Arbeitsblätter für Chemie: Rechnen in der Chemie
meinUnterricht ist ein fächerübergreifendes Online-Portal für Lehrkräfte, auf dem du hochwertiges Unterrichtsmaterial ganz einfach herunterladen und ohne rechtliche Bedenken für deinen Unterricht verwenden kannst.
MINT Zirkel - Ausgabe 05, November/Dezember 2013
MINT Zirkel - Ausgabe 01, Januar/Februar 2014
MINT Zirkel - Ausgabe 03, September/Oktober 2016
Neben der Technik, mit deren Hilfe die Reise in den Weltraum überhaupt erst möglich wird, spielt in diesem Heft das Thema Schwerelosigkeit eine zentrale Rolle. Sie hat Auswirkungen auf nahezu alle alltäglichen Abläufe und erlaubt wissenschaftliche Untersuchungen, wie sie auf der Erde gar nicht möglich sind – und zwar in ganz unterschiedlichen Disziplinen: Allem voran betrifft das die Physik, aber auch biologische Fragestellungen, Abläufe im menschlichen Körper und viele andere Forschungsbereiche. So lernen die Schülerinnen und Schüler technische und naturwissenschaftliche Themengebiete kennen, die mit den entsprechenden Unterrichtsfächern korrespondieren. Zugleich wenden sie durch eigenes Konstruieren und Experimentieren, Messen und Rechnen die entsprechenden Methoden an. Und sie verstehen auch: Raumfahrt ist nicht nur faszinierend, sondern dient vor allem einer Vielzahl von Anwendungen, die uns auf der Erde nutzen.
Egal, ob es um den geliebten Nachwuchs, tierische Freunde oder das eigene Essen geht – die Forderung nach einem Verzicht auf jegliche Form von Chemie ist ein gängiger Slogan in der Werbung, der sich mittlerweile als meinungsprägend in unsere Gesellschaft geschlichen hat. Häufig fehlt dabei eine genauere Auseinandersetzung mit dieser „Chemie“, die über die schlaglichtartige Verwendung des offenbar negativ besetzten Begriffs hinausgeht.
Der Beitrag zeigt beispielhaft einige „Stolpersteine“ in Bezug auf das Verstehen „chemischer Mathematik“ auf und stellt Überlegungen dazu an, durch welche Maßnahmen sich das Verständnis von Mathematisierungen im Chemieunterricht fördern ließe.
Die SuS erarbeiten die Grundlagen zur chemischen Formelsprache, zu stöchiometrischen Berechnungen und zum Molbegriff, indem sie eine digitale Lernumgebung am Computer nutzen. Diese ist in die drei Blöcke "Wiederholung", "Masse und Menge" und "Rechnen in der Chemie" mit je zwei bis drei Modulen gegliedert.
Die SuS lernen über die Oxidbildung, das Abbinden von Kalk und die Anwendung der Gasgesetze auf wasserdampfhaltige Luft, indem sie kontextorientierte Aufgaben mit gestuften Hilfen lösen. Neben didaktischen Hinweisen für die Lehrkraft enthält der Beitrag einen empirischen Beleg für die Effektivität von Aufgaben im Chemieunterricht.
Herstellung eines Haargels Bodenuntersuchungen Extraktion von Kakaobutter Stoffkreisläufe.
Die SuS lösen Aufgaben und führen selbstständig Experimente durch, indem sie stöchiometrische Berechnungen im Zusammenhang mit Atomzahlverhältnissen und Stoffportionen ausführen. Für die Klassen 8 bis 10 werden Themen und übergeordnete Lernziele zur Stöchiometrie vorgestellt.
Die Einheit greift im Vorunterricht erlernte Konzepte auf und baut sie aus, indem die quantitative Massenerhaltung aus der von Dalton postulierten Atomerhaltung unmittelbar hervorgeht und die Massenverhältnisse bei chemischen Reaktionen über diese Modell erklärt werden. Aus empirischen Untersuchungen ist jedoch bekannt, dass SuS zu diesem Zeitpunkt des Schulunterrichts oftmals kein wissenschaftlich korrektes Teilchenmodell entwickelt haben und demzufolge auch chemische Reaktionen nicht auf atomarer Ebene deuten.
Der kometenhafte Aufstieg der Wissenschaft Chemie im 19. Jahrhundert hat viel mit der Einführung quantitativer Konzepte im Schulterschluss mit quantitativem Experimentieren zu tun. Diese Leistung, chemische Konzepte und konkrete Reaktionen quantitativ zu durchdringen, wirkt ungebrochen bis in die heutige Zeit und erfährt in der Computeranwendung noch eine Steigerung hinsichtlich Bedeutung und Möglichkeiten.
Industrielle Prozesse wie die Ammoniaksynthese, der Hochofenprozess zur Gewinnung von Eisen, das Crackverfahren, die Chloralkali-Elektrolyse u.v.a.m. gelten als Meilensteine der Chemie. Die Beiträge in diesem Heft zeigen auf, welche Bedeutung diese Prozesse heute noch haben, wie sie immer weiter optimiert werden und inwieweit Nachhaltigkeitsaspekte berücksichtigt werden. Neben der Vermittlung von Fachwissen können insbesondere auch Kompetenzen in den Bereichen Kommunikation und Bewertung gefördert werden. Aus dem Inhalt: Industrielle Prozesse im Chemieunterricht; Vom Reagenzglas zum Reaktor; Ammoniaksynthese in Industrie und Schule; Silicone versus Kunststoffe; Klimafreundliche Stahlproduktion im 21. Jahrhundert. Extra: Drachenaugen herstellen – Stöchiometrisches Rechnen mit der Escape Box.
Chemisches Rechnen - Ein Beispiel für die kooperative Bearbeitung von Aufgaben