Die organische Chemie stellt einen wichtigen Themenkomplex in der Sekundarstufe II dar. In der Qualifikationsphase wird im Basiskonzept Stoff-Teilchen, Kompetenzbereich Fachwissen, die Reaktion von Brom mit einem Alken als Nachweis für eine Doppelbindung explizit genannt. Der hier vorgestellte Versuch eignet sich, um im Bereich der erhöhten Anforderungen die unten genannten Kompetenzen zu fördern. Auf Grundlage des Versuches kann sowohl der Reaktionsmechanismus der radikalischen Substitutionsreaktion als auch der elektrophilen Addition erarbeitet werden. Alternativ kann der Versuch genutzt werden, um die beiden Reaktionsmechanismen miteinander zu vergleichen. Ferner kann die Elektronenverschiebung in angemessener Formelschreibweise sowie dessen fachsprachliche Darstellung vermittelt werden.
Für den Unterricht mit erhöhtem Anforderungsniveau fordert der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung im Basiskonzept Struktur-Eigenschaft die geeignete Formelschreibweise zur Erklärung der Elektronenverschiebung. Ferner wird im Kompetenzbereich Kommunikation die Darstellung der Elektronenverschiebung in angemessener Fachsprache gefordert. Die Schülerinnen und Schüler (SuS) sollen zudem im Kompetenzbereich Fachwissen unter anderem zwischen der Substitutions- und Additionsreaktion unterscheiden. Im Kurs für erhöhte Anforderung soll zusätzlich zwischen radikalischen, nucleophilen und elektrophilen Teilchen unterschieden werden. Des Weiteren sollen die SuS den Reaktionsmechanismus der radikalischen Substitutionsreaktion beschreiben. Die Beschreibung des Reaktionsmechanismus der elektrophilen Addition sowie der Unterscheidung zwischen heterolytischer und homolytischer Spaltung wird zudem im Kurs für erhöhte Anforderungen gefordert. Hier wird ebenfalls die Erklärung von Teilschritten auf Grund der Kenntnisse über radikalische, elektrophile und nucleophile Teilchen gefordert.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Theorieteil
- 1.1 Die radikalische Substitutionsreaktion
- 1.2 Energiebilanz der radikalischen Substitution von Brom an Alkanen
- 1.3 Die elektrophile Additionsreaktion von Halogenen an Alkene
- 2. Versuchsteil
- 2.1 Versuchsaufbau
- 2.2 Durchführung
- 2.3 Entsorgung
- 2.4 Sicherheitshinweise
- 2.5 Beobachtung
- 2.6 Auswertung
- 3. Fachdidaktische Reflexion
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit beschreibt die Bromierung von n-Heptan und 1-Hexen, untersucht die zugrundeliegenden Reaktionsmechanismen und reflektiert deren didaktische Anwendbarkeit im Schulunterricht. Der Fokus liegt auf dem Verständnis der radikalischen Substitution und der elektrophilen Addition.
- Radikalkettenreaktion bei der Halogenierung von Alkanen
- Energiebilanz der radikalischen Substitution
- Elektrophile Addition von Halogenen an Alkene
- Mechanismus der Halonium-Ion-Bildung
- Didaktische Implikationen für den Chemieunterricht
Zusammenfassung der Kapitel
1. Theorieteil: Dieser Abschnitt legt die theoretischen Grundlagen für das Verständnis der durchgeführten Experimente. Es werden detailliert die radikalische Substitutionsreaktion, inklusive Kettenstart, Kettenfortpflanzung und Kettenabbruch, sowie die Energiebilanz der Bromierung von Alkanen erläutert. Die unterschiedlichen Reaktionsenthalpien der einzelnen Schritte werden anhand der Bromierung von Methan verdeutlicht. Darüber hinaus wird die elektrophile Additionsreaktion von Halogenen an Alkene beschrieben, beginnend mit der Polarisierung des Halogenmoleküls und der Bildung des cyclischen Halonium-Ions, bis hin zum nucleophilen Angriff des Halogenid-Ions und der Entstehung des anti-Additionsprodukts. Die Diskussion umfasst auch die stereochemischen Aspekte der Reaktion und die Eigenschaften des Halonium-Ions.
2. Versuchsteil: Dieser Kapitelteil beschreibt den praktischen Ablauf des Experiments zur Bromierung von n-Heptan und 1-Hexen. Er umfasst detaillierte Angaben zum Versuchsaufbau, der Durchführung, den notwendigen Sicherheitsmaßnahmen und der korrekten Entsorgung der verwendeten Chemikalien. Die Beobachtungen während des Experiments werden dokumentiert und anschließend im Auswertungsteil analysiert. Der Abschnitt bietet eine detaillierte Anleitung zur Durchführung des Experiments, die für die Reproduktion im schulischen Kontext relevant ist.
3. Fachdidaktische Reflexion: Dieser Abschnitt fehlt im Originaltext und kann daher nicht zusammengefasst werden.
Schlüsselwörter
Bromierung, n-Heptan, 1-Hexen, radikalische Substitution, elektrophile Addition, Halonium-Ion, Reaktionsmechanismus, Energiebilanz, organische Chemie, Schulchemie, Didaktik.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Bromierung von n-Heptan und 1-Hexen
Was ist der Inhalt dieser Arbeit?
Diese Arbeit befasst sich mit der Bromierung von n-Heptan und 1-Hexen. Sie beschreibt die zugrundeliegenden Reaktionsmechanismen (radikalische Substitution und elektrophile Addition) und reflektiert deren didaktische Anwendbarkeit im Schulunterricht. Der Text beinhaltet einen Theorieteil, einen Versuchsteil und eine fachdidaktische Reflexion (letztere fehlt jedoch im vorliegenden Auszug).
Welche Reaktionsmechanismen werden behandelt?
Die Arbeit behandelt detailliert die radikalische Substitutionsreaktion bei der Halogenierung von Alkanen (am Beispiel der Bromierung von n-Heptan) und die elektrophile Additionsreaktion von Halogenen an Alkene (am Beispiel der Bromierung von 1-Hexen). Der Fokus liegt auf dem Verständnis der einzelnen Reaktionsschritte, einschließlich Kettenstart, Kettenfortpflanzung und Kettenabbruch bei der radikalischen Substitution, sowie der Bildung des cyclischen Halonium-Ions bei der elektrophilen Addition.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit ist in drei Hauptteile gegliedert: 1. Theorieteil (Beschreibung der radikalischen Substitution und elektrophilen Addition), 2. Versuchsteil (detaillierte Anleitung zum Experiment, inklusive Versuchsaufbau, Durchführung, Sicherheitshinweisen und Auswertung) und 3. Fachdidaktische Reflexion (fehlt im vorliegenden Auszug).
Was wird im Theorieteil behandelt?
Der Theorieteil erläutert die radikalische Substitutionsreaktion, inklusive Kettenstart, Kettenfortpflanzung und Kettenabbruch, sowie die Energiebilanz der Bromierung von Alkanen. Die unterschiedlichen Reaktionsenthalpien werden anhand der Bromierung von Methan verdeutlicht. Weiterhin wird die elektrophile Additionsreaktion von Halogenen an Alkene beschrieben, einschließlich der Bildung des cyclischen Halonium-Ions und der anti-Addition. Stereochemische Aspekte und Eigenschaften des Halonium-Ions werden ebenfalls diskutiert.
Was wird im Versuchsteil beschrieben?
Der Versuchsteil beinhaltet eine detaillierte Anleitung zur Durchführung der Bromierung von n-Heptan und 1-Hexen. Er umfasst Angaben zum Versuchsaufbau, der Durchführung, den Sicherheitsmaßnahmen und der Entsorgung der Chemikalien. Die Beobachtungen während des Experiments werden dokumentiert und sollen im Auswertungsteil analysiert werden. Der Abschnitt zielt auf die Reproduzierbarkeit des Experiments im schulischen Kontext ab.
Was beinhaltet die fachdidaktische Reflexion?
Der Abschnitt zur fachdidaktischen Reflexion fehlt im vorliegenden Originaltext und kann daher nicht zusammengefasst werden.
Welche Schlüsselwörter sind relevant?
Die relevanten Schlüsselwörter sind: Bromierung, n-Heptan, 1-Hexen, radikalische Substitution, elektrophile Addition, Halonium-Ion, Reaktionsmechanismus, Energiebilanz, organische Chemie, Schulchemie, Didaktik.
- Citation du texte
- Monique Lohmann (Auteur), 2018, Die Bromierung von n-Heptan und 1-Hexen. Versuchsauswertung und der Einsatz in der Schule (Sekundarstufe II), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/513624
