Unterrichtsplan | Technische Methodologie | Geometrische Isomerie

Ziele

Dauer: 10 bis 15 Minuten

Die Zielsetzung dieser Unterrichtsphase ist es, den Schülern ein solides Verständnis der Konzepte der geometrischen Isomerie zu vermitteln, wobei der Schwerpunkt auf der Unterscheidung zwischen den cis- und trans-Isomeren liegt. Durch die Entwicklung dieser Fähigkeiten werden die Schüler besser vorbereitet sein, um praktische Probleme zu lösen und die Bedeutung dieses Wissens in industriellen und pharmazeutischen Kontexten zu verstehen, wodurch ihre Verbindung zum Arbeitsmarkt gestärkt wird.

Hauptziele

1. Erkennen und Unterscheiden der Arten von geometrischen Isomeren, wie cis und trans.

2. Anwendung des Wissens über geometrische Isomerie zur Lösung praktischer Probleme.

Nebenziele

1. Verstehen der Bedeutung der geometrischen Isomerie in industriellen und pharmazeutischen Anwendungen.

Einführung

Dauer: 10 bis 15 Minuten

Die Zielsetzung dieser Unterrichtsphase ist es, den Schülern ein ansprechendes und grundlegendes Verständnis der geometrischen Isomerie zu vermitteln und deren praktische Bedeutung und Anwendungen im Arbeitsmarkt zu betonen. Dies wird den Schülern helfen, die Relevanz des Themas zu erkennen und sie für die folgenden Aktivitäten zu motivieren.

Kontextualisierung

Die geometrische Isomerie ist ein Phänomen, das in organischen Verbindungen aufgrund der Starrheit der Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatomen auftritt. Diese Art der Isomerie ist in verschiedenen Bereichen von entscheidender Bedeutung, wie in der pharmazeutischen Industrie, wo die räumliche Anordnung der Atome die Wirksamkeit eines Medikaments bestimmen kann. Zum Beispiel das Medikament Thalidomid, das in den 1960er Jahren ernsthafte Gesundheitsprobleme verursachte, hat geometrische Isomere, die drastisch unterschiedliche Wirkungen im menschlichen Körper zur Folge hatten.

Neugier und Marktverbindung

Pharmazeutische Industrie: Die geometrische Isomerie ist grundlegend für die Entwicklung von Medikamenten, da verschiedene Isomere therapeutische oder toxische Wirkungen haben können. Lebensmittel: Margarine enthält beispielsweise trans-Fettsäuren, die geometrische Isomere sind und die Herz-Kreislauf-Gesundheit beeinflussen können. Industrielle Chemie: Isomerie spielt eine Rolle bei der Synthese von Polymeren, die spezifische Eigenschaften wie Flexibilität und Widerstandsfähigkeit aufweisen.

Anfangsaktivität

Zeigen Sie ein kurzes Video (3-4 Minuten), das den Unterschied zwischen cis- und trans-Isomeren anhand von Alltagsbeispielen erklärt, wie Oleinsäure (cis) und Elaidinsäure (trans). Stellen Sie nach dem Video die provokante Frage: 'Wie kann sich die Veränderung der Position der Atome so stark auf die Eigenschaften einer Substanz auswirken?'

Entwicklung

Dauer: 60 bis 70 Minuten

Die Zielsetzung dieser Unterrichtsphase ist es, das Wissen der Schüler über die geometrische Isomerie durch praktische und reflexive Aktivitäten zu vertiefen. Dies ermöglicht es den Schülern, die cis- und trans-Isomere zu erkennen und zu unterscheiden sowie dieses Wissen in praktischen Kontexten, wie der pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie, anzuwenden.

Abgedeckte Themen

1. Definition der geometrischen Isomerie.
2. Unterschied zwischen cis- und trans-Isomeren.
3. Bedeutung der geometrischen Isomerie in der pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie.
4. Physikalische und chemische Eigenschaften der geometrischen Isomere.

Reflexionen zum Thema

Fordern Sie die Schüler auf, darüber nachzudenken, wie die einfache Veränderung der räumlichen Anordnung der Atome in einem Molekül dessen physikalische und chemische Eigenschaften drastisch verändern kann. Fragen Sie: 'Wie kann das Wissen über geometrische Isomere die Entwicklung neuer, sichererer Medikamente und Lebensmittel beeinflussen?'

Mini-Herausforderung

Bau von Molekülmodellen geometrischer Isomere

Die Schüler werden in Gruppen eingeteilt und erhalten Kits zur Modellierung von Molekülen, um Modelle von geometrischen Isomeren cis und trans zu bauen. Die Aktivität zielt darauf ab, eine praktische und visuelle Erfahrung darüber zu bieten, wie die räumliche Anordnung der Atome die Struktur der Moleküle beeinflusst.

Anweisungen

1. Teilen Sie die Schüler in Gruppen von 3 bis 4 Personen ein.
2. Verteilen Sie die Kits zur molekularen Modellierung an jede Gruppe.
3. Bitten Sie die Schüler, Molekülmodelle mit Doppelbindungen zu bauen und die cis- und trans-Formen zu identifizieren.
4. Leiten Sie die Schüler an, die Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften (z.B. Schmelz- und Siedepunkt) zwischen den cis- und trans-Modellen zu beobachten und zu notieren.
5. Bitten Sie nach dem Bau die Gruppen, ihre Beobachtungen der Klasse vorzustellen.

Ziel: Einen praktischen und visuellen Zugang zur geometrischen Isomerie zu vermitteln, um die Identifizierung und Unterscheidung der cis- und trans-Isomeren zu erleichtern.

Dauer: 35 bis 40 Minuten

Bewertungsübungen

1. Zeichnen Sie die Strukturen von zwei geometrischen Isomeren (cis und trans) und beschreiben Sie deren physikalische und chemische Eigenschaften.
2. Erklären Sie, wie die geometrische Isomerie die Wirksamkeit eines Medikaments beeinflussen kann.
3. Lösen Sie Probleme, die die Identifizierung geometrischer Isomere in dargestellten organischen Verbindungen umfassen.

Fazit

Dauer: 10 bis 15 Minuten

Die Zielsetzung dieser Unterrichtsphase ist es, das von den Schülern erlangte Wissen zu festigen und eine kritische Reflexion über die praktische Auswirkung der geometrischen Isomerie zu fördern. Durch die Zusammenfassung und Diskussion der wichtigsten Punkte stärken die Schüler ihr Verständnis und erkennen die Relevanz des Inhalts für reale Anwendungen, was sie motiviert, das Thema weiter zu erkunden.

Diskussion

 Diskussion: Fördern Sie eine Diskussion unter den Schülern über die wichtigsten Punkte, die im Unterricht behandelt wurden, und ermutigen Sie sie, darüber nachzudenken, wie die geometrische Isomerie die Eigenschaften von Substanzen verändern kann und welche Bedeutung dies in industriellen und pharmazeutischen Kontexten hat. Fragen Sie: 'Wie kann geometrische Isomerie genutzt werden, um effektivere Medikamente und sicherere Lebensmittel zu entwickeln?'. Ermutigen Sie die Schüler, ihre Beobachtungen und Erkenntnisse aus der Mini-Herausforderung und den praktischen Aktivitäten zu teilen.

Zusammenfassung

 Zusammenfassung: Fassen Sie die wichtigsten Konzepte, die im Unterricht behandelt wurden, zusammen, wie die Definition von geometrischer Isomerie, den Unterschied zwischen cis- und trans-Isomeren sowie deren physikalische und chemische Eigenschaften. Heben Sie die Bedeutung dieser Unterschiede in praktischen Kontexten, wie in der pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie, hervor und erläutern Sie, wie dieses Wissen bei der Entwicklung effektiverer und sicherer Produkte anwendbar ist.

Abschluss

 Abschluss: Erklären Sie, wie der Unterricht Theorie mit Praxis verbunden hat, indem er den Schülern ermöglichte, molekulare Modelle zu bauen und reale Probleme zu lösen. Betonen Sie die Bedeutung des Verständnisses der geometrischen Isomerie für den Arbeitsmarkt und heben Sie die Anwendungen in der pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie hervor. Unterstreichen Sie, dass das erworbene Wissen nicht nur bei der Lösung akademischer Probleme hilft, sondern die Schüler auch auf reale Herausforderungen in der Zukunft vorbereitet.