Vertiefte Grundlagen der Chemie II für Lehrdiplom

Abstract

Ausgewählte, vertieft behandelte Kapitel der Chemie:1a) Fullerene und gekrümmte polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe; 1b) Wasserstoffbrückenbindungen.2) Geschichte der Radioaktivität und moderne Radiochemie.3) Thermodynamik verstehen.4a) Direkte Festkörperanalytik; 4b) Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry; 4c) quantitative Analyse.

Objective

In dieser Lehrveranstaltung erwerben die Teilnehmenden erweitertes und vertieftes Wissen in ausgewählten Kapiteln der Chemie. Ebenso werden Querbeziehungen zwischen den klassischen Unterdisziplinen der Chemie sowie die Eigenart der Chemie als zentrale Naturwissenschaft aufgezeigt. Bei der Themenauswahl wird auf die typischerweise an Gymnasien unterrichteten Teilgebiete der Chemie geachtet. Die vertiefte Auseinandersetzung mit dem behandelten Stoff versetzt angehende Lehrpersonen in die Lage, die zu unterrichtenden Themengebiete in einem grösseren, zum Teil unkonventionellen Zusammenhang zu verstehen und im Hinblick auf Lehr- und Lernbarkeit kritisch zu verarbeiten.

Content

Die fachwissenschaftliche Vertiefung vermittelt in erster Linie grundlegende fachwissenschaftliche Kompetenzen. Fachdidaktische Aspekte oder konkrete Anregungen zur Gestaltung des gymnasialen Unterrichts sind eine mögliche Ergänzung, stehen aber nicht im Mittelpunkt. Thematische Schwerpunkte: 1a) Entdeckungsgeschichte der Fullerene, strukturelle Merkmale und Synthese von Fullerenen und schalenförmigen polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, Grundzüge der Chemie von Fullerenen und Strukturen ausgewählter Derivate; 1b) Wasserstoffbrückenbindungen: Definition, Merkmale und Kriterien, Geometrien, beteiligte Wechselwirkungen, energetische Betrachtungen, Beziehung zwischen Bindungsstärke und Geometrie, H-Brücken in Kristallstrukturen (Röntgen- vs. Neutronenbeugung), spektroskopische Charakterisierung (IR, NMR), gängige und ungewöhnliche H-Brückendonoren und -akzeptoren, H-Brücken in der supramolekularen Chemie, H-Brücken und die Struktur von Wasser, Beschaffenheit des Protons in kondensierten Phasen. 2) Geschichte der Radioaktivität und moderne Radiochemie: Von der Entdeckung der Radioaktivität zur modernen Elementsynthese. 3) Die Thermodynamik wird rekapituliert, der Zeitpfeil des 2. Hauptsatzes im Detail analysiert (auch philosophisch), die Gleichgewichtskonstante aus dem 2. Hauptsatz hergeleitet und mit der Software ETHermodynamics mit In-silico-Experimenten begleitet. Die übergeordnete Idee besteht darin, die Thermodynamik für die gymnasiale Stufe erfassbar zu machen. 4a) Verschiedene Methoden zur qualitativen und quantitativen Analyse von Feststoffen; 4b) Spezifische Vorteile des Laserabtrags mit induktiv gekoppeltem Plasma in Kombination mit Massenspektrometrie; 4c) Vor- und Nachteile der Quantifizierung im Bereich geologischer und materialwissenschaftlicher Proben.

Resources