Unterrichtsplan | Sozioemotionales Lernen | Einführung in die Organische Chemie: Pi- und Sigma-Bindungen

Ziel

Dauer: (10 - 15 Minuten)

Diese Phase soll den Schülerinnen und Schülern nicht nur die fachlichen Lernziele der Stunde deutlich machen, sondern auch den Grundstein für die Entwicklung sozial-emotionaler Kompetenzen legen. Durch die transparente Darstellung, was gelernt wird und wie dies mit wichtigen Fähigkeiten in Verbindung steht, werden die Lernenden motiviert, sich intensiver mit dem Inhalt auseinanderzusetzen – im Hinblick auf ihre eigene emotionale Befindlichkeit und den sozialen Austausch in der Klasse.

Ziel Utama

1. Unterscheidung zwischen Pi- und Sigma-Bindungen sowie ein Verständnis für deren Einfluss auf die Moleküleigenschaften und -geometrie entwickeln.

2. Die Anzahl der Pi- und Sigma-Elektronen in verschiedenen organischen Molekülen korrekt benennen und zuordnen können.

Einleitung

Dauer: (15 - 20 Minuten)

Emotionale Aufwärmübung

Geführte Meditation zur Steigerung von Fokus und Konzentration

Für den Einstieg wird eine geführte Meditation eingesetzt. Diese Übung unterstützt die Schülerinnen und Schüler dabei, ihre Konzentration und Präsenz zu steigern und sich mental auf den kommenden Unterricht einzustimmen. Während der Meditation richten sie ihre Aufmerksamkeit auf die Atmung und entspannende Bilder, um Stress abzubauen und die Fokussierung zu fördern.

1. 🧘‍♀️ Schritt 1: Bitten Sie die Lernenden, sich auf ihren Stühlen bequem hinzusetzen, die Füße fest auf dem Boden stehen zu lassen und die Hände locker auf den Oberschenkeln abzulegen.

2. 🌬️ Schritt 2: Weisen Sie an, die Augen zu schließen und sich auf die eigene Atmung zu konzentrieren. Bitten Sie darum, tief und langsam durch die Nase einzuatmen, dabei die Lungen zu füllen, und anschließend sanft durch den Mund auszuatmen.

3. 💫 Schritt 3: Fordern Sie die Schülerinnen und Schüler auf, sich einen ruhigen und entspannenden Ort vorzustellen – beispielsweise einen Strand, ein blühendes Feld oder einen Wald. Beschreiben Sie diesen Ort lebhaft, indem Sie auf Geräusche, Farben und Gefühle eingehen.

4. ⏳ Schritt 4: Leiten Sie die Gruppe an, in diesem entspannten Rhythmus weiterzubehalten. Halten Sie die Übung etwa 5-7 Minuten lang aufrecht.

5. 🔄 Schritt 5: Bitten Sie die Lernenden, langsam wieder den Fokus auf den Raum zu richten, indem sie mit den Fingern und Zehen leichte Bewegungen machen und schließlich die Augen öffnen, wenn sie dazu bereit sind.

Inhaltskontextualisierung

Das Verständnis von Pi- und Sigma-Bindungen ist essenziell, um die Struktur und Eigenschaften organischer Moleküle zu begreifen. Zum Beispiel beeinflussen diese Bindungen unmittelbar die Flexibilität und Stabilität von Materialien wie Kunststoff und Gummi. Das Wissen darüber hilft den Schülerinnen und Schülern, die Alltagsmaterialien besser zu verstehen und regt eventuell zu innovativen Ideen in zukünftigen technischen Anwendungsfeldern an. Gleichzeitig spielt dieses Wissen auch eine bedeutende Rolle in Berufsfeldern wie der Medizin, wo ein genaues Verständnis molekularer Wechselwirkungen bei der Entwicklung neuer Medikamente unerlässlich ist. Durch die Erkennung der praktischen Relevanz können die Lernenden zusätzlich in ihrer Motivation und ihrem Engagement für den Chemieunterricht gestärkt werden.

Entwicklung

Dauer: (60 - 75 Minuten)

Theorienleitfaden

Dauer: (20 - 25 Minuten)

1. Definition von Sigma- und Pi-Bindungen:

2. Erklären Sie, dass Sigma-(σ)-Bindungen durch die frontale Überlappung von Atomorbitalen entsteht, während Pi-(π)-Bindungen aus der seitlichen Überlappung von p-Orbitalen resultieren. Sigma-Bindungen sind dabei kräftiger und ermöglichen eine freie Rotation der Atome um die Bindungsachse, wohingegen Pi-Bindungen diese Rotation einschränken.

3. Beispiele für Sigma- und Pi-Bindungen:

4. Nutzen Sie Ethan (C2H6) als Beispiel, um Sigma-Bindungen zu veranschaulichen – hier sind sowohl jeder C-H- als auch die C-C-Bindung als Sigma-Bindungen ausgebildet. Als Beispiel für eine Pi-Bindung eignet sich Ethen (C2H4), bei dem die Doppelbindung zwischen den Kohlenstoffatomen aus einer Sigma- und einer Pi-Komponente besteht.

5. Bedeutung von Pi- und Sigma-Bindungen für Moleküleigenschaften:

6. Diskutieren Sie, wie diese Bindungen die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Molekülen beeinflussen. So können Moleküle mit Pi-Bindungen, wie im Fall von Benzol, vermehrt reaktiv sein und spezielle Eigenschaften wie beispielsweise Resonanz aufweisen, die zu einer besonderen Stabilität beitragen.

7. Molekulare Geometrie und Hybridisierung:

8. Zeigen Sie auf, wie die Hybridisierung von Atomorbitalen zu unterschiedlichen molekularen Geometrien führt. Beispielsweise resultiert die sp³-Hybridisierung in Methan (CH4) in einer tetraedrischen Struktur mit ausschließlich Sigma-Bindungen, wohingegen die sp²-Hybridisierung in Ethen (C2H4) zu einer trigonal-planaren Struktur mit einer Kombination aus Sigma- und Pi-Bindungen führt.

9. Zählen von Sigma- und Pi-Bindungen:

10. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in praktischen Übungen die Anzahl der Sigma- und Pi-Bindungen in verschiedenen organischen Molekülen ermitteln. Etwa im Fall von Acetylen (C2H2) finden sich zwei Sigma- und zwei Pi-Bindungen.

Aktivität mit sozioemotionalem Feedback

Dauer: (35 - 40 Minuten)

Erforschung von Pi- und Sigma-Bindungen in organischen Molekülen

Die Lernenden arbeiten in Gruppen daran, verschiedene organische Moleküle zu analysieren, die Betätigung der Sigma- und Pi-Bindungen nachzuvollziehen und anschließend gemeinsam zu erörtern, wie diese Verbindungen die Eigenschaften und Reaktivität der Moleküle beeinflussen.

1. 🔍 Schritt 1: Teilen Sie die Klasse in Gruppen mit jeweils 3 bis 4 Lernenden auf.

2. 📄 Schritt 2: Verteilen Sie an jede Gruppe eine Liste mit unterschiedlichen organischen Molekülen, wie Ethan, Ethen, Acetylen, Benzol und weitere Beispiele.

3. 🖍️ Schritt 3: Bitten Sie die Gruppen, in jedem Molekül die vorhandenen Sigma- und Pi-Bindungen zu identifizieren und zu zählen.

4. 💡 Schritt 4: Lassen Sie die Gruppen diskutieren, wie diese Bindungen die jeweiligen physikalischen und chemischen Eigenschaften beeinflussen, und notieren Sie die Ergebnisse.

5. 🗣️ Schritt 5: Jede Gruppe präsentiert anschließend ihre Erkenntnisse und hebt die Unterschiede zwischen den Molekülen hervor.

Diskussion und Gruppenfeedback

Nutzen Sie während der Gruppendiskussion die RULER-Methode: Lassen Sie die Lernenden zuerst ihre Emotionen erkennen und benennen, falls Schwierigkeiten bei der Bindungsbestimmung auftreten. Bitten Sie sie, über die Ursachen ihrer Gefühle zu sprechen – ob Frustration, Freude oder Erfolg – um ein tieferes Verständnis zu fördern. Ermutigen Sie sie, ihre Emotionen angemessen auszudrücken und gemeinsam Strategien zu entwickeln, um auch in herausfordernden Momenten ruhig und fokussiert zu bleiben.

Fazit

Dauer: (15 - 20 Minuten)

Reflexion und emotionale Regulierung

Zum Abschluss der Stunde führen Sie eine Reflexionsrunde durch, in der die Lernenden über ihre Erfahrungen und Emotionen während der Übungen berichten. Dies kann in Form einer Gruppendiskussion oder eines kurzen schriftlichen Reflexionsimpulses geschehen, in dem die Herausforderungen bei der Identifikation und Zählung der Pi- und Sigma-Bindungen beschrieben werden. Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler zu erläutern, wie sie sich in der Gruppenarbeit gefühlt haben, welche Schwierigkeiten auftraten und welche Strategien ihnen geholfen haben, Ruhe und Konzentration zu bewahren.

Ziel: Ziel dieser Phase ist es, das Selbstbewusstsein und die Fähigkeit zur emotionalen Regulation der Lernenden zu stärken. Durch die Reflexion über ihre Erfahrungen lernen sie, eigene emotionale Reaktionen besser zu verstehen und in zukünftigen akademischen sowie persönlichen Situationen gezielt zu steuern.

Blick in die Zukunft

Leiten Sie zum Abschluss eine Diskussion an, in der die Schülerinnen und Schüler persönliche und akademische Ziele im Zusammenhang mit dem erarbeiteten Stoff festlegen. Lassen Sie sie überlegen, wie sie das Wissen über Pi- und Sigma-Bindungen in weiteren Studien und im Alltag nutzen können. Ermutigen Sie dazu, konkrete und realistische Ziele zu formulieren – sei es zur Verbesserung der Leistungen in Chemie oder zur Förderung von Teamarbeit und Problemlösungskompetenzen.

Penetapan Ziel:

1. Vertieftes Verständnis der Molekülstruktur in der Organischen Chemie.

2. Anwendung des Wissens zu Pi- und Sigma-Bindungen in praxisnahen Situationen.

3. Ausbau von Problemlösungskompetenzen in der Chemie.

4. Verbesserte Teamarbeit und effektive Kommunikation in der Gruppe.

5. Stärkung der Fähigkeit, Emotionen während anspruchsvoller Aufgaben zu erkennen und zu regulieren. Ziel: Dieses Abschlusssegment zielt darauf ab, die Eigenständigkeit der Lernenden zu fördern und das im Unterricht Erarbeitete nachhaltig in persönlichen und fachlichen Kontexten anzuwenden. Durch das Setzen klarer Ziele wird ein kontinuierlicher Lernprozess und die Weiterentwicklung sozial-emotionaler Kompetenzen unterstützt.