Didaktische Anmerkungen

An erster Stelle müssen natürlich Modelle, insbesondere von den Schüler*innen selbst mit den Molekülbaukästen gebaute Modelle. stehen. Manchmal ist aber auch die Zeit knapp, dann können die hier zu findenden Visualisierungen helfen. Insbesondere folgende Themen können gut behandelt werden:

Schmelzpunkte der Alkane:

In der homologen Reihe der Alkane weisen die Schmelzpunkte ein charakteristisches Zickzackmuster auf. Wie lässt sich das erklären?

Einschlägig ist der Menüpunkt „kristalline organische Substanzen“. Bei den ersten fünf Alkanen ist bei den Kristallstrukturen kein Muster zu erkennen. Dennoch ist die Stapelung bei den Alkanen mit ungerader Anzahl an Kohlenstoffatomen schlechter als bei denen mit gerader Anzahl, wie sich aus dem Grad der Füllung der Elementarzelle ergibt. Erst ab Hexan liegt ein systematischer Wechsel bei der Kristallstruktur zwischen geradzahligen und ungeradzahligen Alkanen vor.

Mesomerie:

Am Beispiel der Essigsäure und ihrer Salze kann man zeigen, dass in der undissoziierten Essigsäure die Doppelbindung C = O kürzer ist als die Bindung C – O zur Hydroxigruppe, wärend in den Acetaten zwei gleich lange Bindungen auftreten (Essigsäure: Menü „kristalline organische Substanzen“; Zinkacetat: Menü „Salze organischer Säuren“).

Mittels Röntgenstrukturanalyse (dazu siehe Lernmaterial Nr. 4) lassen sich die räumlichen Positionen der Atome in Kristallgittern exakt bestimmen, woraus sich wiederum die Bindungslängen berechnen lassen (Mathe: Vektorrechung).

In der Darstellung kann man Entfernungen zwischen Atomen anzeigen lassen, indem man zuerst auf das eine Atom doppelclickt, dann auf das andere. Dabei muss man die Mitte der Atome ziemlich genau treffen.

Chiralität in der Anorganik:

Bei einem entsprechen substituierten Ammoniakmolekül und analogen Fällen gibt es selbstverständlich auch in der Anorganik Chiralität. Besonders interessant sind aber anorganische Stoffe mit helikaler Struktur. Hier dargestellt sind Quarz (Menüpunkt „Minerale und andere kristalline Substanzen“), Selen (Menüpunkt „Elemente, Eis“) und Mononatriumphosphid (Menüpunkt „Phosphide“).

Allotrope Modifikationen von Elementen:

Bekannt ist das Beispiel Daiamant und Graphit. Allotropie ist aber ein allgegenwärtiges Phänomen (Menüpunkt „Elemente, Eis“).

Kristallwasser:

Im Zusammenhang mit dem Wassernachweis taucht das Thema „Kristallwasser“ auf. Unter dem Menüpunkt „Minerale und andere kristalline Substanzen“ finden sich Kupfersulfat und Calciumsulfat jeweils mit und ohne Kristallwasser dargestellt.

Komplexe Salze:

Wenn man Schüler*innen auffordert, mit Hilfe des PSE die Formel für Natriumphosphid anzugeben, kann es passieren, dass nicht nur Na₃P genannt wird, sondern eine ganze Liste exotischer Salze. Der Grund: so steht es in der Wikipedia, und das ist auch richtig. Phosphoratome (und einige weitere Elemente) haben nämlich ebenso wie Kohlenstoff die Neigung, sich miteinander zu komplexen Strukturen zu verbinden. Einen kleinen Eindruck davon kann man unter dem Menüpunkt „Phosphide“ gewinnen.

Konformation:

Im allgemeinen ist die energieärmste Konformation geradkettiger Alkane eine Zickzackanordnung. Kann dies durch geeignete Substituenten geändert werden? In der Tat treten bei Dicarbonsäuren Verdrehungen der Carboxylgruppe auf (Menüpunkt „Salze organischer Säuren“).

In Kristallen der meso-Weinsäure ist sogar die Kohlenstoffkette abgewinkelt; darüber hinaus existieren dort auch zwei chirale Konformationen!

Zuckerchemie

Zur häuslichen Nachbereitung der kompexen Geometrien der Zucker und Polysaccharide durch die Schüler*innen können die Darstellungen unter den Menüpunkten „komplizierte organische Moleküle“ und „Polysaccharide“ dienen.