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Das chemische Gleichgewicht

Das chemische Gleichgewicht spielt in der Q-Phase eine wichtige Rolle. Für die Schülerinnen und Schüler ist es wichtig zu verstehen, dass ein Gleichgewicht in einer chemischen Reaktion nicht immer die gleichen Mengen an Edukten und Produkten bedeutet. Ein Gleichgewicht kann auch auf Seiten der Edukte oder Produkte liegen.

Dieses soll den Lernenden mit Hilfe von StopMotion Videos verdeutlicht werden. Zu erst wird das Phänomen auf phänomenologischer Ebene betrachtet und anschließend mit Hilfe einer Simulation auf der Teilchenebene betrachtet.

Abbildung 1: Ablauf des Heberversuchs.

Für dieses StopMotion Video benötigt man verschiedene Standzylinder und zwei Glasrohre mit unterschiedlichen Durchmessern. In Standzylinder A (SZ A) wird angefärbtes Wasser gefüllt (Abb. 1). Anschließend transportiert man mit Hilfe eines Glasrohres Flüssigkeit aus SZ A in SZ B. Direkt danach wird mit Hilfe des zweiten Glasrohres Flüssigkeit aus SZ B in SZ A gefüllt. Auf diese Weise werden die Hin- und Rückreaktionen einer chemischen Reaktion simuliert. Ab einem bestimmten Zeitpunkt ist die transportierte Flüssigkeitsmenge der Hinreaktion  und der Rückreaktion identisch. Das System befindet sich im Gleichgewicht. Die einzelnen Gruppen erhalten unterschiedliche Glasrohre mit unterschiedlichen Durchmessern. Somit lassen sich bei der Auswertung unterschiedliche Gleichgewichte erkennen.

Nachdem die Schülerinnen und Schüler sich das chemische Gleichgewicht auf phänomenologischer Ebene angeschaut haben, sollen sie im Anschluss die Ebene wechseln und sich die Teilchenebene genauer anschauen. Das folgende Video zeigt in einer Zeitrafferaufnahme, wie die Schülerinnen und Schüler drei Simulationen erstellen und diese mit Hilfe von Stop Motion Videos festhalten. Es wird von der Reaktion A + B <-> C + D ausgegangen. Die Lehrkraft gibt vor, wie viele Teilchen pro Reaktionsschritt zu Produkten bzw. wieder zu Edukten reagieren. Nach der erfolgreichen Erstellung der Simulationen lässt sich im Anschluss daraus die Gleichgewichtskonstante K beschreiben und berechnen.

Die folgenden drei Videos geben einen Einblick in die drei Simulationen auf Teilchenebene.

Simulation 1: Das Gleichgewicht liegt auf Seiten der Produkte.

Simulation 2: Das Gleichgewicht liegt in der Mitte.

Simulation 3: Das Gleichgewicht liegt auf Seiten der Edukte.