Chemie · Q3.1 Chemische Gleichgewichte und ihre Einstellung

Salz in Wasser: Löslichkeit und Lösewärme simulieren

„Salz in Wasser“ stellt einen großen Becher mit einem schematischen Teilchenbild in den Mittelpunkt. Vier eigenständige Versuche bieten jeweils eine Leitfrage und passende Eingriffe: Salz hinzufügen, die Temperatur des Wasserbads verändern, Wasser entziehen oder zugeben sowie die Lösewärme vergleichen. Die Lösung wird in Worten beschrieben; Q als momentanes Ionenprodukt steht direkt neben Kₗ als Gleichgewichtswert. Drei ausdrücklich erfundene Modellsalze zeigen endothermes und exothermes Lösen sowie die Ionenverhältnisse 1:1 und 1:2. Konzentrationen, Formeln, Energiebilanz und Löslichkeitskurve erscheinen bei Bedarf unter „Genauer ansehen“. Vier zunächst eingeklappte Forschungsaufträge verbinden Vorhersagen mit vorbereiteten Versuchen und begründeten Rückmeldungen. Begriffe, Hydratationsschema und Modellgrenzen sind zusätzlich aufrufbar. Die Anwendung funktioniert lokal ohne zusätzliche Downloads.

Inhaltsart: Simulation
Lernniveau: Sekundarstufe II
Bearbeitungszeit: ca. 15 Minuten

Lernziele

Die Lernenden unterscheiden gesamte Salzmenge, gelöste Stoffmenge und Ionenkonzentration.
Die Lernenden erklären Lösen und Kristallisieren durch den Vergleich von Ionenprodukt und Löslichkeitsprodukt.
Die Lernenden prognostizieren die Auswirkungen von Temperaturänderungen und Verdunstung auf das Gleichgewicht.
Die Lernenden erklären Erwärmung und Abkühlung beim Lösen mithilfe der Bilanz aus Gitterzerlegung und Hydratation.
Die Lernenden begründen die Potenzen im Ionenprodukt anhand der Lösegleichung eines 1:2-Salzes.

Interaktiver Inhalt

Bedienhinweise

Beginne im Versuch „Salz lösen“ mit der gleichnamigen Starttaste und beobachte den Kristall. „+ Eine Portion Salz“ ergänzt 10 mmol. Wähle anschließend „Temperatur“, „Wasser verdunsten“ oder „Lösewärme“; jede Auswahl bereitet einen eigenen Versuch vor. Im Wasserversuch entziehen oder ergänzen die beiden Tasten jeweils 25 mL. „Pause“ und „Weiterlaufen“ helfen, eine unmittelbare Änderung von der anschließenden Stoffumverteilung zu unterscheiden. „Anderes Modellsalz“ öffnet die Salzauswahl und beginnt den gewählten Versuch neu. „Genauer ansehen: Messwerte & Energie“ öffnet die quantitative Vertiefung einschließlich „Endzustand sofort einstellen“. Die eingeklappten Forschungsaufträge bieten „Versuch vorbereiten“ und Vorhersagen mit Rückmeldungen. „Begriffe erklären“ öffnet das Glossar; „Neu starten“ setzt den aktuellen Versuch zurück.

Didaktische Hinweise

Voraussetzungen

Ionen und Ladungsausgleich in Salzen (pädagogische Empfehlung).
Polare Wassermoleküle (pädagogische Empfehlung).
Stoffmenge, Lösungsvolumen und Konzentration c = n/V für die quantitative Vertiefung (pädagogische Empfehlung).

Typische Fehler

Die gesamte Salzmenge mit der gelösten Stoffmenge oder der Ionenkonzentration gleichsetzen.
Annehmen, zusätzliches festes Salz erhöhe in einer bereits gesättigten Lösung dauerhaft die Konzentration.
Gleichgewicht als Stillstand aller Teilchenvorgänge deuten.
Bei einer Konzentrationsänderung auch eine Änderung von Kₗ erwarten.
Annehmen, beim Verdunsten verschwinde Salz zusammen mit dem Wasser.
Die Lösegeschwindigkeit mit der Gleichgewichtslöslichkeit verwechseln.
Endothermes Lösen mit einer Selbsterwärmung des Gemisches verwechseln.
Aus der Hydratationsenthalpie allein auf die gesamte Lösungsenthalpie schließen.
Die Potenzen im Ionenprodukt mit den Ionenladungen statt mit den Koeffizienten der Lösegleichung begründen.
Die frei gewählten Modellwerte als Messwerte konkreter realer Salze behandeln.

Für den Unterricht

Beginne mit „Salz lösen“ und lasse die zusätzlichen Messwerte zunächst geschlossen. Zweiergruppen beschreiben, wie sich der Kristall verändert, und beantworten anschließend die Leitfrage eines weiteren Versuchs. Für eine gezielte Überprüfung öffnen sie die Forschungsaufträge, formulieren eine Vorhersage und bereiten den passenden Versuch vor. Zur Sicherung verbinden sie das Teilchenbild mit dem Vergleich „Q kleiner, gleich oder größer als Kₗ“. Der Temperaturversuch untersucht Erwärmung von außen; „Lösewärme“ zeigt die Temperaturänderung durch das Lösen selbst. Für zusätzliche Unterstützung genügen zunächst Salz A in „Salz lösen“ und „Wasser verdunsten“ sowie das Glossar. Konzentrationswerte, 1:2-Stöchiometrie, Aktivität und Entropie eignen sich zur Vertiefung. Als Transfer begründen die Lernenden, weshalb eine Verdopplung des Volumens Q bei AB zunächst auf ein Viertel und bei AB₂ auf ein Achtel senkt. Die Modellgrenzen werden vor einer Übertragung auf reale Salze besprochen.

Lernziele

Interaktiver Inhalt

Bedienhinweise

Didaktische Hinweise

Voraussetzungen

Typische Fehler

Für den Unterricht

Quellen & Vertiefung

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