Einstieg ins Thermitverfahren

Fachdidaktik ChemieDr. Gerd Gräber

Fragen:

1. Mit welcher Einstiegsfolie würden Sie beginnen (warum?)

2. Welche Probleme sehen Sie bei der Umsetzung?

3. Auch wenn die Folie noch so schön ist, immer auf die Zielorientierung beim Einstieg achten!

Praktische Durchführung

Die notwendigen Chemikalien und Geräte werden bereitgestellt

Die Alufolie soll das zu schnelle Durchfallen der heißen Schmelze verhindern

Die Schmelze soll im Sand aufgefangen werden

Das Zündgemisch wird vorbereitet:

Dazu werden 2 Spatel Bariumperoxid mit 2 Spatel Aluminiumpulver vorsichtig gemischt

Zum Ansatz: 25 g rotes Eisenoxid, 8,5g Aluminiumgries-alternativ fertiges Zündgemisch verwenden.

Es ist immer gut, wenn man die Mischung mit den Schülern herstellt.Dabei sollte man den Ansatz auch stöchiometrisch berechnen lassen!

Das Zündgemisch wird eingebracht.Vorherige Zündversuche mit Feuerzeug, Bunsenbrenner etc!

Dabei unbedingt vorher die Rolle der Aktivierungsenergie thematisieren (Energiediagramm!)

Die Zündung erfolgt mit einer Wunderkerze (umgekehrt herum einstecken!)

Hier unbedingt auf die Heftigkeit der folgenden Reaktion im Vergleich zur Aktivierung hinweisen!

Die Schmelze tropft in den Sand (unbedingt Eisenschale verwenden!)

Langsam abkühlen lassen!Den Schmelzkuchen dann untersuchen und das Aussehen beschreiben lassen!Außen eine poröse Schale, innen ein metallischer Regulus („kleiner König“)

Magnetttest durchfühern (alles nächste Folien!)

Die S. sollen: das aluminothermische Verfahren als Beispiel einer technischen Anwendung der Redoxchemie im Alltag kennen (Schieneschweißen).

Feinlernziele: Kognitiv:        Die Reaktionen zwischen Alumium und Eisen(III)oxid als Redoxreaktion erkennen.        Die Reaktionsgleichung zur Redoxreaktion formulieren und Oxidation, Reduktion und Oxidationszahlen deutlich kennzeichnen.        Das Oxidations- und Reduktionsmittel nennen.        Erkennen, dass Redoxreaktionen mit starkem Redoxmittel u.U. sehr heftig (starke Wärmeentwicklung) ablaufen können.        Erkennen, dass durch die starke exoth. Reaktion die Schmelztemperatur von Eisen erreicht wird. (Eisen fließt als Flüssigkeit aus dem Reaktionsgefäß)         das feste, grauschwarze Reaktionsprodukt durch Überprüfung der magnetischen Eigenschaften als Eisen identifizieren. Affektiv:        Spaß und Interesse am chemischen Arbeiten entwickeln  

Das Thermitverfahren – Lernziele in Anwendungen

Mögliche Phasierung des Stundenverlaufs

Zeit

Unterrichtsphase Inhalt Methode & Sozialform

Medien & Materialien

3 Einstieg 

Schweißen von Bahnschienen

LSG Film;BildOHP-Folie

5 Problemfindung und Formulierung 

Was erkennt Ihr?

•Exotherme Reaktion, flüssiges Eisen

•Wie kommt Eisen in der Natur vor?

•Bezug zur Affinitätsreihe

LSG Tafel

15

Experiment 

Durchführung des E.; Nachweis der Produkte

Demoexperiment/AußenversuchSchülerarbeitsblatt

 

10

Beobachtung, Fixierung und Auswertung 

Arbeitsblatt nach dem Experiment von S. ausfüllen lassen

Partnerarbeit/Stillarbeit, 

Arbeitsblatt

6 Auswertung Freiwillige S. stellen exemplarische Ergebnisse am OHP vor.

LSG Folie, OHP

5  Sicherung

Aufstellung der RGl. Zur Redoxreaktion

Lehrer sichert an Tafel

 

  Minimalziel  

  Ergebnis        

  Festigung und Vertiefung

     

  Maximalziel