Chemie · Klasse 9

Ideen für aktives Lernen

Kohlenwasserstoffe: Alkane

Aktive Lernformate sind für dieses Thema ideal, weil Schülerinnen und Schüler komplexe räumliche Strukturen wie die tetraedrische Anordnung der Bindungen am Kohlenstoffatom nur durch eigenes Handeln begreifen. Zudem verknüpfen sie theoretische Regeln der IUPAC-Nomenklatur direkt mit konkreten Modellen und können so abstrakte Konzepte wie Van-der-Waals-Kräfte nachvollziehen.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Fachwissen: Struktur-Eigenschaft
• KMK: Sekundarstufe I - Kommunikation

• 15–45 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Lernen an Stationen
• 25 Min. · Partnerarbeit

Paararbeit: Strukturformeln konstruieren

Paare erhalten IUPAC-Namen von Alkanen bis C6 und zeichnen Lewis- sowie Keilstrichformeln. Sie bauen Modelle mit Molsticks und vergleichen mit Partnerformeln. Abschließend erklären sie die tetraedrische Geometrie.

Benennen Sie einfache Alkane nach IUPAC-Nomenklatur.

Moderationstipp

Achten Sie beim Stationenlauf darauf, dass die Schülerinnen und Schüler die Modelle nicht nur betrachten, sondern durch Antippen oder Drehen selbst die Van-der-Waals-Kräfte spüren können.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie den Schülern eine Liste von Summenformeln (z.B. C5H12, C7H16) und bitten Sie sie, die entsprechenden IUPAC-Namen aufzuschreiben. Dies prüft die Fähigkeit zur Benennung.

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 02

• Lernen an Stationen
• 45 Min. · Kleingruppen

Stationenrotation: Eigenschaften analysieren

Vier Stationen: 1. Gasmodelle (Methan-Ethan), 2. Flüssigkeiten (Pentan-Hexan), 3. Siedepunkttabellen plotten, 4. Van-der-Waals-Kräfte diskutieren. Gruppen rotieren alle 10 Minuten und notieren Beobachtungen.

Konstruieren Sie Strukturformeln für verschiedene Alkane.

Moderationstipp

Geben Sie in der Paararbeit klare Zeitlimits vor, um Diskussionen gezielt zu lenken und sicherzustellen, dass beide Partner aktiv teilnehmen.

Worauf zu achten ist

Geben Sie jedem Schüler eine Karte mit der Strukturformel eines einfachen Alkans. Bitten Sie die Schüler, den Namen des Alkans zu notieren und eine Eigenschaft zu nennen, die mit seiner Kettenlänge zusammenhängt.

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 03

• Lernen an Stationen
• 35 Min. · Ganze Klasse

Klassenmodellbau: Kettenlängen vergleichen

Jede Reihe baut mit Kugeln und Stäbchen Alkane von C1 bis C8. Die Klasse diskutiert steigende Siedepunkte und Polarität. Fotos dokumentieren für Präsentation.

Analysieren Sie die physikalischen Eigenschaften von Alkanen in Bezug auf ihre Kettenlänge.

Moderationstipp

Beobachten Sie beim Modellbau genau, wie die Schüler die Kettenlängen vergleichen, und greifen Sie ein, wenn sie die tetraedrische Anordnung flach zeichnen.

Worauf zu achten ist

Fragen Sie die Schüler: 'Warum sind Benzin und Diesel bei Raumtemperatur flüssig, während Methan ein Gas ist?' Leiten Sie die Diskussion zu den Zusammenhängen zwischen Molekülgröße, Van-der-Waals-Kräften und Siedepunkten.

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 04

• Lernen an Stationen
• 15 Min. · Einzelarbeit

Individual: Nomenklatur-Übung

Schüler benennen selbstgewählte Alkane und zeichnen Formeln in Heft. Peer-Review in Kleingruppen korrigiert Fehler.

Benennen Sie einfache Alkane nach IUPAC-Nomenklatur.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie den Schülern eine Liste von Summenformeln (z.B. C5H12, C7H16) und bitten Sie sie, die entsprechenden IUPAC-Namen aufzuschreiben. Dies prüft die Fähigkeit zur Benennung.

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Dieses Thema profitiert von einer Kombination aus haptischem Lernen und visuellen Vergleichen. Vermeiden Sie reine Frontalunterrichtsphasen, da die räumliche Vorstellungskraft der Schülerinnen und Schüler sonst nicht ausreichend gefördert wird. Nutzen Sie gezielte Impulsfragen, um Fehlvorstellungen wie die Annahme, dass längere Ketten immer gasförmig seien, direkt im Unterricht zu korrigieren. Die IUPAC-Nomenklatur sollte schrittweise eingeführt werden, beginnend mit den einfachsten Alkanen und dann auf längere Ketten übertragen werden.

Am Ende der Einheit können die Lernenden Alkane korrekt benennen, Strukturformeln in verschiedenen Darstellungen zeichnen und physikalische Eigenschaften mit der Kettenlänge erklären. Sie erkennen die Unterschiede zwischen gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen und wenden ihr Wissen auf Alltagsbeispiele wie Benzin oder Erdgas an.

---

Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während der Stationenrotation beobachten Sie, dass einige Schülerinnen und Schüler Doppelbindungen in die Strukturformeln der Alkane einzeichnen.

  Zeigen Sie während der Stationenrotation die Modelle von Methan und Ethan und fragen Sie die Schüler, welche Bindungen sie erkennen können. Lassen Sie sie mit den bereitliegenden Stäbchen die Einfachbindungen nachbauen und die Unterschiede zu Alkenen in einer Tabelle festhalten.

• Währen der Klassenmodellbau-Station vermuten einige, dass längere Alkanketten niedrigere Siedepunkte haben.

  Nutzen Sie die Modelle aus der Stationenrotation, um die Kettenlängen zu vergleichen. Lassen Sie die Schüler in Gruppen die Siedepunkte in eine Tabelle eintragen und fragen Sie gezielt nach den Van-der-Waals-Kräften zwischen den Molekülen.

• Während der Stationenrotation gehen einige davon aus, dass alle Alkane fest bei Raumtemperatur sind.

  Bieten Sie an der Station mit den Modellen verschiedene Alkane an und lassen Sie die Schüler die Aggregatzustände bei Raumtemperatur vorhersagen. Fordern Sie sie auf, ihre Vermutungen anhand der Modelle zu überprüfen und die Ergebnisse zu diskutieren.

---

In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Lernen an Stationen