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2. Unterrichtsstunden
2.1 Unterrichtsstunde 1: Modifikationen des Kohlenstoffs
Lernziele |
Hinweise zur Methodik |
Medien / Experimente |
| (1) verschiedene Erscheinungsformen des Kohlenstoffs kennen
(Reproduktion) |
Zum Einstieg in das Thema zeige ich den Schülern einen Diamanten als ein unvergängliches Geschenk für einen besonders
lieben Menschen. Ich erzähle ihnen, daß der Diamant nur aus Kohlenstoff besteht. Die
Schüler nennen Kohle als weitere Substanz, die aus Kohlenstoff aufgebaut ist. Daraufhin
werden die Unterschiede zwischen Holzkohle, Braunkohle und Steinkohle angesprochen. Ich
teile den Schülern mit, daß man den reinen Kohlenstoff, den man aus Kohle gewinnen kann,
als Graphit bezeichnet, und zeige ihnen einen Graphitstein. Die
Schüler wiederholen, daß Diamant und Graphit beide aus Kohlenstoffatomen bestehen. Die
Überschrift wird an die Tafel geschrieben. |
Diamanten
Holzkohle
Braunkohle
Steinkohle
Graphit
Tafel |
| (2) das Aussehen von Graphit und Diamant beschreiben
können
(Repr.) |
Die Eigenschaften beider Stoffe sollen
untersucht werden. Dazu wird an der Tafel eine Tabelle angelegt.
Ich fordere die Schüler "bankweise" auf, den Diamanten unter
dem Mikroskop zu betrachten. Die Schüler beschreiben das Aussehen
des Diamanten und vergleichen es mit dem Aussehen des
Graphit. Das Ergebnis wird an der Tafel festgehalten.
Ich teile den Schülern mit, woher der Name für den Diamanten stammt,
und halte dies ebenfalls an der Tafel fest. |
Tafel
Mikroskop
Tafel |
| (3) die Härte von Graphit und Diamant vergleichen können
(Repr.) |
Ein Schüler berührt den Graphitstein und
stellt fest, daß er sich fettig anfühlt. Anschließend zieht er mit dem Stein eine Linie
auf ein Blatt Papier. Die Schüler erkennen, daß Graphit sehr weich ist. Ich teile ihnen
mit, daß daher auch sein Name stammt. Das Ergebnis wird an die Tafel geschrieben.
Die Härte von Graphit und Diamant
wird verglichen. Ich erzähle den Schülern, wie Friedrich Mohs seine Härteskala
aufgestellt hat, und gebe an, daß der Diamant das härteste aller Minerale ist. Auch der
Einfluß dieser Eigenschaft auf den Namen des Diamanten wird mitgeteilt. Dies wird an der
Tafel festgehalten. |
Tafel
Versuch 1 |
| (4) die elektrische Leitfähigkeit von Graphit und Diamant
beschreiben können
(Reorganisation) |
Der Glanz von Graphit erinnert die
Schüler an den für Metalle typischen Glanz. Sie nennen als typische Eigenschaft von
Metallen die Leitfähigkeit von Strom und Wärme. Mit Hilfe des Versuchs stellen die
Schüler fest, daß auch Graphit elektrischen Strom leitet, Diamant jedoch nicht. Diese
Eigenschaft wird an der Tafel festgehalten. |
Versuch 2
Tafel |
| (5) den Begriff "Modifikation" am Beispiel des
Kohlenstoffs erklären können
(Repr.) |
Zusammenfassend stellen die Schüler fest,
daß Graphit und Diamant sehr unterschiedliche Eigenschaften besitzen, obwohl sie aus dem
selben Element aufgebaut sind. Ich erkläre den Schülern, daß die unterschiedlichen
Eigenschaften ihre Ursache in der unterschiedlichen Verknüpfung der Elemente haben. Für
die beiden verschiedenen Erscheinungsformen wird der Begriff "Modifikationen"
eingeführt. Die Zusammenfassung wird den Schülern diktiert (Diktat).
Ich teile den Schülern mit, wie man aus jeweils einer Modifikation des
Kohlenstoffs die andere herstellen kann. |
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| (6) den verschiedenen Eigenschaften von Graphit bestimmte
Verwendungsmöglich-keiten zuordnen können
(Reorg.) |
Ich erzähle den Schülern, daß man
Graphit und Diamant aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften auch im Alltag
unterschiedlich verwenden kann. Eine neue Tabelle wird an der Tafel angelegt.
Zunächst werden die Verwendungsmöglichkeiten von Graphit betrachtet.
Die Schüler wiederholen die Eigenschaft, daß Graphit so weich ist, daß man damit
schreiben kann. Wenn es den Schülern nicht bekannt ist, teile ich ihnen mit, daß jede
Bleistiftmine aus Graphit besteht. Dies wird an der Tafel festgehalten. Ich erzähle
ihnen, wie eine Bleistiftmine hergestellt wird und warum man diesen Stift irrtümlich als
"Bleistift" bezeichnet.
Als weitere Verwendungsmöglichkeit von Graphit werden Schmiermittel
und Elektroden vorgestellt. Im Versuch wird demonstriert, daß man auch Bleistiftminen als
Elektroden benutzen kann. |
Tafel
Schmiermittel
Graphitelektroden
Versuch 3 |
| (7) den verschiedenen Eigenschaften von Diamant bestimmte
Verwendungsmöglich-keiten zuordnen können
(Reorg.) |
Als bekannteste Verwendungsmöglichkeit
von Diamant nennen die Schüler die Schmuckherstellung. Dies wird an der Tafel notiert.
Ich erkläre ihnen mit Hilfe der Folie den Unterschied zwischen Diamanten und Brillanten.
Als weitere Verwendungsmöglichkeiten werden Bohrer, Schneidegeräte,
Schleifmittel, Präzisionsapparate und Nadeln von Plattenspielern angesprochen und an der
Tafel festgehalten. |
Tafel
Folie |
Fragen zur Lernzielkontrolle:
LZ 1: Nenne verschiedene Erscheinungsformen des Kohlenstoffs!
LZ 2: Beschreibe das Aussehen von Graphit!
Beschreibe
das Aussehen eines Diamanten!
LZ 3: Vergleiche die Härte von Graphit mit der Härte von Diamanten!
LZ 4: Beschreibe die elektrische Leitfähigkeit von Graphit!
Beschreibe
die elektrische Leitfähigkeit eines Diamanten!
LZ 5: Erkläre den Begriff "Modifikation" am Beispiel des
Kohlenstoffs!
LZ 6: Nenne Verwendungsmöglichkeiten von Graphit, die sich die geringe
Härte zunutze
machen!
Weshalb
kann man Graphit als Elektroden verwenden?
LZ 7: Warum werden lupenreine Diamanten zur Schmuckherstellung
verwendet?
Nenne
Verwendungsmöglichkeiten von Diamanten, die die große Härte ausnutzen!
Tafelbild:
| 1. Kohlenstoff Eigenschaften:
Graphit
Diamant
(graphein,griech=schreiben)
(diaphainein,griech=durchscheinend/
adamentos, griech=der Unbezwingliche)
- schwarz glänzend
- farblos, durchsichtig, lichtbrechend
- sehr weich
- extrem hart
- gute elektrische Leitfähigkeit
- keine
elektrische Leitfähigkeit
[Diktat]
Verwendung:
- Bleistift
- Schmuck
- Schmiermittel
- Zahnarztbohrer
- Elektroden
- Bohrköpfe für Gesteinsbohrer
- Gals und Betonschneider
- Schleifmittel
- Teile von Präzisionsapparaten
- Nadeln von Plattenspielern |
Diktat:
Graphit und Diamant sind zwei verschiedene Modifikationen (Erscheinungsformen) des
Kohlenstoffs. Obwohl sie aus der gleichen Atomart bestehen, besitzen sie ganz
unterschiedliche Eigenschaften. Die Ursache dafür liegt in der unterschiedlichen
Anordnung der Kohlenstoffatome.
Folien:
Beschreibung der Experimente:
| Versuch 1: |
Untersuchung der Härte von Graphit und Diamant |
| Chemikalien: |
Graphit, Diamant |
| Durchführung: |
a) Mit einem Graphitstein wird über ein Blatt Papier
gerieben.
b) Mit einem Diamanten wird über ein Blatt Papier gerieben.
Anschließend wird mit ihm ein Glasstab eingeritzt. |
| Beobachtung: |
a) Mit dem Graphitstein kann man eine Linie auf das Papier
zeichnen.
b) Mit dem Diamanten kann man keine Linie auf das Papier
zeichnen. Man kann mit ihm den Glasstab einritzen. |
| Deutung: |
a) Graphit ist sehr weich.
b) Der Diamant ist härter als der Graphitstein und sogar härter als Glas. |
| Versuch 2: |
Leitfähigkeitsuntersuchung von Graphit und Diamant |
| Chemikalien: |
Graphit, Diamant |
| Durchführung: |
Mit einer Stromquelle, einer Lampe, Kabeln
und zwei Elektroden
wird ein Stromkreis aufgebaut. Durch das Zusammenhalten der
beiden Elektroden wird der Stromkreis geschlossen und überprüft,
ob die Lampe funktioniert. Anschließend werden beide Elektroden
an den Graphit und danach an den Diamanten gehalten. |
| Beobachtung: |
Werden beide Elektroden an den Graphit
gehalten, so leuchtet die
Lampe auf. Werden sie an den Diamanten gehalten so bleibt die
Lampe aus. |
| Deutung: |
Graphit leitet den elektrischen Strom,
Diamant dagegen nicht. |
| Versuch 3: |
Leitfähigkeitsuntersuchung einer Bleistiftmine |
| Chemikalien: |
Bleistift |
| Durchführung: |
Mit Hilfe einer Stromquelle, einer Lampe
und einiger Kabel wird ein
Stromkreis aufgebaut. Dieser wird an einer Stelle unterbrochen.
Statt dessen werden die Kabelenden an einen Bleistift gehalten. |
| Beobachtung: |
Die Lampe brennt. |
| Deutung: |
In der Bleistiftmine ist Graphit
enthalten, das den elektrischen Strom
leitet. |
Hausaufgaben:
- Bleistifte, deren Minen an beiden Bleistiftenden zu sehen sind, können ein
gefährliches Spielzeug für Kinder werden, wenn sie es in die Steckdose stecken. Erkläre
warum!
- Der Brillant, der das englische Königszepter ziert, hat 530 Karat. Erkundige Dich,
welche Eigenschaft des Brillanten mit dem Wort "Karat" beschrieben wird und wie
es zu dieser Bezeichnung kam!
Welche Eigenschaft hat dann der Brillant des englischen Königszepters?
Erwartungshorizont:
- Bleistifte, deren Minen an beiden Bleistiftenden zu sehen sind, können ein
gefährliches Spielzeug für Kinder werden, wenn sie es in die Steckdose stecken. Erkläre
warum!
- Der Brillant, der das englische Königszepter ziert, hat 530 Karat. Erkundige Dich,
welche Eigenschaft des Brillanten mit dem Wort "Karat" beschrieben wird und wie
es zu dieser Bezeichnung kam!
Welche Eigenschaft hat dann der Brillant des englischen Königszepters?
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