Dynamisches chemisches Gleichgewicht – interaktive Teilchensimulation
Die interaktive Simulation führt anhand der allgemeinen Reaktion X₂ + Y₂ ⇌ 2 XY in das dynamische chemische Gleichgewicht ein. Sie verbindet die Teilchenebene mit dem Konzentrationsverlauf im Diagramm und macht sichtbar, dass Hin- und Rückreaktion auch nach dem Einstellen des Gleichgewichts weiterlaufen.
Im Erarbeitungsmodus verfolgen die Lernenden schrittweise, wie sich die Konzentrationen verändern. Gleichzeitig zeigt das Reaktionsgefäß die tatsächliche Umordnung von X₂- und Y₂-Teilchen zu XY sowie die entsprechende Rückreaktion. Aktivitätsbalken vergleichen die Anzahl sichtbarer Hin- und Rückreaktionen innerhalb der letzten fünf Sekunden.
Optional können Gleichgewichtskonstante, Reaktionsquotient, Geschwindigkeitskonstanten, Reaktionsgeschwindigkeiten, Netto-Reaktionsrate und Bildungsgeschwindigkeit eingeblendet werden. Die zugehörigen mathematischen Zusammenhänge werden übersichtlich dargestellt.
Im Erkundungsmodus verändern die Lernenden Anfangskonzentrationen sowie kHin und kRück. Differenzierte Forscheraufträge in drei Schwierigkeitsstufen unterstützen sowohl einen einfachen Einstieg als auch eine vertiefende Anwendung des Massewirkungsgesetzes.
- Inhaltsart
- Simulation
- Lernniveau
- Sekundarstufe II
- Bearbeitungszeit
- ca. 20 Minuten
Lernziele
- Die Lernenden erklären, warum ein chemisches Gleichgewicht als dynamisch bezeichnet wird.
- Die Lernenden beschreiben Hin- und Rückreaktion auf der Teilchenebene.
- Die Lernenden erläutern, warum die Konzentrationen im Gleichgewicht konstant bleiben, obwohl weiterhin Reaktionen stattfinden.
- Die Lernenden interpretieren die Konzentrationsverläufe von Edukten und Produkten.
- Die Lernenden vergleichen die Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion vor und im Gleichgewicht.
- Die Lernenden unterscheiden Reaktionsgeschwindigkeit und Netto-Reaktionsrate.
- Die Lernenden wenden Reaktionsquotient und Massewirkungsgesetz auf die Modellreaktion an.
- Die Lernenden sagen die Reaktion des Systems auf Konzentrationsänderungen begründet voraus.
- Die Lernenden untersuchen im Modell den Einfluss von kHin und kRück auf Gleichgewichtslage und Reaktionsverlauf.
Interaktiver Inhalt
Bedienhinweise
Im Modus „Erarbeitung“ kann die Entwicklung mit „Abspielen“, „Pause“, „Zurück“, „Weiter“ und dem Zeitregler gesteuert werden. Die Aktivitätsbalken unter dem Reaktionsgefäß zeigen die sichtbaren Hin- und Rückreaktionen der letzten fünf Sekunden. Über „Werte einblenden“ werden die dynamischen Messwerte und Formeln angezeigt. „Erklärung“ und „Massewirkungsgesetz“ öffnen zusätzliche fachliche Informationen. Im Modus „Erkunden“ können Anfangskonzentrationen sowie kHin und kRück verändert werden. Die gewählten Einstellungen werden mit „Versuch starten“ übernommen. Bei den Forscheraufträgen sollen die Lernenden zunächst eine Vorhersage auswählen und diese anschließend mit „Vorhersage prüfen & anwenden“ untersuchen.
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