Allgemeine Erläuterung zu den Lehrbeispielen
Mit den Toytomics Atomen sind sehr viele Reaktionsmechanismen der Chemie darstellbar.
Aus dieser Vielzahl der Einsatzmöglichkeiten wurden hier einige Beispiele ausgewählt, um einen ersten Eindruck zu vermitteln, wie die Toytomics Atome in den Unterricht integriert werden können.
Lehrbeispiele existieren zu den Themen der Mittelstufe und einigen Themen der Oberstufe und werden als stetig wachsendes Angebot unter dem Link "Unterrichtsmaterial" bzw. in Form einer Sammlung von Arbeitsblättern verfügbar sein. Letzere legen wir als Klassensatz Ihrer Bestellung bei.
Es besteht die Möglichkeit, dass Lehrkräfte auf dieser Seite weitere eigene Lehrbeispiele veröffentlichen können, so dass ein reger Gedankenaustausch zu den Einsatzmöglichkeiten des Toytomics Modells zustande kommt.
Gut darstellbar mit dem Toytomics Modell sind u.a.:
Lewisformelschreibweise, Valenzen der Elemente, Periodische Eigenschaften, Verbrennungen mit Darstellung der radikalischen Zwischenstufen, Zwischenmolekulare Kräfte, Wasserstoffbrücken, Säure-Base Reaktionen, Ionenbindungen, Solvatationsreaktionen, Fischer Projektionen, Organische Chemie, Radikalkettenreaktionen, z.B. bei Polimerisationen, Fischer Projektion, Reaktionsmechanismen komplexer Vorgänge und Veresterung. Stereochemische Vorgänge des Carbeniumions (Prototyp existiert schon) SN Reaktionen, Elektrophile Substitutionsreaktionen, Mesomere Grenzstrukturen, Eliminierungsreaktionen, radikalische Substitutionsreaktionen, Komplexchemie mit Liganden, Galvanische Reaktionen, Elektrochemie.
Das Toytomics Atommodell kann wegen seinen breiten Anwendungsmöglichkeiten als Roter Faden verwendet werden, der die Schüler beim Lernen der Chemie in der Mittelstufe angefangen bis zum Abitur begleitet.
1. Säure Base, Lösen von Salzsäure in Wasser
Am Reaktionsmechanismus der Zugabe von Salzsäure (HCl) zu Wasser kann man erkennen, wie Salzsäure ein H+-Ion abgibt (Fig. 2). An dem Wassermolekül öffnet sich das Elektronenpaar (Fig. 3) und an dieses geöffnete Elektronenpaar lagert sich dann das H+-Ion unter Ladungsvereinigung an die negative Ladung des geöffneten Elektronenpaares an (Fig. 4). Bei dem gebildeten H3O+-Ion sieht man, dass die positive Ladung am Atomgrundkörper des Sauerstoff des Wassermoleküls liegt.
Analog diesem Mechanismus sind sämtliche Mechanismen zu dem Thema Säure Base, wie z.B. Hydratation, Salzlösung, Neutralisation, Salzbildung, Sauerstoffsäureentstehung durch Oxidation, Mehrprotonige Säuren, Löslichkeit, etc. darstellbar.
​
2. Verbrennung von Kohle, Grillen
Beim Durchspielen des Reaktionsmechanismus der Kohleverbrennung kann man nun zum ersten Mal an einem Modell erkennen, dass sich Bindungen zwischen zwei Atomen auflösen und dann bei der Bildung von Kohlendioxid neu zusammen fügen. Der mittlere Zustand (Fig. 2) mit gelösten Bindungen zeigt den Zustand in der Flamme. Daran lässt sich die Aktivierungsenergie erklären. Da man jetzt zum ersten Mal die Atome erkennt, kann die Lehrkraft auch gut den Massenerhaltungssatz erklären. Alle Formeln des Reaktionsverlaufs können jederzeit direkt von dem 3D-Valenzelektronenmodell abgeleitet und gezeichnet werden.
Alle denkbaren Verbrennungsreaktionen, z.B. Knallgasreaktion, können durchgespielt werden. Bei höheren Kohlenwasserstoffen lernen die Schüler dann Stöchiometrie, indem sie die nötigen Sauerstoffatome abzählen.
​
3. Magnesiumverbrennung, Magnesiumdraht
Beim Durchspielen des Reaktionsverlaufs der Verbrennung von Magnesium kann man erkennen, wie die einzelnen Elektronen von den Magnesiumatomen zu den Sauerstoffatomen wechseln und sich in einem ersten Schritt negativ geladene Oxidionen und positiv geladene Magnesiumionen bilden. In einem zweiten Schritt wird anschaulich, wie sich die Ionen zu einem Ionengitter über die Koordinationsverbindungen zusammenlagern.
Alle denkbaren RedOx-Reaktionen mit sämtlichen Metallen und sämtlichen Oxidationsmitteln oder auch galvanische Reaktionen sind darstellbar. Insbesondere das Ausgleichen von Gleichungen über die wechselnden Elektronen wird anschaulicher, da man die Elektronen jetzt tatsächlich abzählen kann.