Information für Lehrende zu Der Atombau Seite 1 von 6 i Lernziele: 1) Lernenden sollen die verschiedenen historischen Atommodelle beschreiben können. 2) Lernenden sollen die Grenzen der verschiedenen historischen Atommodelle erklären und Vor- bzw. Nachteile derer diskutieren können. Problemorientierung: Welches Atommodell ist allgemeingültig? Vermittelte Kompetenzen: Vorkenntnisse: Die Lernenden müssen Informationen aus dem Periodensystem der Elemente entnehmen können und den Aufbau von Atomen aus Elektronen, Protonen und Neutronen kennen. Lernende… F 1.2 beschreiben modellhaft den submikroskopischen Bau ausgewählter Stoffe. F 1.3 beschreiben den Bau von Atomen mit Hilfe eines geeigneten Atommodells. E 7 nutzen geeignete Modelle (z.B. Atommodelle, Periodensystem der Elemente), um chemische Fragestellungen zu bearbeiten. K 4 beschreiben, veranschaulichen oder erklären chemische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und/oder mit Hilfe von Modellen und Darstellungen. K 6 protokollieren den Verlauf und die Ergebnisse von Untersuchungen und Diskussionen in angemessener Form. K 7 dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit situationsgerecht und adressatenbezogen. K 8 argumentieren fachlich korrekt und folgerichtig. K 9 vertreten ihre Standpunkte zu chemischen Sachverhalten und reflektieren Einwände selbstkritisch. K 10 planen, strukturieren, reflektieren und präsentieren ihre Arbeit als Team. B 6 binden chemische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese an.

Information für Lehrende zu Der Atombau Seite 2 von 6 i Einsatz im Chemieunterricht: Diese Unterrichtseinheit kann in der Jahrgangsstufe 8 von Hauptschule, Realschule, als auch Gymnasium eingesetzt werden. Didaktischer Ort: Vertiefungsphase Sozialform: Gruppenarbeit in Dreiergruppen Schwierigkeitsniveau 1: noch fehlend Schwierigkeitsniveau 2: schwieriger, für formale Denker Schwierigkeitsniveau 3: mit besonderen Schwierigkeiten Material: Das Material besteht aus einer Kiste mit folgendem Inhalt: Schwierigkeitsniveau 2: Information für Lernende, 3 Briefe (07_atombau_briefe.pptx), 10 rote Holzkugeln (d= 10 mm), 30 blaue Holzkugeln (d= 6 mm), 400-500g rote Knetmasse Schwierigkeitsniveau 3: Information für Lernende, 3 Briefe (07_atombau_briefe.pptx), 10 rote Holzkugeln (d= 10 mm), 30 blaue Holzkugeln (d= 6 mm), 400-500g rote Knetmasse Material für Lehrende: Kimball-Modell (siehe Seite 4-6) Durchführung: Die Lernenden, die sich in einer Dreiergruppe zusammengefunden haben, wählen zufällig einen Brief (John Dalton, Joseph John Thomson, Niels Bohr) aus der Kiste aus. Jeder liest seinen Brief für sich und bearbeitet den darin enthalten Arbeitsauftrag in Einzelarbeit. Ergebnis wird sein, dass die Schüler je zwei Atome (Wasserstoff, Stickstoff) nach Vorbild von entweder John Dalton, Joseph John Thomson oder Niels Bohr angefertigt haben. Im Anschluss sollen die verschiedenen Atommodelle in der Dreiergruppe den jeweils anderen Gruppenmitgliedern mittels der angefertigten Modelle beschrieben werden. Die Schüler sollen gemeinsam die Modelle miteinander vergleichen. Folgende Denkanstöße werden hierzu gegeben: Kann die Bildung von Ionen mit dem Atommodell erklärt werden? Es hat sich in der Forschung gezeigt, dass sich manche Elektronen leichter abspalten lassen als andere. Welches Atommodell berücksichtigt dieses Forschungsergebnis?

Information für Lehrende zu Der Atombau Seite 3 von 6 i Bei Atomen konnte festgestellt werden, dass sich an bestimmten Stellen die Elektronen häufiger befinden, als an anderen. Kann das mit einem der Atommodelle bestätigt werden? Nur bei Schwierigkeitsstufe 3: Die Lernende sollen mit den angefertigten Atommodellen zum Lehrenden kommen. Jener hat das Kimball-Modell angefertigt und beschreibt es für die Gruppe. Dieses wird erneut mit den anderen Modellen unter von den Lernenden selbst gewählten Gesichtspunkten verglichen. Abschließend schreiben die Schüler in Einzelarbeit einen Antwortbrief an den jeweiligen Forscher, der eine Skizze der jeweils anderen Atommodelle und die neu gewonnenen Erkenntnisse beinhaltet. Dauer: Schwierigkeitsniveau 2: 30-40 Minuten Schwierigkeitsniveau 3: 50-60 Minuten

Information für Lehrende zu Der Atombau Seite 4 von 6 i Bauanleitung Kimball-Modell: Nachgebaut werden kann das Kimball-Modell ganz einfach. Es werden hier die Bauanleitungen für die Atome Wasserstoff und Stickstoff beschrieben: Wasserstoff: Für den Bau des Atoms bedarf es einer Polystyrol-Kugel ohne Öse mit dem Durchmesser 30 mm. Die Kugel wird mit einer roten Holzkugel befüllt. Sie soll den Atomkern darstellen. Außerdem wird eine blaue Holzkugel, die das Elektron darstellt, in die Kunststoffkugel gegeben. Die Polystyrol-Kugel ist die erste Elektronenwolke. Stickstoff: Zunächst wird genauso wie bei Wasserstoff vorgegangen, mit dem Unterschied, dass zwei blaue Holzkugeln in die Polystyrol-Kugel gefüllt werden. Zusätzlich werden vier Polystyrol-Kugeln mit Öse (= Elektronenwolken) mit einem Durchmesser von 70 mm mit den fünf blauen Holzkügelchen (=Elektronen) befüllt. Zunächst wird pro Elektronenwolke ein Elektron, dann in der vierten Elektronenwolke zwei eingefüllt. Nun werden die Ösen bei drei großen Kugeln je im 60°-Winkel zueinander gestellt, wie im Bild auf der nächsten Seite zu erkennen ist.

Information für Lehrende zu Der Atombau Seite 5 von 6 i Die drei Kugeln werden dann im Dreieck zueinander gelegt, dass sich die Ösen der benachbarten Plastikkugeln jeweils überlappen. So werden sie dann an den Aufhänge-Ösen miteinander verklebt. Jetzt kann die bereits zusammengefügte kleine Kunststoffkugel in der Mitte des Dreiecks an den Berührpunkten festgeklebt werden.

Information für Lehrende zu Der Atombau Seite 6 von 6 i Abschließend wird die letzte große Kugel mittig, über der kleinen Kugel, verklebt. Somit entsteht das Kugelwolkenmodell nach Kimball am Beispiel des Stickstoffatoms. Natürlich gibt es hier verschiedene Umsetzungsmöglichkeiten. Eine Alternative könnte ein Modell mit Luftballons sein. Hier sind der Kreativität keine Grenzen gesetzt.