Chemie · Klasse 10

Ideen für aktives Lernen

Alkene und Alkine: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe

Aktive Lernformen eignen sich besonders für dieses Thema, weil die räumliche Struktur der π-Bindungen und ihre Reaktivität durch Handeln begreifbar werden. Schülerinnen und Schüler brauchen greifbare Erfahrungen, um Doppel- und Dreifachbindungen zu verstehen und nicht nur theoretisch zu memorieren.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Struktur-Eigenschafts-Konzept
• KMK: Sekundarstufe I - Erkenntnisgewinnung

• 30–50 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Erfahrungsorientiertes Lernen
• 45 Min. · Kleingruppen

Stationenrotation: Nachweis von Doppelbindungen

Richten Sie Stationen mit Proben von Alkanen, Alkenen und Alkinen ein. Schülerinnen und Schüler testen mit Bromwasser oder KMnO4-Lösung und notieren Farbveränderungen. In der Schlussphase teilen Gruppen Beobachtungen im Plenum.

Vergleichen Sie die Reaktivität von Alkanen, Alkenen und Alkinen und begründen Sie die Unterschiede.

Moderationstipp

Lassen Sie die Stationenrotation in Kleingruppen durchführen und achten Sie darauf, dass jede Schülerin und jeder Schüler aktiv die Nachweise durchführt und protokolliert.

Worauf zu achten ist

Geben Sie jedem Schüler eine Karte mit der Strukturformel eines Alkans, Alkens oder Alkins. Bitten Sie die Schüler, die Verbindung zu benennen, die Art der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung zu identifizieren und eine typische Reaktion zu beschreiben, die diese Verbindung eingehen kann.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung
• Sozialbewusstsein

Aktivität 02

• Erfahrungsorientiertes Lernen
• 30 Min. · Partnerarbeit

Modellbau: Molekülmodelle vergleichen

Schülerinnen und Schüler bauen Modelle von Ethan, Ethen und Ethin mit Bausätzen. Sie simulieren Additionsreaktionen, indem sie Bindungen öffnen und Atome hinzufügen. Paare präsentieren Unterschiede in der Reaktivität.

Erklären Sie die Additionsreaktion als typische Reaktion ungesättigter Kohlenwasserstoffe.

Moderationstipp

Geben Sie beim Modellbau klare Anweisungen zur räumlichen Ausrichtung der π-Bindungen, damit die Gruppen die Unterschiede zwischen σ- und π-Bindung direkt sehen.

Worauf zu achten ist

Zeigen Sie eine Reaktionsgleichung für die Addition von Brom an Ethen. Fragen Sie die Schüler: 'Welche Bindung wird gebrochen und welche neu gebildet? Wie verändert sich die Summenformel des Produkts im Vergleich zum Edukt?'

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung
• Sozialbewusstsein

Aktivität 03

• Erfahrungsorientiertes Lernen
• 50 Min. · Kleingruppen

Experimentdesign: Eigene Reaktion planen

Gruppen entwerfen ein Experiment zur Additionsreaktion an Alkenen, z. B. Hydrierung. Sie listen Materialien, Sicherheitsmaßnahmen und Erwartungen auf. Der Lehrkraft vorlegen und ausführen.

Designen Sie ein Experiment zum Nachweis von Doppelbindungen in organischen Verbindungen.

Moderationstipp

Fordern Sie beim Experimentdesign eine klare Hypothese und eine begründete Versuchsplanung ein, bevor die Schüler mit den Chemikalien arbeiten.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie die Frage: 'Warum sind Alkene reaktiver als Alkane?' Lassen Sie die Schüler ihre Antworten auf die unterschiedliche Bindungsstärke und die elektronische Struktur der Doppelbindung stützen. Bitten Sie sie, ihre Begründungen mit Beispielen zu untermauern.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung
• Sozialbewusstsein

Aktivität 04

• Erfahrungsorientiertes Lernen
• 40 Min. · Ganze Klasse

Vergleichstest: Reaktivitätsspektrum

Ganzklassig testen Schülerinnen und Schüler Reaktivität von Alkanen, Alkenen und Alkinen mit verschiedenen Reagenzien. Ergebnisse in einer Tabelle zusammenfassen und Unterschiede diskutieren.

Vergleichen Sie die Reaktivität von Alkanen, Alkenen und Alkinen und begründen Sie die Unterschiede.

Worauf zu achten ist

Geben Sie jedem Schüler eine Karte mit der Strukturformel eines Alkans, Alkens oder Alkins. Bitten Sie die Schüler, die Verbindung zu benennen, die Art der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung zu identifizieren und eine typische Reaktion zu beschreiben, die diese Verbindung eingehen kann.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung
• Sozialbewusstsein

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Beginnen Sie mit einem kurzen Input zur Bindungstheorie, aber lassen Sie die Schüler möglichst schnell selbst aktiv werden. Vermeiden Sie lange theoretische Erklärungen, bevor die Lernenden die Strukturen selbst gebaut oder Reaktionen beobachtet haben. Nutzen Sie Alltagsbezug, etwa durch den Vergleich von Erdgas und Erdöl, um die Bedeutung ungesättigter Kohlenwasserstoffe zu verdeutlichen.

Am Ende der Einheit können die Lernenden Strukturformeln sicher zeichnen, Bindungsarten unterscheiden und typische Reaktionen vorhersagen. Sie erklären die Reaktivität mit der Bindungsstärke und können Experimente zur Überprüfung planen und auswerten.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während der Stationenrotation zur Nachweisreaktion beobachten Sie, dass einige Schüler die Doppelbindung als zwei separate Einfachbindungen zeichnen.

  Geben Sie den Gruppen eine Tabelle mit den Bindungslängen und Bindungsenergien vor. Lassen Sie sie die Modelle vergleichen und die Bindungstypen in der σ- und π-Bindung markieren, um die Unterschiede sichtbar zu machen.

• Während des Modellbaus nehmen einige Schüler an, dass Alkine wegen der Dreifachbindung weniger reaktiv seien als Alkene.

  Fordern Sie die Gruppen auf, die π-Bindungen in den Modellen zu zählen und mit den Stationenrotationsergebnissen zu vergleichen. Die höhere Anzahl an π-Bindungen führt zu mehr Angriffsstellen für elektrophile Teilchen.

• Während des sensorischen Tests mit ungesättigten Verbindungen nehmen einige Schüler an, dass alle ungesättigten Kohlenwasserstoffe einen ähnlichen Geruch haben.

  Lassen Sie die Schüler die Geruchsunterschiede zwischen Ethen, Propen und Ethin dokumentieren und mit den Strukturen vergleichen. Nutzen Sie dabei Sicherheitshinweise und führen Sie den Test nur mit kleinen Mengen durch.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Erfahrungsorientiertes Lernen