Chemie · Klasse 7

Ideen für aktives Lernen

Kunststoffe: Herstellung und Eigenschaften

Aktives Lernen funktioniert hier besonders gut, weil Kunststoffe als abstrakte Molekülketten schwer vorstellbar sind. Experimente und Modelle machen die Herstellung und Eigenschaften direkt erfahrbar. Durch das Anfassen und Beobachten prägen sich die Unterschiede zwischen Thermoplasten und Duroplasten besser ein als durch Theorie allein.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Fachwissen
• KMK: Sekundarstufe I - Bewertung

• 15–30 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Projektbasiertes Lernen
• 25 Min. · Kleingruppen

Experiment: Einfache Polymerisation

Schüler mischen Natronlauge, Kleber und Borax, um Slime herzustellen. Sie beobachten, wie Monomere zu einem Netzwerk vernetzen. Dies simuliert die Bildung von Polymeren.

Erklären Sie, wie Kunststoffe aus Erdöl hergestellt werden.

Moderationstipp

Beobachten Sie während des Experiments 'Einfache Polymerisation' genau, wie die Viskosität der Lösung zunimmt, und fragen Sie gezielt nach der Rolle des Katalysators.

Worauf zu achten ist

Geben Sie den Schülern eine Karte mit der Abbildung eines gängigen Kunststoffprodukts (z.B. eine Wasserflasche aus PET). Bitten Sie sie, eine kurze Erklärung zu schreiben, aus welchem Monomer dieser Kunststoff wahrscheinlich hergestellt wird und ob es sich um einen Thermoplast oder Duroplast handelt.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 02

• Projektbasiertes Lernen
• 30 Min. · Kleingruppen

Teststationen: Eigenschaften prüfen

An Stationen testen Gruppen Dehnbarkeit, Härte und Wärmeleitfähigkeit verschiedener Kunststoffe. Sie notieren Ergebnisse und vergleichen mit natürlichen Materialien. Abschluss: Gemeinsame Auswertung.

Analysieren Sie die vielfältigen Eigenschaften von Kunststoffen, die sie so nützlich machen.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie den Schülern zwei Kunststoffproben vor (z.B. ein Stück PVC-Rohr und eine Styroporplatte). Bitten Sie sie, durch vorsichtiges Erwärmen (unter Aufsicht) oder durch Beschreiben der erwarteten Reaktion zu unterscheiden, ob es sich um einen Thermoplast oder Duroplast handelt, und begründen Sie ihre Wahl.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 03

• Fishbowl-Diskussion
• 20 Min. · Partnerarbeit

Fishbowl-Diskussion: Umweltbilanz

In Paaren sammeln Schüler Argumente für und gegen Plastikverwendung. Sie erstellen eine Pro-Contra-Liste und präsentieren Lösungsvorschläge wie Upcycling.

Bewerten Sie die Umweltauswirkungen von Kunststoffen und mögliche Lösungsansätze.

Worauf zu achten ist

Leiten Sie eine Diskussion mit der Frage: 'Welche drei Eigenschaften von Kunststoffen machen sie für die Verpackungsindustrie unverzichtbar, und welche drei Eigenschaften führen zu ihren größten Umweltproblemen?' Sammeln Sie die Antworten an der Tafel und vergleichen Sie sie.

• Analysieren
• Bewerten
• Sozialbewusstsein
• Selbstwahrnehmung

Aktivität 04

• Projektbasiertes Lernen
• 15 Min. · Einzelarbeit

Modellbau: Molekülkette

Individuell bauen Schüler mit Kugeln und Stäbchen eine Polyethylenkette. Sie erklären die Bindung und Formbarkeit.

Erklären Sie, wie Kunststoffe aus Erdöl hergestellt werden.

Worauf zu achten ist

Geben Sie den Schülern eine Karte mit der Abbildung eines gängigen Kunststoffprodukts (z.B. eine Wasserflasche aus PET). Bitten Sie sie, eine kurze Erklärung zu schreiben, aus welchem Monomer dieser Kunststoff wahrscheinlich hergestellt wird und ob es sich um einen Thermoplast oder Duroplast handelt.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit
• Entscheidungsfähigkeit

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Fangen Sie mit einem Alltagsbezug an, indem Sie Kunststoffgegenstände aus dem Klassenzimmer sammeln. Zeigen Sie dann, wie unterschiedlich diese Materialien reagieren, wenn sie erwärmt werden. Vermeiden Sie zu viel Frontalunterricht, da die Eigenschaften nur durch eigenes Erleben verstanden werden. Nutzen Sie Videos von industriellen Polymerisationsanlagen, um den Herstellungsprozess zu veranschaulichen.

Am Ende der Einheit können Schüler die Grundlagen der Polymerisation erklären, die Herstellung von Kunststoffen aus Monomeren nachvollziehen und die Eigenschaften verschiedener Kunststoffe durch Tests bestimmen. Sie erkennen auch die Umweltproblematik und können Lösungsansätze diskutieren.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• During der Diskussion 'Umweltbilanz' äußern Schüler, Kunststoffe seien natürliche Stoffe, die in der Natur vorkommen.

  Zeigen Sie während der Diskussion ein Bild eines typischen Erdölraffinerie-Prozesses und verweisen Sie auf die Monomere wie Ethylen. Fragen Sie die Schüler, ob sie ein natürliches Vorkommen von Polyethylen in der Natur kennen, und korrigieren Sie direkt mit dem Hinweis auf die synthetische Herstellung.

• During den 'Teststationen' gehen Schüler davon aus, dass alle Kunststoffe schnell in der Umwelt zerfallen.

  Lassen Sie die Schüler während der Stationen die Haltbarkeit der Proben mit ihrer eigenen Erfahrung vergleichen. Zeigen Sie ein Mikroplastik-Bild und erklären Sie, dass viele Kunststoffe nur zu Mikroplastik zerfallen, das noch Jahrzehnte besteht. Nutzen Sie die Stationen, um die Persistenz zu demonstrieren.

• Während des 'Modellbaus' glauben Schüler, dass alle Kunststoffe die gleiche Struktur und Eigenschaften haben.

  Fordern Sie die Schüler beim Modellbau auf, unterschiedliche Monomere (z.B. Ethylen vs. Styrol) zu verwenden und die Kettenlänge zu variieren. Zeigen Sie ihnen, wie sich die Modelleigenschaften ändern, und vergleichen Sie dies mit echten Kunststoffproben wie PE und PS.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Projektbasiertes Lernen
• Fishbowl-Diskussion