5. – 13. Schuljahr

Peter Pfeifer, Susanne Schaffer und Gustav Pfeifer

Alkohole

Ein Leitthema im Chemieunterricht

Bei der Planung einer mehrperspektivischen Unterrichtseinheit zum Thema „Alkohole (vgl. Abb.1 ) gilt es, diese chemische Thematik in ihren verschiedenen Sachzusammenhängen und Anwendungsbezügen zu erfassen und im Sinne eines Leitthemas zu bewerten. Auf dieser Basis können entsprechende Lernarrangements für den Chemieunterricht, z.B. im Hinblick auf ein Schulcurriculum, entwickelt werden [1]. Dabei soll sichtbar werden, in welchen Bereichen, in welchem Ausmaß und in welcher Vielfalt die ausgewählten chemischen Inhalte Teil einer naturwissenschaftlichen Grundbildung sind.
Hierfür ist das Herausarbeiten von Zusammenhängen zwischen Fachsystematik und theoretischen Konzepten sowie der Vielfalt an Substanzen und Reaktionen grundlegend. In dem Bereich der angewandten Chemie gibt es vielfältige Chemieprodukte, die direkt oder indirekt alkoholischer Natur sind, in unserem Alltag eine Bedeutung haben und somit Chancen und Risiken mit sich bringen (z.B. Basischemikalien und Energieträger aus nachwachsenden Rohstoffen).
Im Sinne eines Leitthemas lässt sich ein Raster an Lernarrangements erstellen und begründen sei es seitens des exemplarischen Charakters, des Gegenwartsbezuges oder der Zukunftsbedeutung der gewählten Thematik (vgl. Tab.1 ).
Dabei werden die Kompetenzbereiche der Bildungsstandards ebenso einbezogen wie die Basiskonzepte mit Anschlussfähigkeit an die Sekundarstufe II. Tragfähige didaktische Konzepte reichen von fachsystematischen Ansätzen über Kontextorientierung bis hin zu Projekten (vgl. Apfelwein-Projekt [4]) und damit zu fachübergreifenden Vernetzungsmöglichkeiten [1 – 5].
Alkohole von der Fachsystematik zum Leitthema im Unterricht
Die fachdidaktische Leitlinie „Stoff-Struktur-Eigenschaften
Die Leistungsfähigkeit der Leitlinie „Stoff-Struktur-Eigenschaften kann nur zum Tragen kommen, wenn Vorwissen vorhanden ist entweder Vorwissen über Alkane als gesättigte Kohlenwasserstoffverbindungen, oder es wird exemplarisch an einem Alkohol, z.B. an Ethanol, eine Strukturaufklärung durchgeführt, welche den Alkyl-Rest mit einbezieht. An dieser didaktischen Schlüsselstelle mit Bezügen zum Stoff-Teilchen-Konzept und zum Struktur-Eigenschafts-Konzept sind zwei Kompetenzbereiche verknüpft: Fachwissen und Erkenntnisgewinnung.
Beim Vergleich des Wassermoleküls mit einem konkreten Alkohol-Molekül, z.B. dem Methanol-Molekül, wird die Bedeutung der Hydroxy-Gruppe deutlich (Abb.2 ). Sie ist einerseits ein Strukturelement beider Moleküle und damit Basis entsprechender Analogiebetrachtungen, andererseits wird sie in Kombination mit dem zweiten Strukturelement, dem Kohlenwasserstoff-Rest, zur funktionellen Gruppe des Alkanol-Moleküls und damit generell für einwertige Alkohole bzw. Alkanole.
Eine Definition für Alkohole basierend auf der Molekülstruktur kann wie folgt gegeben werden: Alkohol-Moleküle besitzen eine dem Wassermolekül analoge Struktur; beiden gemeinsam ist die Hydroxy-Gruppe als Strukturelement; das zweite H-Atom ist im Alkohol-Molekül durch einen Kohlenwasserstoffrest R (R = CnH2n+1, Alkyl-Rest) ersetzt. Auf dieser Basis findet der systematische Name Alkanole seine Begründung. Des Weiteren ist eine Differenzierung in primäre, sekundäre und tertiäre Alkanole möglich.
Ein Verständnis erschließender Lernweg verläuft einerseits auf der Teilchenebene über die Struktur der Moleküle (Alkanol-Moleküle), andererseits muss der Schritt zu den mit den Strukturformeln korrespondierenden Substanzen (Alkanole) bewusst vollzogen werden. Sie sind die stofflichen Repräsentanten dieser Verbindungsklasse, mit denen wir in unserer Lebenswelt zu tun haben. So sind Methanol- und Ethanol-Moleküle hinsichtlich ihrer Struktur nah verwandt, in ihrer Wirkung als Substanzen jedoch dramatisch unterschiedlich.
Das exemplarische Prinzip am Beispiel Ethanol
Die Verbindung Ethanol gilt als Idealfall für die...

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