Arbeitsblätter für Chemie: Kinetik
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Die SuS beschäftigen sich an sechs Stationen mit chemischen Reatkionsgeschwindigkeiten und untersuchen dabei verschiedene Einflussfaktoren wie Temperatur, Zerteilungsgrad oder Molekülgröße. Durch die überwiegend experimentelle Herangehensweise werden die SuS in Eigenverantwortlichkeit und Anwendungsorientierung geschult. Didaktische Hinweise, ein Laufzettel und die Lösungen werden mitgeliefert.
Die Frage der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen ist eines der zentralen Probleme, wenn es z. B. in der Industrie um die Entwicklung neuer Verfahren geht. Sie ist aber auch im Alltag von Bedeutung, wenn Phänomene um die Verlangsamung der Zersetzung von Werkstoffen oder der Verderbnis von Lebensmitteln auf der einen bzw. der Beschleunigung erwünschter Prozesse etwa beim Kochen, Braten und Backen auf der anderen Seite betrachtet werden. Hier werden einfache Schülerversuche vorgestellt, mit denen anhand enzymkatalytischer Reaktionen von Bäckerhefe erste Grundfragen der Reaktionskinetik im alltagsnahen Kontext qualitativ oder halbquantitativ erfahrbar gemacht werden können. Die Versuche eignen sich als Motivation für eine Heranführung an kinetische Fragen in der Sekundarstufe II. Geeignet sind sie aber auch schon für die Mittelstufe, wo normalerweise kinetische Untersuchungen auf quantitativer Ebene kaum vorgenommen, kinetische Phänomene nicht als solche thematisiert werden.
Schnecken bewegen sich langsam fort, Raketen fliegen schnell. Analog zum Geschwindigkeitsbegriff in der Mechanik kann man langsame Reaktionen wie das Durchrosten eines Metallgegenstandes und den extrem schnellen Reaktionsablauf bei einer Explosion unterscheiden. Diese Unterrichtseinheit führt Schülerinnen und Schüler zu einem Verständnis von Reaktionsgeschwindigkeit und klärt die Parameter, die Einfluss auf die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen haben. Die Anwendung der Stoßtheorie unterstützt sie bei der Entwicklung eines Verständnisses für die Zusammenhänge zwischen den Ursachen und ihren Wirkungen.
Die Schüler*innen beschäftigen sich mit dem Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht und dessen Auswirkungen in der Natur und im Haushalt anhand von einem Lückentext und Aufgaben. Außerdem werten sie das Stechheber-Modellexperiment aus.
Kalorimetrie einer Nudel; Theoretischer Hintergrund; Reaktionsenthalpie und Bildungsenthalpie
M1 Die Wirkung von Katalysatoren; M2 Enzyme sind Spezialisten – ein Mystery; M3 Der Einfluss der Temperatur auf Enzymreaktionen; M4 Enzyme und pH-Wert;
Die Schüler*innen beschäftigen sich mit der Verschiebung des chemischen Gleichgewichts und dem Prinzip des kleinsten Zwanges nach Le Chatelier anhand eines Gruppenpuzzles oder einer Stationenarbeit.
M5 Enzymreaktionen in Industrie und Technik; M6 Hemmung von enzymkatalysierten Reaktionen; M7 Aufgaben: Enzyme und Reaktionsgeschwindigkeit;
In der Thermodynamik hat die Volumenarbeit einen festen Platz und wird oftmals im Zusammenhang mit der inneren Energie und der Reaktionsenthalpie behandelt. In diesem Beitrag wird die Volumenarbeit am Beispiel der Reaktion von Zink mit Salzsäure experimentell ermittelt. Das Material ist unterrichtserprobt und die Aufgabenstellungen bieten neben der üblichen Differenzierung nach Komplexität auch eine Anregung zur Differenzierung im Bereich der Erkenntnisgewinnung.
Die Schüler*innen beschäftigen sich mit dem Massenwirkungsgesetz und der Berechnung der Gleichgewichtskonstanten. Außerdem enthält das Material ein Text-Memory zum chemischen Gleichgewicht und dem Prinzip des kleinsten Zwanges.
Energieverteilung und Geschwindigkeitskonstante; Hilfekarten zu M 6