8. – 10. Schuljahr

Christian Herdt

Von den Formeln zur Reaktionsgleichung

Eine auch fachsprachliche Herausforderung!

In den verschiedenen Bundesländern existiert in den gymnasialen Lehrplänen eine große Bandbreite unterschiedlicher Vorgehensweisen, um den Schülerinnen und Schülern Beschreibungsmöglichkeiten für chemische Reaktionen zu vermitteln. So beginnt beispielsweise in Nordrhein-Westfalen der Chemieunterricht in Jahrgangsstufe 7, hier werden im ersten Lernjahr zur Beschreibung von Prozessen nur Wortschemata genutzt. Demgegenüber beginnt in Bayern das Schulfach Chemie, je nach Zweigwahl, frühestens in Jahrgangsstufe 8. Chemie-propädeutische Grundlagen werden dort gemäß dem Lehrplan zwar bereits im Mischfach „Natur- und Technik es vereint Fachinhalte aus Biologie, Chemie, Geographie, Physik und Informatik gelegt. Für die Lehrkraft und die Lernenden verbleiben aber jenseits des Themas Aggregatzustände und einfacher Beschreibungen von Lösungsvorgängen in der Mittelstufe meist nur wenig Grundlagen, auf die wirklich aufgebaut werden könnte. Dennoch beinhaltet der Chemieunterricht in Bayern im ersten Lernjahr bereits das Nutzen und eigenständige Erstellen von Reaktionsgleichungen auf Formelebene.
Sobald ein erstes Atommodell in Anlehnung an Dalton eingeführt wurde, wird häufig der Schritt von der schematischen Beschreibung chemischer Reaktionen mit Worten zur symbolischen und stöchiometrisch korrekten Beschreibung mit Hilfe von Reaktionsgleichungen gegangen. Im Idealfall beginnt die Vermittlung der chemischen Symbolsprache für Elemente und Verbindungen vor der Einführung der ersten Reaktionsgleichung. An dieser Stelle gestalten Lehrkräfte ihren Chemieunterricht recht unterschiedlich. Manche Lehrkräfte möchten ihre Schülerinnen und Schüler möglichst schnell (also noch im ersten Halbjahr) dazu befähigen, komplette Reaktionsgleichungen also Reaktionsbeschreibungen mit Formeln und Koeffizienten angeben zu können. Gleichzeitig sollen die Schülerinnen und Schüler in der Lage sein, die Stoffänderung fachsprachlich korrekt sowohl auf der Stoff- als auch auf der Teilchenebene zu beschreiben. In der Praxis stehenden Chemielehrkräften ist die Komplexität dieses Unterfangens voll bewusst. Denn sobald das Beschreiben neuer, ungeübter Reaktionen im Fokus steht, erscheint der Weg hin zur korrekten Reaktionsgleichung für die Schülerinnen und Schüler mit mancherlei Hindernissen gesäumt:
  • Sind alle Edukte und Produkte der Reaktion bekannt?
  • Welche chemischen Formeln haben die beteiligten Elemente und Verbindungen?
  • Wie genau läuft das Ermitteln der korrekten Koeffzienten ab?
  • Was für eine Rolle spielen die „Teilchenpakete bzw. „Formeleinheiten?
  • Ist die Reaktionsgleichung auf der Stoff- oder der Teilchenebene zu versprachlichen?
Verbindungsformeln werden wohl oftmals von den Lernenden auswendig gelernt, ähnlich wie Vokabeln. Sinnvoller ist es ein Hilfsmittel zu nutzen, um Verbindungsformeln ableiten zu können. Wie in [1] detailliert ausgeführt wurde, lassen sich Molekülformeln nachvollziehbar mit Hilfe der Bindigkeit ermitteln, für Verhältnisformeln ist das naheliegende Hilfsmittel die Ionenladung. Bindigkeiten und Ionenladungen lassen sich an dieser Stelle im Unterricht zunächst als „black-box vorgegeben quasi als Atom- bzw. Ioneneigenschaften und zum Aufstellen von Formeln nutzen. Später im Unterrichtsgang sollte dann aber eine Reflexion erfolgen, warum nur bestimmte Bindigkeiten und Ionenladungen möglich sind.
Das hier beschriebene, fachsprachlich korrekte und didaktisch reflektierte, Vorgehen soll Schülerinnen und Schüler dazu befähigen, eine Reaktionsgleichung aufzustellen und gleichzeitig eine einfache Vorstellung vom Aufbau der betreffenden Edukte bzw. Produkte zu erlangen.
Blick auf die Teilchenebene
Lässt man die eigenen Schülerinnen und Schüler beispielsweise nachdem sie erfolgreich eine Reaktionsgleichung aufgestellt haben skizzieren, wie sie sich den Ablauf der Reaktion auf der Teilchenebene...

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