Chemie · Klasse 9

Ideen für aktives Lernen

Ungesättigte Kohlenwasserstoffe: Alkene und Alkine

Aktives Lernen funktioniert hier besonders gut, weil die Unterschiede zwischen Alkanen, Alkenen und Alkinen durch eigenes Handeln begreifbar werden. Das Bauen von Molekülmodellen, das Zeichnen von Formeln und das Lösen von Reaktionsgleichungen machen abstrakte Bindungsverhältnisse greifbar und fördern ein tiefes Verständnis für Struktur-Eigenschafts-Beziehungen.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Fachwissen: Struktur-Eigenschaft
• KMK: Sekundarstufe I - Chemische Reaktion

• 15–40 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Gruppenpuzzle
• 25 Min. · Partnerarbeit

Paararbeit: Molekülmodelle bauen

Schüler bauen Modelle von Alkanen, Alkenen und Alkinen mit Kugeln und Stäbchen. Sie vergleichen die Bindungen und diskutieren Reaktivität. Abschließend notieren sie Unterschiede.

Differenzieren Sie zwischen Alkanen, Alkenen und Alkinen anhand ihrer Bindungen.

Moderationstipp

Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler bei der Molekülmodell-Bauphase gezielt nach Fehlern in den Modellen der anderen suchen und korrigieren, um das Verständnis für Bindungswinkel und -längen zu schärfen.

Worauf zu achten ist

Die Schüler erhalten drei Strukturformeln: eine für ein Alkan, ein Alken und ein Alkin. Sie sollen jede Formel korrekt benennen, die Art der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung(en) identifizieren und kurz erklären, warum das Alken oder Alkin reaktiver ist als das Alkan.

• Verstehen
• Analysieren
• Bewerten
• Beziehungsfähigkeit
• Selbststeuerung

Aktivität 02

• Gruppenpuzzle
• 30 Min. · Kleingruppen

Kleingruppen: Reaktionsgleichungen lösen

Gruppen lösen Additionen an Doppelbindungen, z. B. Brom zu Ethylen. Sie erklären den Mechanismus und prognostizieren Produkte. Präsentation der Ergebnisse.

Erklären Sie die erhöhte Reaktivität von Alkenen und Alkinen.

Moderationstipp

Fordern Sie die Kleingruppen bei den Reaktionsgleichungen auf, die Mechanismen mit Pfeilen zu visualisieren, um die Elektronenverschiebung und die Entstehung neuer Bindungen zu verdeutlichen.

Worauf zu achten ist

Der Lehrer schreibt die Reaktionsgleichung für die Addition von Brom (Br2) an Ethen an die Tafel. Die Schüler sollen die entstehenden Produkte benennen und die Art der Reaktion (Addition) begründen, indem sie auf die Doppelbindung verweisen.

• Verstehen
• Analysieren
• Bewerten
• Beziehungsfähigkeit
• Selbststeuerung

Aktivität 03

• Gruppenpuzzle
• 40 Min. · Ganze Klasse

Ganzer Unterricht: Industrieanwendungen recherchieren

Klasse recherchiert ungesättigte Verbindungen in der Petrochemie. Jede Gruppe erstellt eine Infografik. Gemeinsame Diskussion.

Analysieren Sie die Bedeutung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen in der Industrie.

Moderationstipp

Nutzen Sie die Industrieanwendungen als Diskussionsanlass, um die Reaktivität von Alkenen und Alkinen direkt mit realen Produkten zu verknüpfen und so die Relevanz des Themas zu unterstreichen.

Worauf zu achten ist

Diskutieren Sie mit den Schülern die Frage: 'Welche Vorteile bietet die höhere Reaktivität von Alkenen und Alkinen für chemische Synthesen, und welche Nachteile ergeben sich daraus möglicherweise?' Sammeln Sie Antworten auf dem Whiteboard und klassifizieren Sie sie nach Vor- und Nachteilen.

• Verstehen
• Analysieren
• Bewerten
• Beziehungsfähigkeit
• Selbststeuerung

Aktivität 04

• Gruppenpuzzle
• 15 Min. · Einzelarbeit

Individuell: Strukturformeln zeichnen

Schüler zeichnen Formeln von Penten und Propin. Sie markieren ungesättigte Bindungen und nennen Reaktionspartner.

Differenzieren Sie zwischen Alkanen, Alkenen und Alkinen anhand ihrer Bindungen.

Worauf zu achten ist

Die Schüler erhalten drei Strukturformeln: eine für ein Alkan, ein Alken und ein Alkin. Sie sollen jede Formel korrekt benennen, die Art der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung(en) identifizieren und kurz erklären, warum das Alken oder Alkin reaktiver ist als das Alkan.

• Verstehen
• Analysieren
• Bewerten
• Beziehungsfähigkeit
• Selbststeuerung

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Beginnen Sie mit einer klaren Abgrenzung der Bindungstypen, bevor Sie zu den Reaktionen übergehen. Vermeiden Sie es, die Reaktivität von Alkenen und Alkinen als gleich zu behandeln, da Alkine tatsächlich eine höhere Reaktivität aufweisen. Nutzen Sie die KMK-Standards als Leitfaden, um gezielt Kompetenzen in Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und chemischen Reaktionen zu fördern. Ein stufenweiser Aufbau von einfachen zu komplexeren Molekülen und Reaktionen unterstützt den Lernerfolg.

Am Ende sollen die Schülerinnen und Schüler selbstständig Strukturformeln erkennen, Bindungsarten benennen und Reaktionsmechanismen erklären können. Sie sollen zudem die Bedeutung von Doppel- und Dreifachbindungen für industrielle Anwendungen darlegen und bewerten können.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während der Paararbeit: Molekülmodelle bauen, achten Sie darauf, dass Schülerinnen und Schüler nicht annehmen, Alkene und Alkine seien generell instabil.

  Nutzen Sie die gebauten Modelle, um zu zeigen, dass Alkene und Alkine unter Normalbedingungen stabil sind, aber an der Doppel- oder Dreifachbindung gezielt reagieren können. Zeigen Sie beispielhaft, wie Halogene nur unter bestimmten Bedingungen (z. B. Licht oder Katalysatoren) addiert werden.

• Während der Kleingruppenarbeit: Reaktionsgleichungen lösen, kann die Annahme entstehen, Alkine seien weniger reaktiv als Alkene.

  Fordern Sie die Gruppen auf, die Addition von Wasserstoff an Ethen und Ethin zu vergleichen. Zeigen Sie ihnen, dass Alkine oft schneller reagieren, da die Dreifachbindung leichter angegriffen wird. Nutzen Sie die Reaktionsgleichungen, um dies zu belegen.

• Während der individuellen Phase: Strukturformeln zeichnen, könnte der Fehler unterlaufen, dass Schüler die Bindungsart nur an der Kettenlänge festmachen.

  Lassen Sie die Schüler die Strukturformeln mit farbigen Markierungen für Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen anfertigen. Verdeutlichen Sie, dass der Unterschied in der Bindungsart liegt und nicht in der Länge der Kohlenstoffkette.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Gruppenpuzzle