Unterrichtsplan | Aktives Lernen | Lösungen: Löslichkeit

Annahmen: Dieser aktive Unterrichtsplan geht von einer 100-minütigen Unterrichtseinheit aus, in der die Schüler bereits das Buch und den Beginn der Projektentwicklung studiert haben und nur eine der vorgeschlagenen Aktivitäten während des Unterrichts durchgeführt wird, da jede Aktivität einen erheblichen Teil der verfügbaren Zeit in Anspruch nimmt.

Ziele

Dauer: (5 - 7 Minuten)

Die Phase der Ziele ist entscheidend, um sowohl den Lehrer als auch die Schüler darüber zu informieren, was während des Unterrichts im Mittelpunkt des Lernens stehen wird. In dieser Phase werden die Ziele klar dargestellt, damit alle Beteiligten die Lernziele verstehen. Durch die Festlegung dieser Ziele werden die Schüler auf die folgenden praktischen Aktivitäten vorbereitet, wissend, was von ihnen erwartet wird, zu lernen und anzuwenden.

Hauptziele:

1. Die Schüler befähigen, die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel zu identifizieren und zu überprüfen.

2. Die Fähigkeit entwickeln, zu verstehen und zu erklären, wie die Löslichkeit mit der Temperatur variiert.

3. Die Schüler befähigen, Berechnungen anzustellen, um die maximale Menge an gelöstem Stoff zu bestimmen, die in einer bestimmten Menge Lösungsmittel unter verschiedenen Temperaturbedingungen gelöst werden kann.

Nebenziele:

1. Die Zusammenarbeit zwischen den Schülern während der praktischen Aktivitäten fördern, um das gegenseitige Lernen anzuregen.

Einführung

Dauer: (15 - 20 Minuten)

Die Einführung dient dazu, die Schüler zu engagieren und Schlüsselkonzepte der Löslichkeit zu überprüfen, um den Boden für die praktischen Aktivitäten vorzubereiten. Die problemsituationen ermutigen die Schüler, kritisch zu denken und das vorhandene Wissen praktisch und kontextbezogen anzuwenden. Die Kontextualisierung wiederum zeigt die Relevanz des Themas im Alltag und erhöht das Interesse sowie die Wahrnehmung der Bedeutung des Studiums der Löslichkeit.

Problemorientierte Situationen

1. Stellen Sie sich vor, Sie müssen eine gesättigte Lösung aus Salz in Wasser für ein chemisches Experiment zubereiten. Wie würden Sie die maximale Menge an Salz bestimmen, die in 100 ml Wasser bei 20 °C gelöst werden kann?

2. Sie befinden sich in einer Küche und müssen eine sehr süße Limonade machen. Beim Mischen von Zucker und Wasser stellen Sie fest, dass die Flüssigkeit nach dem Hinzufügen von 200 g Zucker immer noch klar ist. Wie könnten Sie feststellen, ob es möglich ist, mehr Zucker im Wasser zu lösen?

Kontextualisierung

Die Löslichkeit ist nicht nur ein abstraktes Konzept der Chemie; sie hat praktische Anwendungen in verschiedenen Bereichen, von der Pharmaindustrie bis zur Küche. Zum Beispiel ist das Verständnis, wie die Temperatur die Löslichkeit beeinflusst, entscheidend für die Herstellung von Medikamenten und die Schaffung neuer Formulierungen. Darüber hinaus ist die Fähigkeit, die Löslichkeit zu kontrollieren, bei der Zubereitung von Getränken, wie Tees und Kaffees, von wesentlicher Bedeutung, da die Menge an gelöstem Stoff den Geschmack und die Wirksamkeit des Endprodukts drastisch verändern kann.

Entwicklung

Dauer: (75 - 85 Minuten)

Die Entwicklungsphase ist darauf ausgelegt, dass Schüler die Konzepte der Löslichkeit praktisch und kontextbezogen anwenden, wobei der Schwerpunkt auf der Bestimmung des Löslichkeitslimits und der Variation mit der Temperatur liegt. Durch die Aktivitäten können die Schüler die Phänomene der Auflösung visualisieren und manipulieren, was ein bedeutungsvolleres und nachhaltigeres Lernen fördert. Jede Aktivität ist so gestaltet, dass sie die Untersuchung, Teamarbeit und Kommunikationsfähigkeit fördert, die im wissenschaftlichen Fortschritt von wesentlicher Bedeutung sind.

Aktivitätsvorschläge

Es wird empfohlen, nur eine der vorgeschlagenen Aktivitäten durchzuführen

Aktivität 1 - Das Rennen der Kristalle

> Dauer: (60 - 70 Minuten)

- Ziel: Die Löslichkeit verschiedener Substanzen in Wasser zu bestimmen und wie diese Löslichkeit mit der Temperatur variiert.

- Beschreibung: In dieser Aktivität werden die Schüler herausgefordert, die Löslichkeit verschiedener Substanzen in Wasser bei verschiedenen Temperaturen zu bestimmen. Sie müssen gesättigte Lösungen aus Salz, Zucker und Natriumbicarbonat in Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen zubereiten und die Sättigung visuell bewerten. Ziel ist es, herauszufinden, welche Substanz in Wasser am löslichsten ist und wie die Temperatur die Löslichkeit beeinflusst.

- Anweisungen:

• Die Klasse in Gruppen von bis zu 5 Schülern aufteilen.

• Jede Gruppe erhält 3 Bechergläser mit Wasser und Thermometern sowie 3 Feststoffproben von Salz, Zucker und Natriumbicarbonat.

• Die Schüler müssen jede Feststoffprobe wiegen und das Anfangsgewicht notieren.

• Dann fügt die erste Gruppe eine Probe in ein Becherglas hinzu und rührt, bis sie sich nicht mehr löst, und notiert die Temperatur. Dies wird für jeden Feststoff bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt.

• Nach der Auflösung müssen die Schüler die Lösung filtern, um ungelöste Feststoffe zu entfernen, und das Becherglas erneut wiegen, um die Masse des gelösten Feststoffs zu berechnen.

• Die Daten verwenden, um ein Löslichkeitsdiagramm in Abhängigkeit von der Temperatur für jede Substanz zu erstellen.

Aktivität 2 - Das Geheimnis der süßen Limonade

> Dauer: (60 - 70 Minuten)

- Ziel: Die maximale Löslichkeit von Zucker in Wasser bei verschiedenen Temperaturen zu bestimmen, mithilfe von Heiz- und Kühlmethoden.

- Beschreibung: Die Schüler werden herausgefordert, zu bestimmen, ob es möglich ist, mehr Zucker in bereits gesättigtem Wasser zu lösen. Sie müssen Heiz- und Kühlmethoden verwenden, um die Löslichkeit von Zucker in Wasser bei verschiedenen Temperaturen zu testen. Die Herausforderung besteht darin, zu versuchen, die größtmögliche Menge Zucker zu lösen und die maximale Löslichkeit bei jeder getesteten Temperatur zu bestimmen.

- Anweisungen:

• Die Schüler bilden Gruppen von bis zu 5 Personen und erhalten 1 Liter Wasser und 500 g Zucker.

• Jede Gruppe muss eine gesättigte Zuckerlösung in Wasser bei Raumtemperatur herstellen, indem sie rührt, bis sich nichts mehr löst.

• Nachdem die Lösung gesättigt ist, teilen sie die Lösung in gleiche Teile und testen die Löslichkeit des Zuckers bei verschiedenen Temperaturen, indem sie Wasserbäder und Eis verwenden.

• Die Schüler müssen die Menge des hinzugefügten Zuckers und die Temperatur für jeden Test aufzeichnen. Sie sollten auch visuell beobachten, ob sich der Zucker komplett löst oder ob Kristalle am Boden bleiben.

• Mit den gesammelten Daten sollen sie die maximale Löslichkeit von Zucker in Wasser bei jeder Temperatur berechnen.

Aktivität 3 - Die Party der Schwimmer und Sinkenden

> Dauer: (60 - 70 Minuten)

- Ziel: Die Löslichkeit von Substanzen in Wasser mit der Dichte der Lösungen und dem Verhalten von eingetauchten Objekten in Verbindung zu bringen.

- Beschreibung: In dieser spielerischen Aktivität werden die Schüler die Löslichkeit verschiedener Substanzen in Wasser auf unkonventionelle Weise erkunden. Sie müssen gesättigte Lösungen aus Salz, Zucker und Natriumbicarbonat zubereiten und testen, ob verschiedene Objekte (wie Münzen, Stäbchen oder kleine Spielzeuge) in der Lösung schwimmen, sinken oder in der Lösung schwebend bleiben, basierend auf der Dichte der Lösung.

- Anweisungen:

• Die Schüler werden in Gruppen aufgeteilt, und jede Gruppe erhält 3 gesättigte Lösungen aus verschiedenen Substanzen in Wasser.

• Sie erhalten auch eine Vielzahl von Objekten mit unterschiedlichen Dichten.

• Die Schüler müssen jedes Objekt in den verschiedenen Lösungen testen und aufzeichnen, ob das Objekt schwimmt, sinkt oder schwebt.

• Nach dem Testen aller Objekte in den Lösungen sollten sie versuchen, die Ergebnisse basierend auf der Löslichkeit der Substanzen und der Dichte der Lösungen zu erklären.

Feedback

Dauer: (15 - 20 Minuten)

Der Zweck dieser Feedbackphase ist es, das Lernen zu festigen, indem die Schüler artikulieren, was sie gelernt haben, und über den Untersuchungsprozess nachdenken. Die Gruppendiskussion trägt dazu bei, die Konzepte der Löslichkeit und deren Beziehung zur Temperatur zu festigen, und fördert Kommunikations- und Kooperationsfähigkeiten. Dieser Moment dient auch dem Lehrer, um das Verständnis der Schüler zu beurteilen und eventuelle verbleibende Fragen zu klären.

Gruppendiskussion

Um die Gruppendiskussion zu beginnen, sollte der Lehrer jedes Gruppe bitten, ihre Entdeckungen und Ergebnisse der Aktivitäten zu teilen. Es ist wichtig, dass die Schüler die verwendeten Verfahren, die gemachten Beobachtungen und die erreichten Schlussfolgerungen beschreiben. Der Lehrer kann mit einer kurzen Zusammenfassung der durchgeführten Aktivitäten beginnen, wobei er die Bedeutung des Verständnisses der Löslichkeit und ihrer Beziehung zur realen Welt hervorhebt, wie z.B. bei der Zubereitung von Lebensmitteln oder in industriellen Prozessen.

Schlüsselfragen

1. Was waren die größten Herausforderungen, denen ihr gegenüberstandet, als ihr die Löslichkeit der Substanzen bei unterschiedlichen Temperaturen bestimmen wolltet?

2. Wie hat die Temperatur die Löslichkeit der getesteten Substanzen beeinflusst? Gab es Überraschungen bei den Ergebnissen?

3. Wie wichtig ist es, die Löslichkeit in praktischen Anwendungen, wie in der Industrie oder im täglichen Leben, zu verstehen?

Fazit

Dauer: (5 - 10 Minuten)

Die Schlussfolgerung dient dazu, das Lernen zu konsolidieren, indem die Schüler artikulieren, was sie gelernt haben und die Anwendbarkeit der behandelten Konzepte verstehen. Sie hilft auch, die Verbindung zwischen Theorie und Praxis zu stärken, und stellt sicher, dass die Schüler nicht nur das Wissen aufnehmen, sondern auch deren Relevanz und Nützlichkeit erkennen. Diese Phase ist entscheidend dafür, dass die Schüler den Unterricht mit einem klaren und tiefen Verständnis des Themas verlassen und bereit sind, das Wissen in zukünftigen Situationen anzuwenden.

Zusammenfassung

In diesem abschließenden Abschnitt sollte der Lehrer die wichtigsten Punkte zusammenfassen und wiederholen, die während des Unterrichts behandelt wurden, und dabei die Bestimmung der Löslichkeit verschiedener Substanzen in Wasser und wie diese Löslichkeit mit der Temperatur variiert hervorheben. Es ist wichtig, die Techniken zur Zubereitung gesättigter Lösungen und die verwendeten Methoden zur Berechnung der maximalen Löslichkeit zu revisieren.

Theorieverbindung

Die heutige Unterrichtsstunde verband Theorie und Praxis auf integrierte Weise, sodass die Schüler nicht nur die Konzepte der Löslichkeit auf molekularer Ebene verstehen, sondern sie auch in praktischen und experimentellen Situationen anwenden können. Die vorgeschlagenen Aktivitäten dienten als Brücke für die Anwendung theoretischer Kenntnisse in realen und alltäglichen Kontexten, wie in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.

Abschluss

Schließlich ist es entscheidend, die Bedeutung der Löslichkeit im Alltag hervorzuheben, wie z.B. bei der Zubereitung von Lebensmitteln oder in der industriellen Produktion, wo die genaue Kontrolle der Löslichkeit entscheidend ist, um die Qualität und Wirksamkeit der Produkte zu gewährleisten. Die heute behandelten Konzepte sind grundlegend für das Verständnis vieler chemischer Prozesse und zur Lösung praktischer Probleme, die in verschiedenen Bereichen auftreten.