Chemie zum Anfassen - Periodensystem
Ein Bericht aus dem Chemieunterricht der Mathilde Anneke Schule
Sprockhövel – Wer kennt es nicht, das große, bunte Poster, das in jedem Chemieraum hängt? Das Periodensystem der Elemente, kurz PSE. Für viele Schülerinnen und Schüler wirkt es auf den ersten Blick kompliziert und abstrakt. Doch im Chemieunterricht unserer Schule wurde kürzlich ein Weg gefunden, dieses wichtige Werkzeug der Chemie buchstäblich begreifbar zu machen.
Kurz erklärt: Was ist das PSE eigentlich?
Bevor wir zum spannenden Teil kommen, ein kleiner Rückblick: Das Periodensystem, wie wir es heute kennen, wurde nicht an einem Tag erfunden. Maßgeblich entwickelt wurde es um das Jahr 1869, und zwar unabhängig voneinander von zwei Chemikern: dem Russen Dmitri Mendelejew und dem Deutschen Lothar Meyer. Sie erkannten, dass sich die chemischen Elemente nach steigender Atommasse und ähnlichen Eigenschaften ordnen lassen.
Das PSE ist quasi die Landkarte der Chemie. Es ordnet alle bekannten Elemente übersichtlich an. Dabei gibt es zwei wichtige Ordnungsprinzipien:
Perioden: Das sind die waagerechten Zeilen im PSE. Die Nummer der Periode verrät uns, wie viele Elektronenschalen ein Atom dieses Elements besitzt.
Hauptgruppen: Das sind die senkrechten Spalten (meist römisch oder arabisch nummeriert). Elemente innerhalb einer Hauptgruppe haben oft sehr ähnliche chemische Eigenschaften. Das liegt daran, dass sie die gleiche Anzahl an Elektronen auf ihrer äußersten Schale (den sogenannten Valenzelektronen) haben, und diese sind entscheidend für das chemische Verhalten.
Vom Zögern zum Wettkampf: Lernen mit Steckkästen
Genug der Theorie! Im Unterricht wurde es nun praktisch. Statt nur auf das Poster zu starren, erhielt jeder Schüler und jede Schülerin einen speziellen Steckkasten. Die Aufgabe: Mithilfe von Kugeln und Stäben verschiedene Elemente aus dem Periodensystem als Atommodell "nachbauen".
Am Anfang herrschte noch konzentrierte Ruhe, hier und da ein zögerliches Ausprobieren. Man musste überlegen: Welches Element hat wie viele Protonen (symbolisiert durch eine Kernfarbe oder -größe) und wie viele Elektronen auf welchen Schalen? Doch diese anfängliche Langsamkeit wich schnell einem wachsenden Ehrgeiz.
Plötzlich war ein leiser Wettbewerb im Gange. Wer schafft es am schnellsten, das Atommodell für Sauerstoff korrekt zusammenzustecken? Wer hat als Erster das Modell für Natrium fertig? Aus dem stillen Tüfteln wurde ein regelrechter, wenn auch freundschaftlicher, Wettkampf um die schnellste und korrekteste Lösung. Der Klassenraum summte vor Energie!
Mehr als nur Geschwindigkeit: Das Detail zählt!
Doch Vorsicht – nur schnell sein reichte nicht! Eine wichtige Regel beim Bauen war, auf den korrekten Abstand der Elektronen zu achten, der die verschiedenen Elektronenschalen symbolisiert. Ein Detail, das beim reinen Blick auf das zweidimensionale PSE oft untergeht, aber für das Verständnis des Atomaufbaus entscheidend ist. Durch das Hantieren mit den Bauteilen wurde dieses räumliche Konzept viel klarer.
Dieser haptisch-spielerische Ansatz hat gezeigt: Chemie muss nicht trocken sein! Durch das Anfassen, Bauen und den kleinen Wettkampf wurde das Periodensystem lebendig. Die Struktur der Atome und die Logik hinter dem PSE prägten sich so viel besser ein als durch reines Auswendiglernen. Ein voller Erfolg für das "begreifbare" Lernen!
***Im Rahmen der Binnendifferenzierung beschränkt sich die Betrachtung auf die Außenschale der Elemente.
Kleiner Tipp vom Chemielehrer: Wer die Logik der Hauptgruppen und Perioden einmal verstanden hat, kann schon erstaunlich viele Eigenschaften von unbekannten Elementen vorhersagen, nur anhand ihrer Position im PSE! Gar nicht so kompliziert, oder?