pH-Spiel

pH-Spiel; grafische Darstellung der pH-Skala

Kurzbeschrieb

Grafische Darstellung der pH-Skala. Mit der Animation «pH-Spiel» wird die Information visualisiert, dass sich H3O+ und OH – Konzentrationen immer um einen Faktor 10 verändern, unabhängig davon, wo man sich auf der pH-Skala um eine pH-Einheit verschiebt.

Einsatz im Unterricht

Bei der Einführung der pH-Skala soll der logarithmische Massstab erfahren werden.

Hinweise

Als Startseite erscheint eine pH-Skala, bei welcher die Konzentrationen an H3O+ und OH durch Balken dargestellt sind. Beachte, dass die Konzentrationen nur von pH 0 bis 2 und 12 bis 14 massstäblich aufgezeichnet sind. Beim Anklicken der pH-Tasten 2, 4, 10 bzw.12 werden die Säulen um einen Faktor 100 bzw. 10000 vergrössert; man sieht, dass wieder die gleichen Proportionen erscheinen.

Titration

Säure/Base-Titration

Kurzbeschrieb

Das Programm zeigt schematisch, dass eine pH-Änderung in den Rand­gebieten wesentlich aufwändiger ist als in der Mitte der pH-Skala.

Einsatz im Unterricht

Vorbereitung oder Nachbereitung einer realen Titration. Visualisierung des gewaltigen Unterschiedes des Stoffumsatzes bei pH-Änderungen in der Mitte oder am Rande der pH-Skala.

Hinweise

Als Startseite erscheint eine pH-Skala, bei welcher die Konzentrationen an H3O+ und OH durch Balken dargestellt sind. Beachte, dass die Konzentrationen nur von pH 0 bis 2 und 12 bis 14 massstäblich aufgezeichnet sind.
Nach «Klick auf Start der Titration» läuft das Programm selbständig ab. Mit «Cursor über Pause» oder «Cursor über Abbruch» kann das Programm angehalten bzw. abgebrochen werden.
Man kann einen besonders vorlauten Schüler auch auffordern, beim Erreichen von pH 7 «stop» zu rufen. Die Geduldsprobe beim Übergang von pH 0 zu pH 1 bzw. von pH 13 auf pH 14 ist gewollt programmiert und soll ausgekostet werden.

Titration mit Puffer

Säure/Base-Titration mit Puffer

Kurzbeschrieb

Das Programm zeigt schematisch, die Titration einer Lösung mit pH 0, welche auch Essigsäure enthält.
pH-Änderungen sind in den pH-Randgebieten und für pH = pKs des Puffers besonders aufwändig.

Einbau im Unterricht

Vorbereitung oder Nachbereitung einer realen Titration. Visualisierung des Einflusses einer Puffersubstanz.

Hinweise

Die Höhe der Balken macht eine Aussage über die Konzentration. Die Balkenbreite hat keine physikalische Bedeutung, sondern macht eine Aussage über das Existenzgebiet.

Kovalente Bindung

Die kovalente Bindung

Kurzbeschrieb

Kräfte zwischen zwei H-Atomen und Energiezustände als Funktion des Atomabstandes führen zum Erlebnis des Energieminimums.

Einsatz im Unterricht

Einführung des Bindungsbegriffs: Elektronenpaar- oder kovalente Bindung. Der Gedanke der Stabilität eines Systems wird mit Hilfe von mechanischen Beispielen gefestigt (Luftballon klebt an der Wand; zwei Wägelchen mit starken Magneten auf V-förmigen Schienen erfahren Anziehungs- und Abstossungskräfte und bleiben dann stabil. Kräfte kann man spüren; Energiezustände sind nur indirekt erfassbar. Hier hilft die grafische Darstellung des Energieminimums im Programm.

Hinweise

Es ist wohl sinnvoll, zuerst die Anziehungs- und Abstossungskräfte zu zeigen, welche unterschiedlich stark vom Kern-Kern-Abstand abhängig sind. Die violette Summe zeigt die Resultierende. Ist diese gleich null, so entspricht dies einem Energieminimum (lässt sich zeigen durch Zuschalten der Gesamtenergie). Man kann dann auch die Kräfte entfernen (Klick auf Button „Kräfte zeigen“) und das Ganze mit den Energieanteilen darstellen. Mit Klick mit der rechten Maustaste auf das bewegliche H geht dieses von selbst in den energieärmsten Zustand (und schwingt dort um die Minimumlage; dies kann durch Cursor über dem H-Atom abgestellt werden). Bei kleiner Dämpfung wird gezeigt, dass es für die beiden Atome gar nicht so leicht ist, ihre hohe Energie nach aussen abzugeben

Proteinbiosynthese

Von der Information in der DNA bis zur Elongation im Ribosom

Kurzbeschrieb

Sehr ausführliches Programm zum Thema Proteinbiosynthese. Unter der Fragestellung «Wie weiss das Zebrafohlen wie ein Zebra auszusehen hat?» wird der Weg von der DNA bis zur Synthese eines Proteins aufgezeigt. Die Kapitel «Zellaufbau», «Transkription» und «Translation», sowie einzelne Protein-Faktoren werden detailliert dargestellt. Realitätsnahe Strukturbilder und ausdrucksstarke schematische Zeichnungen ergänzen sich. Das Programm verlangt an vielen Stellen eine aktive Einflussnahme der Nutzerin und des Nutzers.

Einsatz im Unterricht

Im Schwerpunkt Bio/Chemie sollen einzelne Sequenzen zur Visualisierung von Teilvorgängen eingesetzt werden.

Hinweise

Das Programm geht weit über den Mittelschulstoff hinaus. Es ist aber so gestaltet, dass man nach Belieben navigieren und Seitenpfade überspringen kann.
Ein wichtiges Ziel war es, zu zeigen, dass der Gesamt-vorgang zwar ausgesprochen kompliziert erscheint, einzelne Schritte aber auch für Mittelschulniveau durchaus nachvollziehbar sind.
Zur Navigation unbedingt den Farbcode im Abschnitt «Hinweise» beachten.
Die stark gegliederte Menü-Übersicht gestattet einen gezielten Einstieg und einen individuellen Ablauf im Programm.

Detailliertes Menu ermöglicht leichte Navigation
Die meisten Sequenzen verlangen ein aktives Eingreifen. Dadurch wird das Tempo angepasst, kritische Stellen sind beliebig wiederholbar. Das eigene Tun fördert das Verständnis.
Immer wieder schaffen Zusammenfassungen und Übersichten den Überblick.
Aussagekräftige schematische Darstellungen verdeutlichen die Vorgänge.
Der komplizierte Vorgang der Elongation kann auf bekannte Begriffe reduziert werden.
An vielen Stellen können spannende Details abgerufen werden.
Röntgenstrukturdaten liefern realitätsnahe Bilder mit starker Aussagekraft und Ästhetik.
Der Vorgang der Translation wird in viele kleine Schritte aufgeteilt.
Schematische Darstellungen zeigen, wie komplex die Steuerung der Elongation abläuft.