche Natrium 1 Flasche Kalium Wasser 1 Spritzlasche Universalindikator 1 Glimmspan 1 Feuerzeug Jetzt weiß ich s! Die Elementfamilie der Alkalimetalle Stunde 5: M 11 (Text) M 12 (AB) M 13 (SV) D: 15 min (AB) (LEK) Verräterische Flammenfarben Verräterische Flammenfarben Einstiegsgeschichte Verräterische Flammenfarben Kärtchen zum Stationenlernen Verräterische Flammenfarben Versuchsplanung 1 Folienstift (Station 3) Arbeitsmaterial pro Gruppe: 2 4 Schutzbrillen 3 Uhrgläser 1 Magnesiastäbchen 1 Gasbrenner Ein Skandal wird öffentlich! Alkalimetalle-Bingo wer gewinnt die Runde? 1 Cobaltglas Lithiumchlorid Natriumchlorid Kaliumchlorid Wasser (Spritzlasche) Minimalplan Die Zeit ist knapp? Dann verkürzen Sie die Einheit auf 4 Stunden, indem Sie Versuch M 7 und das dazugehörige Versuchsprotokoll M 8 weglassen und diesen Versuch (so wie er in der vierten Stunde vorgesehen ist) nur als Lehrerversuch durchführen.

4 8 von Alkalimetalle (Kl. 8/9) Atombau und Periodensystem M 1 Freibeuter der Meere! Der Sommer ging zu Ende. Es war das Jahr 1716, das goldene Zeitalter der Piraterie, als der gefürchtete Kapitän Blackbeard mit seinem Schiff Queen Anne s Revenge auf der Suche nach dem Schatz der Berry Islands vor der Hafenstadt Bullock s Harbour durch die Karibik segelte. In der frühen Morgendämmerung eines lauen Sommertages tauchte am Horizont ein anderes Schiff auf, das direkten Kurs auf die Queen Anne s Revenge nahm und sie in schnellem Tempo ansteuerte. Der Maat im Krähennest erkannte als Erster, mit wem sie es zu tun hatten. Es war die Ranger, das Schiff von Leutnant Robert Maynard, der ihnen schon lange an den Fersen klebte, um sie im Auftrag der britischen Krone dingfest zu machen. Bisher konnten Blackbeard und seine Piraten ihm jedes Mal entwischen aber diesmal? An die Kanonen!, schrie der Piratenhauptmann und seine Leute stopften die Geschosse. Blackbeard eröffnete das Feuer und bombardierte die Ranger, die zurückfeuerte ein wildes Seegefecht entbrannte. Als die Sonne aufging, war der Strand vor Bullock s Harbour übersät von verkohlten Schiffsplanken, zwischen denen noch Fetzen der Fahnen von Blackbeard und Maynard zu erkennen waren. Keiner der beiden hatte sein Ziel erreicht Zeichnung: Julia Lenzmann

5 10 von Alkalimetalle (Kl. 8/9) Atombau und Periodensystem M 3 Was hast du über Natrium gelernt? Ein Quiz Aufgabe Streiche jeweils die falsche bzw. unvollständige Aussage durch. Durch Ordnen der Buch staben am Ende der richtigen Aussagen erhältst du das Lösungswort. Natrium ist wasserlöslich, leichtentzündlich und ätzend. A Natrium ist leichtentzündlich und ätzend. I Natrium reagiert mit Wasser zu einer alkalischen Lösung und einem Gas. Z Natrium löst sich in Wasser, dabei entsteht eine alkalische Lösung. Die Färbung des Indikators beweist, dass bei der Reaktion von Natrium mit Wasser eine alkalische Lösung entsteht. Die Färbung des Indikators beweist, dass bei der Reaktion von Natrium mit Wasser eine saure Lösung entsteht. Das Zischen und die Bläschenbildung bei der Reaktion mit Wasser weisen auf die Entstehung eines Gases hin. S Da das Natrium nach der Reaktion mit Wasser verschwunden ist, muss ein Gas entstanden sein. M E U N Weil Natrium kein Edelmetall ist, glänzt es nicht. R Schneidet man Natrium, ist an der frischen Schnittstelle metallischer Glanz zu sehen. T Dass man Natrium schneiden kann, liegt daran, dass es sehr weich ist. P Weil es sich mit dem Messer schneiden lässt, ist Natrium ein Leichtmetall. T Das Lösungswort lautet:

6 18 von Alkalimetalle (Kl. 8/9) Atombau und Periodensystem M 7 Um welches Gas handelt es sich? Bei einer chemischen Reaktion entsteht häuig ein Gas. Um den Reaktionsablauf besser zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, um welches Gas es sich handelt. Hier entwickelt ihr selbst eine Methode zum Nachweis. So geht ihr vor 1. Bei der Reaktion von Lithium mit Wasser entsteht ein Gas. Überlegt euch, wie man dieses Gas in einem Reagenzglas so auffangen kann, dass ihr sicher sein könnt, eine reine Probe dieses Gases zu haben, die nicht mit Luft verunreinigt ist. Tipp Eine kleine Hilfestellung indet ihr auf den Tippkarten am Lehrerpult. 2. Ihr konntet euch auf eine Idee zur Durchführung einigen? Dann entwickelt einen Versuchsaufbau. Stellt euch dabei die folgenden Fragen: Welche Geräte benötigen wir? Welche Chemikalien sind notwendig? Geräte Chemikalien 3. Fertigt in dem nebenstehenden freien Feld eine Versuchsskizze zu eurem geplanten Versuch an. 4. Schreibt eine Versuchsanleitung. Formuliert die einzelnen Arbeitsschritte so, dass sie auch für einen Nicht-Fachmann leicht verständlich sind. So führen wir den Versuch durch Versuchsskizze Bild.

7 Atombau und Periodensystem 4. Alkalimetalle (Kl. 8/9) 23 von 32 Jetzt weiß ich s! Die Elementfamilie der Alkalimetalle M 10 Was hast du bisher über Alkalimetalle gelernt? Fasse dein Wissen hier zusammen. Aufgabe 1 Vervollständige den Lückentext mit den folgenden Wörtern: Wasserstoff, Lithium, Metalle, Gefahrensymbole, Kalium, alkalische, heftiger, Natrium, Reaktion, Wasser, Flüssigkeit Lithium, und fallen in der Chemiesammlung besonders auf, denn die Stoffe werden in einer aufbewahrt; auf den Flaschen sind. Dass es sich bei der Flüssigkeit nicht um mit Wasser. Gibt man ein Stück handeln kann, zeigt die Reaktion der drei, Natrium oder Kalium in Wasser, beginnt umgehend eine, bei der frei wird und eine Lösung entsteht. Der Unterschied zwischen den Reaktionen besteht darin, dass die Reaktionen von Lithium zum Kalium hin wesentlich Aufgabe 2 Erstelle zu den im Lückentext genannten Reaktionen die Wortgleichung. + + werden Aufgabe 3 Verbinde die passenden Begriffe und formuliere aus jedem Begriffspaar einen Merksatz. Es gehören immer eine Wolke und eine Ellipse zusammen. Blaufärbung des Universalindikators Schnittläche Wasserstoff weich alkalische Lösung Heftigkeit der Reaktion metallischer Glanz Knallgasprobe Glühbirne Wasser Messer elektrische Leitfähigkeit

8 28 von Alkalimetalle (Kl. 8/9) Atombau und Periodensystem M 12 Verräterische Flammenfarben Kärtchen zum Stationenlernen Station 1 Die Arbeitsgeräte von Karl Knopf Karl Knopf arbeitete mit drei ganz einfachen, euch bekannten Geräten, nämlich: Gasbrenner Die rauschende Flamme ist eine farblose Flamme. Hält man eine Stoffprobe hinein, färbt sie sich und man kann sicher sein, nur die Flammenfarbe der Probe zu sehen. Cobaltglas Das Cobaltglas hat die Eigenschaft, beim Durchschauen gelbes Licht zu iltern. So erkennt man die Farbe der Flamme beim Durchsehen eindeutig. Magnesiastäbchen Mit dem Magnesiastäbchen wird die Probe in die Flamme gehalten. Magnesia färbt die Flamme nicht, sodass keine täuschende Färbung entsteht. Aufgabe: Schaut euch die Geräte genau an, nehmt jeweils eines mit an euren Platz und überlegt, wie sie im Laborversuch eingesetzt werden müssen. Station 2 Flammenfärbung der Alkalimetalle und ihrer Verbindungen Manche Elemente geben in einer farblosen Flamme Licht ab, das je nach Element unterschiedlich gefärbt ist. So erkennt man einzelne Elemente an ihrem Licht, das sie in der rauschenden Brennerlamme abgeben, zum Beispiel: Lithium Natrium Kalium Die Alkalimetalle gehören zu den Elementen, die Flammen färben. Station 3 Die Salze der Alkalimetalle Wie ihr erfahren habt, sind die Alkalimetalle gefährliche Stoffe, mit denen man nur unter größten Vorsichtsmaßnahmen arbeiten darf. Es gibt aber ungefährliche Verbindungen, an deren Aufbau Alkalimetalle beteiligt sind. Damit kann gefahrlos gearbeitet werden. Zum Vergleich: Lithium Lithiumchlorid Natrium Natriumchlorid (Kochsalz) Kalium Kaliumchlorid (Geschmacksverstärker) Auch diese Verbindungen färben die Flamme, wenn sie in die farblose, rauschende Flamme des Gasbrenners gehalten werden. Nehmt von jeder Probe eine Spatelspitze auf einem Uhrglas mit an den Platz.