Lehrplan | Aktive Methodik | Lösungen: Löslichkeit

Prämissen: Dieser aktive Lehrplan geht von einer 100-minütigen Unterrichtsdauer aus, vorheriges Lernen der Schüler sowohl mit dem Buch als auch mit dem Beginn der Projektentwicklung, und dass nur eine Aktivität (von den drei vorgeschlagenen) während des Unterrichts durchgeführt wird, da jede Aktivität darauf ausgelegt ist, einen großen Teil der verfügbaren Zeit in Anspruch zu nehmen.

Ziel der Aktivität

Dauer: (5 - 7 Minuten)

Die Zielsetzungsphase ist zentral, um sowohl Lehrkräfte als auch Lernende auf den Kern des Themas aufmerksam zu machen. In diesem Schritt werden die Lernziele klar definiert, sodass alle Beteiligten wissen, worauf sie sich während des Unterrichts konzentrieren sollen. Durch das Festlegen der Ziele wird zudem sichergestellt, dass die Schülerinnen und Schüler optimal auf die folgenden praktischen Aktivitäten vorbereitet sind und wissen, was von ihnen in Bezug auf Lernfortschritte und Anwendung erwartet wird.

Ziel der Aktivität Utama:

1. Die Schülerinnen und Schüler befähigen, das Löslichkeitslimit einer Substanz in einem Lösungsmittel zu erkennen, zu überprüfen und zu verstehen.

2. Die Fähigkeit entwickeln, die Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur zu analysieren und anschaulich zu erklären.

3. Die Schülerinnen und Schüler in die Lage versetzen, Berechnungen anzustellen, um die maximale Menge einer Substanz zu ermitteln, die in einer festgelegten Menge Lösungsmittel bei unterschiedlichen Temperaturen gelöst werden kann.

Ziel der Aktivität Tambahan:

1. Die Kooperation unter den Schülerinnen und Schülern während der praktischen Übungen fördern, um gegenseitiges Lernen und den Austausch von Ideen zu unterstützen.

Einführung

Dauer: (15 - 20 Minuten)

Diese Einführungsphase soll die Schülerinnen und Schüler motivieren und ihnen die zentralen Aspekte der Löslichkeit näherbringen. Die vorgestellten Problemsituationen regen zum kritischen Denken an und helfen, vorhandenes Vorwissen in einen neuen, praxisnahen Kontext einzuordnen. Gleichzeitig wird damit die Relevanz des Themas im Alltag verdeutlicht, was das Interesse und das Bewusstsein für die Bedeutung der Löslichkeitsbestimmung steigert.

Problemorientierte Situation

1. Stellen Sie sich vor, Sie sollen für ein Chemieexperiment eine gesättigte Salzlösung herstellen. Wie würden Sie ermitteln, wie viel Salz in 100 ml Wasser bei 20°C maximal gelöst werden kann?

2. Sie stehen in der Küche und möchten eine besonders süße Limonade zubereiten. Beim Vermischen von Zucker und Wasser stellen Sie fest, dass die Flüssigkeit nach Zugabe von 200 g Zucker weiterhin klar bleibt. Wie würden Sie überprüfen, ob noch mehr Zucker im Wasser gelöst werden kann?

Kontextualisierung

Löslichkeit ist weit mehr als ein abstraktes chemisches Konzept – sie findet praktische Anwendung in vielen Bereichen, von der Pharma- bis zur Lebensmittelindustrie. So ist es beispielsweise unerlässlich, zu verstehen, wie die Temperatur die Löslichkeit beeinflusst, um Medikamente optimal herzustellen oder neue Rezepturen zu entwickeln. Auch im Alltag, etwa bei der Zubereitung von Tee oder Kaffee, spielt die genaue Dosierung der gelösten Stoffe eine wesentliche Rolle für den Geschmack und die Wirksamkeit des Endprodukts.

Entwicklung

Dauer: (75 - 85 Minuten)

Die Entwicklungsphase ermöglicht den Schülerinnen und Schülern, theoretische Konzepte der Löslichkeit praktisch umzusetzen und zu erforschen, wie sich Löslichkeitsgrenzen unter Temperatureinfluss verändern. Durch die praktischen Übungen lernen sie, chemische Phänomene sichtbar und fassbar zu machen, was ein tieferes und nachhaltigeres Verständnis fördert. Dabei wird Teamarbeit, Experimentierfreude und kommunikative Kompetenz besonders gestärkt.

Aktivitätsempfehlungen

Es wird empfohlen, nur eine der vorgeschlagenen Aktivitäten durchzuführen

Aktivität 1 - Das Kristall-Wettrennen

> Dauer: (60 - 70 Minuten)

- Ziel der Aktivität: Erarbeiten und vergleichen, wie sich die Löslichkeit verschiedener Stoffe in Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur verändert.

- Beschreibung: Bei dieser Übung geht es darum, die Löslichkeit verschiedener Stoffe in Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen zu ermitteln. Die Schülerinnen und Schüler stellen gesättigte Lösungen mit Salz, Zucker und Natron her, beobachten die Sättigung visuell und vergleichen, wie gut sich die einzelnen Substanzen in Wasser lösen. Ziel ist es, herauszufinden, welcher Stoff bei welcher Temperatur am besten löslich ist.

- Anweisungen:

• Teilen Sie die Klasse in Gruppen von bis zu 5 Personen ein.

• Jede Gruppe erhält drei Bechergläser mit Wasser, Thermometer und Feststoffproben von Salz, Zucker und Natron.

• Die Schülerinnen und Schüler wiegen jede Probe und notieren das Anfangsgewicht.

• Anschließend geben sie die erste Probe in ein Becherglas, rühren solange, bis sich keine weitere Menge auflöst, und messen dabei die Temperatur. Dieser Vorgang wird für jede Substanz bei unterschiedlichen Temperaturen wiederholt.

• Nach dem Auflösen filtern die Lernenden die Lösung, um die ungelösten Rückstände zu entfernen, und wiegen das Becherglas, um die Masse des tatsächlich gelösten Stoffes zu berechnen.

• Mit den gewonnenen Daten wird ein Löslichkeitsdiagramm in Abhängigkeit von der Temperatur für jede Substanz erstellt.

Aktivität 2 - Das süße Limonaden-Geheimnis

> Dauer: (60 - 70 Minuten)

- Ziel der Aktivität: Ermitteln, wie viel Zucker in Wasser löst, wenn man verschiedene Temperaturbereiche durch Heizen oder Kühlen simuliert.

- Beschreibung: Hier sollen die Schülerinnen und Schüler herausfinden, ob in einer bereits gesättigten Zuckerlösung noch mehr Zucker aufgelöst werden kann. Sie nutzen dazu sowohl Heiz- als auch Kühlverfahren, um die Löslichkeit von Zucker in Wasser bei verschiedenen Temperaturen zu testen. Ziel ist es, die maximale Zuckerlöslichkeit bei jeder Temperatur zu ermitteln.

- Anweisungen:

• Die Schülerinnen und Schüler bilden Gruppen von bis zu 5 Personen und erhalten 1 Liter Wasser sowie 500 g Zucker.

• Jede Gruppe bereitet eine gesättigte Zuckerlösung bei Raumtemperatur zu, indem sie so lange rühren, bis sich kein weiterer Zucker auflöst.

• Nachdem die Lösung gesättigt ist, teilt man sie in gleiche Portionen und testet die Löslichkeit bei unterschiedlichen Temperaturen mit Hilfe von Wasserbädern und Eis.

• Dabei notieren die Lernenden für jeden Versuch die zugegebene Zuckermenge und die jeweilige Temperatur. Zudem wird visuell überprüft, ob der Zucker vollständig aufgelöst ist oder ob sich Kristalle, beispielsweise am Boden, absetzen.

• Aus den gesammelten Daten berechnen sie die maximale Löslichkeit von Zucker in Wasser bei den jeweiligen Temperaturen.

Aktivität 3 - Die schwimmende und sinkende Party

> Dauer: (60 - 70 Minuten)

- Ziel der Aktivität: Die Beziehung zwischen der Löslichkeit von Substanzen, der resultierenden Dichte der Lösungen und dem Verhalten eingetauchter Objekte erforschen.

- Beschreibung: In dieser spielerischen Aktivität untersuchen die Schülerinnen und Schüler auf unkonventionelle Weise, wie sich die Löslichkeit verschiedener Stoffe in Wasser auf das Verhalten von Tauchobjekten auswirkt. Nachdem gesättigte Lösungen von Salz, Zucker und Natron hergestellt wurden, testen sie, ob unterschiedliche Gegenstände – etwa Münzen, Stöcke oder kleine Spielzeuge – in diesen Lösungen schwimmen, sinken oder schweben.

- Anweisungen:

• Die Klasse wird in Gruppen eingeteilt. Jede Gruppe erhält drei gesättigte Lösungen, die aus unterschiedlichen Substanzen zubereitet wurden.

• Zusätzlich bekommt jede Gruppe eine Auswahl von Gegenständen mit unterschiedlicher Dichte.

• Die Schülerinnen und Schüler testen nacheinander jedes Objekt in den verschiedenen Lösungen und protokollieren, ob es schwimmt, sinkt oder schwebt.

• Abschließend sollen sie ihre Beobachtungen auswerten und erklären, inwiefern die Löslichkeit der Substanz und die daraus resultierende Dichte der Lösung das Verhalten der Objekte beeinflusst.

Feedback

Dauer: (15 - 20 Minuten)

Diese Feedback-Phase dient dazu, das Gelernte zu festigen, indem die Schülerinnen und Schüler reflektieren, was sie erfahren haben, und ihre Ergebnisse mit ihren Mitschülerinnen und Mitschülern besprechen. Die Diskussion unterstützt nicht nur das Verständnis der Löslichkeitskonzepte, sondern fördert auch Kommunikations- und Teamfähigkeiten sowie die kritische Reflexion des eigenen Lernprozesses.

Gruppendiskussion

Um die Gruppendiskussion einzuleiten, sollte die Lehrkraft jede Gruppe auffordern, ihre Beobachtungen und Ergebnisse aus den durchgeführten Aktivitäten vorzustellen. Es ist wichtig, dass die Schülerinnen und Schüler die angewandten Methoden, ihre Beobachtungen und die daraus gezogenen Schlussfolgerungen erläutern. Die Lehrkraft kann mit einer kurzen Zusammenfassung beginnen und dabei die Bedeutung des Verständnisses von Löslichkeit und deren praktischer Relevanz, etwa im Lebensmittelbereich oder der Industrie, betonen.

Schlüsselfragen

1. Welche Herausforderungen traten bei der Bestimmung der Löslichkeit der verschiedenen Stoffe in den unterschiedlichen Temperaturbereichen auf?

2. Wie hat sich die Temperatur konkret auf die Löslichkeit der getesteten Substanzen ausgewirkt? Gab es unerwartete Ergebnisse?

3. Warum ist es wichtig, Lösungen und deren Löslichkeitsverhalten im praktischen Alltag oder in industriellen Prozessen zu verstehen?

Fazit

Dauer: (5 - 10 Minuten)

Das Ziel der abschließenden Zusammenfassung ist es, den Lernerfolg zu sichern, indem die Schülerinnen und Schüler noch einmal reflektieren, was sie gelernt haben und wie die theoretischen Inhalte in der Praxis angewendet werden können. Diese Phase stärkt die Verbindung zwischen Theorie und praktischer Anwendung und bereitet die Lernenden darauf vor, ihr Wissen künftig aktiv einzusetzen.

Zusammenfassung

Im abschließenden Teil fasst die Lehrkraft die wichtigsten Erkenntnisse der Stunde zusammen – insbesondere die Bestimmung der Löslichkeit verschiedener Stoffe in Wasser und deren Abhängigkeit von der Temperatur. Dabei sollten die Methoden zur Herstellung gesättigter Lösungen und zur Berechnung der maximal löslichen Stoffmenge nochmals wiederholt werden.

Theorie-Verbindung

Die heutige Unterrichtseinheit verknüpfte Theorie und Praxis auf integrative Weise. Die Schülerinnen und Schüler konnten die molekularen Grundlagen der Löslichkeit verstehen und diese anschließend in praktischen Experimenten anwenden. Die praktischen Aufgaben dienten als Brücke zur Umsetzung theoretischen Wissens in realitätsnahe Szenarien, wie sie beispielsweise in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie vorkommen.

Abschluss

Zum Abschluss sollte nochmals hervorgehoben werden, wie bedeutsam das Thema Löslichkeit sowohl im Alltag – etwa beim Kochen – als auch in industriellen Prozessen ist. Die exakte Kontrolle der Löslichkeit spielt eine zentrale Rolle, um die Qualität und Wirksamkeit von Produkten sicherzustellen. Die vermittelten Konzepte bilden eine wichtige Grundlage, um chemische Prozesse zu verstehen und praktische Probleme zu lösen.