CFKW- Problematik im Zusammenhang mit dem Thema Halogenalkane

1. Thema der Unterrichtseinheit

CFKW- Problematik im Zusammenhang mit dem Thema Halogenalkane

2. Thema der Unterrichtsstunde

Entwicklung eines Modellexperiments zum Auf- und Abbau von Ozon in der Stratosphäre.

3. Bemerkungen zur Lerngruppe

Die Klasse besteht aus 13 Schülerinnen und 8 Schülern. Ich kenne die Klasse gut, da ich sie im vergangenen Schuljahr bereits in Biologie eigenverantwortlich und in Chemie im Ausbildungsunterricht aus­bildete. Ich schätze die Klasse als relativ schwach ein. Die Arbeitshaltung lässt häufig zu wünschen übrig, was sich in nicht pünktlichem Erscheinen zum Unterricht und in, nach Sanktionsandrohung weni­ger werdenden, Zweiergesprächen, insbesondere zwischen einigen der Mädchen kommt. Zwar ist es möglich, auf Grundlagen aufzubauen, allerdings erschöpfen sich die Kenntnisse aus der Vergangenheit bald. Insbesondere freiere Unterrichtsgespräche waren in dieser Klasse schwer zu realisieren. Im Biologie­unterricht des vergangenen Schuljahres ist es selten zu längeren Phasen solcher Art gekommen, ob­wohl im Rahmen der gesellschaftlichen (und nicht fachwissenschaftlichen) Bearbeitung des Themas Sexualität genügend Raum von mir zu solchen gegeben wurde. Aufgrund dieser Erfahrung arbeite ich daran, mehr Diskussionen innerhalb der Lerngruppe zu bewerkstelligen. Bemerkenswert in diesem Zusammenhang ist die Sorgfalt, die an den Tag gelegt wird, wenn kurze Inhalte eigenständig in Referatform dargestellt werden. Diese Methode scheint die Schüler anzusprechen. Deshalb setze ich sie häufiger ein. Trotz des schwachen Leistungsvermögens der Klasse habe ich das Gefühl, dass zumindest die Grundlagen des vermittelten Stoffes bei den Schülern ankommt. Die Schüler sind sehr gut mit der Methode des problemorientierten Unterrichts vertraut.

4. Bemerkungen zum Unterrichtszusammenhang

Das Thema Alkane wurde ausführlich und exemplarisch am Hexan bearbeitet. Dem naturwissenschaft­lichen Gedankengang folgend, ist das n-Hexan auf seine Struktur hin untersucht worden. Dadurch wurden die qualitative und quantitative Elementaranalyse samt Molmassenbestimmung, Isomerie und Struktur/ Eigenschaftsbeziehung hinsichtlich der Siedepunkte mit Erklärung durch die Van der Waals- Kräfte, bearbeitet. Als nahezu einzige Möglichkeit, Alkane zur Reaktion zu bringen, wurde die radikali­sche Substitution von Hexan mit Brom thematisiert. In Hinblick auf die Reaktionen in der Atmosphäre ist ein vereinfachter Reaktionsmechanismus erarbeitet worden: Brom wird durch Licht ab einer bestimm­ten Wellenlänge zu Bromradikalen gespalten. Eines der Radikale reagiert mit einem Wasserstoff­atom zu Bromwasserstoff, das andere reagiert mit dem entstandenen Hexanradi­kal zu Bromhexan. Für die Schüler stellte dieser Vorgang nach der Vorarbeit kaum Schwierigkeiten dar.

In der vorherigen Stunde erarbeiteten die Schüler die grundsätzliche Aufgabe der Ozonschicht (Schutz vor UV- Strahlen). In diesem Zusammenhang lernten sie die Struktur des Ozonmoleküls und den Nach­weis mittels Kaliumiodid/ Bromthymolblau kennen. Hintergründe zur Arbeitsweise des Nachweises sind nicht bekannt. Die Reaktion könnte aber im Bereich Redoxreaktionen wieder aufgegriffen werden. Die Stunde endete mit der Problemstellung: Wie bewirkt die Ozonschicht den Schutz vor UV- Strahlung?

Die Schülerinnen und Schüler kennen:

- Bildung von Halogenradikalen durch Lichteinwirkung
- Eigenschaften von Radikalen
- Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Energie (qualitativ)
- Struktur des Ozonmoleküls
- Grundsätzliche Aufgabe der Ozonschicht
- Grundlagen des Aufbaus der Atmosphäre (Erdkunde)
- Einen Ozonnachweis

5. Überlegungen zur Didaktik

5.1 Legitimation

Ich stelle fest, dass sich die Schüler mehr und mehr langweilen und es an der Zeit ist, einen Alltagsbezug zum Erlernten herzustellen. Das Thema Halogenalkane bietet wenig Alltagsbezüge. Neben der Problemati­sierung der allgemeinen Toxikologie von Halogenalkanen sind Stoffe wie Lindan, Dioxin oder DDT Möglichkeiten. Diese Stoffe sind zum Glück weitestgehend aus dem Alltag verschwunden. Auch Kühlschränke und Spraydosen mit Halonen oder CFKW sind nicht mehr alltäglich. Alltäglich sind aber noch die Gefahren, die von der früheren Emission ausgehen. Die Rahmenrichtlinien weisen unter dem Themenbereich 2 Halogenkohlenwasserstoffe als Inhalt aus. Unter „Hinweise und Anregun­gen“ heißt es: Bedeutung für Wirtschaft, Technik und Umwelt. Anknüpfung kann CFKW- Problematik sein. Damit ist das Thema Ozonloch und dessen Entstehung eindeutig durch die Rahmenrichtlinien legitimiert[2]. Es ist bekannt, dass es in den Rahmenrichtlinien heißt: “Auf radikalische […] Teilchen wird noch nicht eingegangen“[2]. Zur Behandlung des Themas Halogenalkane mit anschließender Betrach­tung der CFKW- Problematik ist dies aber in meinen Augen zwingend notwendig.

5.2 Motivation

Chemie als Unterrichtsfach ist bei Schülern wenig beliebt. Dem Schulfach scheint ein okkulter Aspekt anzuhaften, der geheimnisvoll und nur für Insider oder Experten verständlich wird. So ist es in der Vergangenheit versäumt worden, sich dem drängenden Problem einer methodisch- didaktischen Umgestaltung des Unterrichts zu stellen. Was passiert, ist eine immer neue Anordnung antiquierter In­halte in den Lehrplänen, zwar finden sich in den neuen Rahmenrichtlinien für die Klassen 5-10 positive Ten­denzen; in der Oberstufe wird aber noch nach den Rahmenrichtlinien von 1997 gearbeitet, in denen eine starke Fachsystematik zu berücksichtigen ist. Die Folge ist, wie von mir nicht nur in der 11.2 beo­bachtet wurde, dass gerade in Klasse 11 viele Schüler im Fach Chemie einfach abschalten. Die Aufgabe kann also nur lauten, im Rahmen der Richtlinien Schüler zu motivieren. Eine Möglichkeit ist dabei, die Auswahl der Inhalte schülergerecht vorzunehmen. Woest schreibt, dass Schüler der gymnasialen Ober­stufe sich einen schüleraktiven, an ihren Interessen orientierten Unterricht wünschen. Dieser sollte ihrer Meinung nach weniger Wert auf theoretische Sachverhalte, sondern verstärkt den Alltag zum anschauli­chen Unterrichtsgegenstand machen. Daneben werden aber auch theoriegeleitete Erklärungen ge­wünscht, die jedoch möglichst anschaulich die Gedankenwelt der Chemie darstellen[1].

Für mich bedeutet dies, dass Schüler dann motiviert werden, wenn Inhalte aus dem Alltag mit hoher Eigenaktivität der Schüler mit wenig Theorie anschaulich dargeboten werden. Die Ozonproblematik ist ein Alltagsthema, weil Sonnenbrand und Sonnenschutz zumindest im Sommer zum Alltag gehören. Dies betrifft jeden Schüler. Die chemisch- physikalischen Rahmenbedingungen, die Sonnen­brand ermöglichen, werden in der Stunde anschaulich an Experimenten und einfachen Graphiken erarbeitet. Die Theo­rie beschränkt sich auf Radikalreaktionen in der Atmosphäre als Anwendung der Hexanbromierung. Das Thema beinhaltet Aspekte der Gesundheitserziehung.

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