Unterrichtseinheit: Beeinflussung der HCl-Addition an Alkene durch elektronische Effekte

Unterrichtsentwurf , 2006 , 15 Seiten , Note: 1,7

Didaktik - Chemie

In den letzen Stunden wurden die Schüler bereits mit den Begriffen der elektrophilen Addition und der Reaktion eines Alkens mit HCl vertraut. Auf diese soll dann in der Einführung der Thematik der Beeinflussung der elektrophilen Addition zurückgegriffen werden.
Inhalt dieser Stunde soll die Betrachtung des Einflusses des induktiven Effektes auf die Stabilität der Carbeniumionen und die daraus resultierende Konsequenz für die Produktbildung über die Formulierung eines Reaktionsmechanismus darstellen.
Über die Vorstellung der Reaktion von 2-Methylpropen mit HCl und der Präsentation der Produkte und deren Verteilung sollen die Schüler anfangs Ideen zur Erklärung der deutlichen Verteilung formulieren. Im Anschluss an die Hypothesenbildung erfolgt die genauere Betrachtung des Reaktionsmechanismus. Weiterhin erscheinen dann eine Betrachtung von elektronischen Einflüssen und der Vergleich beider Carbeniumionen unumgänglich. Abschließend erfolgt einerseits eine Zuordnung in ein Energieschema und andererseits die Formulierung einer allgemeinen Gesetzmäßigkeit für die elektrophile Addition von Halogenwasserstoffen an unsymmetrische Alkene.

Inhaltsverzeichnis

1. Lernziele
1.1 Grobziel
1.2 Feinziele

2. Unterrichtsvoraussetzungen
2.1 Eigene Tätigkeit
2.2 Bild der Klasse
2.3 Stand der Klasse
2.4 Äußere Voraussetzungen

3. Begründung der didaktischen Entscheidungen

4. Begründung der methodischen Entscheidungen

5. Geplanter Unterrichtsverlauf

6. Anhang
6.1 Geplante Folien
6.2 Geplante Arbeitsblätter

1. Lernziele

1.1 Grobziel

Die Schülerinnen und Schüler^[1] sollen den Einfluss des induktiven Effektes bei der elektrophilen Addition von HCl an 2-Methylpropen erklären können.

1.2 Feinziele

Die Schüler sollen:

- die Schritte des Reaktionsmechanismus der elektrophilen Addition von HCl an 2-Methylpropen erklären,
- den entscheidenden Schritt für die Bildung eines der beiden Produkte nennen,
- die Bevorzugung der Bildung von 2-Chlor-2-methylpropan über die Stabilität des entsprechenden Carbeniumions erläutern,
- die unterschiedlichen Stabilitäten der Carbeniumionen anhand der induktiven Effekte der Methylgruppen begründen,
- (eine Regel für die Addition von HCl an unsymmetrische Alkene formulieren).

2. Unterrichtsvoraussetzungen

2.1 Eigene Tätigkeit

Der Kurs, in dem ich zunächst nur hospitiert habe, ist mir schon seit letztem Schuljahr bekannt. Seit vier Wochen unterrichte ich selbst im Wechsel mit Herrn Sauer, da es mir alle 14 Tage in der Donnerstagsstunde aufgrund des Allgemeinen Seminars nicht möglich ist den Kurs zu sehen. Die Lehrprobenstunde ist die neunte Chemiestunde, die ich in diesem Kurs halte.

2.2 Bild der Klasse

Der Leistungskurs Chemie 12-1 besteht aus drei Schülerinnen und zwölf Schülern. Die Leistungsfähigkeit des Kurses ist insgesamt hoch, aber dennoch als eher heterogen anzusehen. Eine leistungsstarke Gruppe von fünf bis sechs Schülern hebt sich vom übrigen Teil des Kurses ab und sorgt durch fruchtbare Beiträge und eigene Nachfragen für ein Fortkommen des Unterrichts. Drei bis vier Schüler verhalten sich sehr zurückhaltend, beteiligen sich nur zaghaft am Unterrichtsgeschehen und sind in ihrer Fachsprache sehr unsicher. Durch gezielte Einbindung in Sicherungs- und Wiederholungsphasen sollen diese Schüler zu einer aktiveren Teilnahme bewogen werden. Ein Schüler spricht sehr leise und muss von mir häufig zu lauterem Sprechen animiert werden. Insgesamt ist die Bereitschaft, Experimente oder Arbeitsaufträge selbständig in Gruppen durchzuführen hoch. Die einzelnen Aufgaben werden in der Regel zügig und gewissenhaft bearbeitet und auf die verschiedenen Gruppenmitglieder oft selbständig verteilt. Unbegründete Aussagen und Hypothesen werden vom größten Teil des Kurses nicht einfach hingenommen, sondern des Öfteren hinterfragt. Das Lehrer-Schüler-Verhältnis ist in dem einen Jahr sichtlich gereift und von meiner Seite als sehr positiv zu bewerten. Sicherlich hängt dies auch mit dem respektvollen gegenseitigen Umgang zusammen.

2.3 Stand der Klasse

In den letzten Wochen wurde intensiv das Themengebiet der Organischen Chemie bearbeitet. Ausgehend von der Verbindungsklasse der Alkane wurden deren Eigenschaften und typische Reaktionen erarbeitet. Dabei wurden im Speziellen die Mechanismen der radikalische Substitution von Alkanen mit Halogenen und von der nucleophilen Substitutionen von Halogenalkanen mit Alkalilaugen (SN1 und SN2), die sich dem Pflichtbaustein 114 „Synthesen I: Substitutionen“ zuordnen lassen, genauer untersucht. Hier wurden die Begriffe Übergangszustand und Zwischenstufe voneinander abgegrenzt. Zur SN-Reaktion erfolgte eine detaillierte Betrachtung der unterschiedlichen Einflüsse von Substrat, Lösungsmittel und Abgangsgruppe auf die Bevorzugung eines monomolekularen bzw. bimolekularen Reaktionsmechanismus. Auf die Stereochemie bzw. auf die Konfigurationsänderung durch die SN2-Reaktion am asymmetrischen Kohlenstoff wurde nicht eingegangen. Es schloss sich eine kurze Behandlung der Eliminierungsreaktion als Konkurrenzreaktion zur Substitution an. In den letzten beiden Stunden wurde der Reaktionsmechanismus der elektrophilen Addition von Brom an Ethen genau besprochen, wobei die einzelnen Schritte von den Schülern beschrieben werden sollten. In diesem Zusammenhang wurden die Begriffe π- und σ-Komplex eingeführt. Im Anschluss wurde die Reaktion von Ethen mit HCl ohne detaillierte Betrachtung des Reaktionsmechanismus vorgestellt, wobei lediglich die Bruttoreaktionsgleichung von den Schülern formuliert wurde.

2.4 Äußere Voraussetzungen

Zur Erleichterung aller betroffenen Fachkollegen konnten die neuen Fachräume für die Physik und die Chemie noch in diesem Sommer fertig gestellt werden. Es ergibt sich somit eine Vielzahl von Möglichkeiten, die entsprechenden Räume mit ihren Ausstattungen zu nutzen. Jedoch entscheide ich mich aufgrund der besonderen Lehrprobensituation gegen eine Nutzung der magnetischen „Whiteboards“ an der hinteren Raumwand.

3. Begründung der didaktischen Entscheidungen

Das Themengebiet der „elektrophilen Addition“ ist im Lehrplan der Sekundarstufe II im Bereich des Leistungskurses im Pflichtmodul 115 zusammen mit der Eliminierung einzuordnen (Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Weiterbildung Rheinland-Pfalz (Hrsg.): Lehrplan Chemie. Sekundarstufe II. Mainz 1998, S. 119). Innerhalb des Spiralcurriculums ist das Themengebiet „Kohlenstoffverbindungen (Substitution, Eliminierung, Addition)“ oberhalb von „Kohlenwasserstoffen und Derivaten“ vorgesehen, um hier auf eine vertiefte Betrachtung von Reaktionen der verschiedenen Kohlenwasserstoffe aufbauend auf dem Vorwissen aus der Mittelstufe eingehen zu können.

Die heutige Stunde hat sowohl weiterführenden, als auch einführenden Charakter, da die Schüler in den letzen Stunden bereits mit den Begriffen der elektrophilen Addition und der Reaktion eines Alkens mit HCl vertraut wurden (siehe 2.3). Auf diese soll dann in der Einführung der Thematik der Beeinflussung der elektrophilen Addition zurückgegriffen werden. Neu ist für die Schüler die Verwendung eines unsymmetrischen Alkens als Substrat. Inhalt der heutigen Stunde soll die Betrachtung des Einflusses des induktiven Effektes auf die Stabilität der Carbeniumionen und die daraus resultierende Konsequenz für die Produktbildung über die Formulierung eines Reaktionsmechanismus darstellen.

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^[1] Aus Gründen der Vereinfachung wird nachfolgend nur die Bezeichnung „Schüler“ verwendet.

• Note: 1,7
• Autor: Steffen Nöhrbaß (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2006
• Seiten: 15
• Katalognummer: V69552
• ISBN (eBook): 9783638620833
• ISBN (Buch): 9783638922555
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Unterrichtseinheit, Beeinflussung, HCl-Addition, Alkene, Effekte