Unterrichtsstunde: Oxidation von Metallen -Oxidationsbegriff- Wenn Kupfer mit Sauerstoff reagiert… (7. Klasse)

Plan d'enseignement , 2003 , 11 Pages , Note: gut

Didactique - Chimie

Diese Unterrichtsreihe schließt sich dem Themenkreis „Luft und Verbrennung“ an, wodurch die die Eigenschaften der wichtigsten Gase (Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Sauerstoff) bekannt sind. Aus der täglichen Erfahrung kennen die Schüler die Verbrennung als einen wichtigen Bestandteil und kennen die Oxidation bereits in Verbindung bei der Verbrennung mit den Nichtmetallen.

Der Schwerpunkt dieser Stunde liegt in der Erarbeitung der Oxidation von Kupfer am Beispiel des Erhitzens eines Kupferbriefes. Dabei sollen sie erkennen, dass in erster Linie Sauerstoff für die Oxidation der Metalle und nicht die Temperatur die chemische Reaktion bewirkt. Die Umsetzung dieser Problematik geschieht insofern, dass der Lehrer zunächst ein Kupferblech im Gasbrenner erhitzt. Die Schüler werden vor dem Problem gestellt, sodass sie nun herausfinden müssen, ob die Temperatur oder der Sauerstoff diese Reaktion verursacht. Das Falten des Kupferbleches soll von den Schülern insoweit im Unterrichtsgespräch erarbeitet werden, so dass den Schülern eindeutig ist, dass die Sauerstoffzufuhr verhindert werden soll. Im anschließenden Schülerversuch überprüfen sie ihre Untersuchungsmethode und stellen fest, dass lediglich die Außenseite des Kupferbriefes oxidiert ist. In der folgenden Zusammenfassung werden die nötigen Beobachtungen und Fachbegriffe von den Schülern vorgetragen und den Lehrer näher erläutert.

In der weiteren Reihe werden weitere Metalle vorgestellt, woran die Verallgemeinerung der Oxidation der Metalle erfolgt. Eisen als wichtigster Werkstoff des Menschen, zeigt in der Eisenverhüttung die wirtschaftliche und gesellschaftliche Funktion chemischer Industrie und Technologie. Aber auch andere Metall und Metalloxide finden eine individuelle Verwendung in Alltag, Umwelt und Technik, wodurch besondere Anwendungsgebiete z.B. Schneiden und Schleifen (Funkenflug), Feuerwerksartikeln und Wunderkerzen aufgezeigt werden. Die stille, bzw. langsame Oxidation weist den Schülern eine nicht unwichtige chemische Reaktion des Rostens und dadurch eine Veränderung der Eigenschaft der Metalle auf.

Am Ende dieser Reihe sollen die Schüler als eine Verwendung der Metalloxidation eine Wunderkerze herstellen, worauf die erarbeitende Kenntnisse auf der enaktiven, ikonischen und der symbolischen Ebene wiederholt und vertieft werden. Im Anschluss an dieser Reihe schließt sich die Gewinnung von Metallen und die Metallverarbeitung an.

Inhalt

1. Themen und Ziele
1.1 Thema der Reihe
1.2 Ziel der Reihe
1.3 Themen der Stunden der Reihe
1.4 Thema der Stunde
1.5 Ziel der Stunde

2. Darstellung des didaktischen Schwerpunktes

3. Geplanter Unterrichtsverlauf

4. Literaturangaben

5. Gefahrenhinweise der benutzten Chemikalien (R/S-Sätze)

6. Tafelbild / Overheadprojektor

7. Anlagen

1. Themen und Ziele

1.1 Thema der Reihe

Wenn Metalle mit Sauerstoff reagieren… - Stoffveränderungen der Metalle beim Erhitzen

1.2 Ziel der Reihe

Die Schüler/innen sollen die Stoffveränderung der Metalle beim Erhitzen als Sauerstoffaufnahme erarbeiten und dadurch den Oxidationsbegriff auf die Metalle beschreiben können.

1.3 Themen der Stunden der Reihe

1. Stunde: Wenn Kupfer mit Sauerstoff reagiert… – Anwendung des Oxidationsbegriffes auf die Reaktion von Sauerstoff mit einem Metall am Beispiel der Oxidation von Kupfer
2. Stunde: Brennt Eisen? – Übertragung und Vertiefung des Oxidationsbegriffs am Beispiel der Sauerstoffaufnahme brennender Eisenwolle an der Balkenwaage
3. Stunde: Quantitative Sauerstoffbestimmung der Luft - Ermittlung des Sauerstoffanteils der Luft durch die Oxidation von Eisen zwischen einem Verbrennungsrohr und zwei Kolbenprobern als Verknüpfung mit dem Themenkreis Luft und Verbrennung
4. Stunde: Metalle in Feuerwerkraketen - Vertiefung der Oxidation an weiteren Metallen durch die Verbrennung feiner Metallproben an der Brennerflamme und der Übertragung der Metalloxidation auf Schülererfahrungen
5. Stunde: Ton-Glasuren, Fackeln und Dachrinnen - Erarbeitung weiterer Anwendungsbereiche der Metalloxide im Alltag, Umwelt und Technik durch die Bearbeitung eines Fragebogens von einem Lehrfilm
6. Stunde: Aus „Alt“ mach „Neu“ - Erarbeitung der langsamen / stillen Oxidation (Rosten) anhand der Entstehung und der Entfernung von Oxidschichten (Rostentferner)
7./8. Stunde: Herstellung von Wunderkerzen als Anwendung der Metalle und Metalloxide

1.4 Thema der Stunde

Wenn Kupfer mit Sauerstoff reagiert… – Anwendung des Oxidationsbegriffes auf die Reaktion von Sauerstoff mit einem Metall am Beispiel der Oxidation von Kupfer

1.5 Ziel der Stunde

Die Schüler sollen den Oxidationsbegriff auf die Reaktion von Sauerstoff mit einem Metall am Beispiel der Oxidation von Kupfer anwenden. Sie sollen dabei erkennen, dass der Luftsauerstoff für die Oxidation der Metalle verantwortlich und nicht die Temperatur wichtig ist.

2. Darstellung des didaktischen Schwerpunktes

Die vorliegende Unterrichtsreihe „Wenn Metalle mit Sauerstoff reagieren… - Stoffveränderungen der Metalle beim Erhitzen“ lässt sich innerhalb der nordrhein-westfälischen Richtlinien für das Fach Chemie an Hauptschulen dem Themenkreis Metalle als Werkstoffe im Unterpunkt „Veränderung der Metalle beim Erhitzen“ zuordnen^[1]. Wie aus der Bezeichnung dieses Themenkreises bereits zu entnehmen ist, werden die Verbrennungsreaktionen der Metalle behandelt. Die Oxidation wird in der gesamten Sekundarstufe I im engeren Sinn als die Aufnahme von Sauerstoff bezeichnet. Da sich die Oxidation der Metalle aus dem Lebensumfeld der Schüler (z.B. Feuerwerk, Wunderkerze, Rost, …) erschließt, wird das Verständnis chemischer Vorgänge im Zusammenhang an Alltagsproblematiken verknüpft und die Forderung nach operativen Erfahrungen und Indizien geschult^[2].

Diese Unterrichtsreihe schließt sich dem Themenkreis „Luft und Verbrennung“^[3] an, wodurch die Eigenschaften der Gase (Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Sauerstoff) bekannt sind. Der Begriff der Oxidation als Aufnahme von Sauerstoff wurde bereits in der vorherigen Reihe der Verbrennung der Nichtmetalle behandelt. Aus diesem Grund dient die erste Stunde dieser Reihe als eine Übertragung des Oxidationsbegriffs von den Nichtmetallen auf die Metalle und schließlich als eine Erarbeitung der Oxidation der Metalle. Somit erfahren die Schüler eine stetige Verknüpfung der chemischen Fachinhalte und können sich später leichter zwischen verschiedenen Themengebieten argumentativ bewegen. Diese Verknüpfung der Lerninhalte findet sich ebenfalls in der dritten Unterrichtsstunde wieder, wo die Kenntnisse aus dem Themenkreis „Luft und Verbrennung“ überprüft und gefestigt werden. Nachfolgend schließt sich an die Reihe die Gewinnung der Metalle an, wodurch die Oxidation in der Redoxreaktion vertieft wird.

Der Schwerpunkt dieser Stunde liegt in der Anwendung des Oxidationsbegriffs als Sauerstoffaufnahme von Metallen am Beispiel des Erhitzens von Kupfer. Dabei wird in dieser Stunde der Sauerstoff als nötiger Stoff für die Oxidation der Metalle näher untersucht. Dies geschieht durch den Vergleich der Innen- und Außenseite des Kupferblechs, nachdem das Kupferblech erhitzt wurde, wodurch der Sauerstoff als Reaktionspartner bestätigt wird. Eine zentrale Gelenkstelle dieser Stunde ist der Weg vom Falten des Metallblechs zum Kupferbrief. Die Schüler müssen das Falten des Kupfers zur Verhinderung der Sauerstoffzufuhr verstehen. Im anschließenden Schülerversuch führen sie den Versuch durch und stellen fest, dass lediglich die Außenseite des Kupferbriefes oxidiert ist und können aus dem Vergleich beider Oberflächen des Kupfers Rückschlüsse der Oxidation mit Sauerstoff leisten. In der anschließenden Zusammenfassung werden die nötigen Beobachtungen von den Schülern vorgetragen und dem Lehrer näher erläutert. Um möglichst viele Lerneingangskanäle zu beanspruchen sollen mittels des Teilchenmodells die chemischen Vorgänge in der vereinfachten Modelldarstellung visualisiert werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In der folgenden Reihe werden weitere Metalle vorgestellt, woran die Verallgemeinerung des Oxidationsbegriffs auf die Metalle erfolgt. Eisen als wichtigster Werkstoff des Menschen zeigt in der Eisenverhüttung die wirtschaftliche und gesellschaftliche Funktion chemischer Industrie und Technologie. Aber auch andere Metalle und Metalloxide finden eine individuelle Verwendung in Alltag, Umwelt und Technik, wodurch besondere Anwendungsgebiete, z.B. Schneiden und Schleifen (Funkenflug), Feuerwerksartikel und Wunderkerzen aufgezeigt werden. Die stille, bzw. langsame Oxidation weist den Schülern eine nicht unwichtige chemische Reaktion des Rostens und dadurch eine Veränderung der Eigenschaften der Metalle auf. Am Ende dieser Reihe sollen die Schüler als eine Verwendung der Metalloxidation eine Wunderkerze herstellen, worauf die erarbeiteten Kenntnisse auf der enaktiven (Erstellen der Wunderkerzen als ein konkretes Handeln mit den Chemikalien), ikonischen (Zeichnen der Reaktionsgleichung als Teilchen) und der symbolischen Ebene (Formulierung der Wortgleichung) wiederholt und vertieft werden. Im Anschluss an diese Reihe schließt sich die Gewinnung von Metallen und die Metallverarbeitung an.

In der Klasse gibt es zwei Versionen des Schulbuches desselben Verlages. Dies ist insofern ein Problem, da die beiden Schulbücher teilweise unterschiedliche Texte, sowie Bilder und Zeichnungen enthalten. Im Vorfeld muss die Verwendung des Schulbuches berücksichtigt werden.

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^[1] Vgl. Richtlinien und Lehrpläne für die Hauptschule NRW – Chemie, Düsseldorf 1989, S. 98ff.

^[2] s.o., S. 88

^[3] s.o., S. 90ff

• Cours: Unterrichtspraktische Prüfung Sek I Kl.7
• Note: gut
• Auteur: Stefan Wichmann (Auteur)
• Année de publication: 2003
• Pages: 11
• N° de catalogue: V18128
• ISBN (ebook): 9783638225366
• Langue: allemand
• mots-clé: Unterrichtsstunde, Oxidation, Metallen, Wenn, Kupfer, Sauerstoff, Klasse), Unterrichtspraktische, Prüfung, Chemie