Titelbild (M. Schween, C. Schmitt, O. Wißner): Für das Verständnis von Reaktionsmechanismen nehmen Carbenium-Ionen eine Schlüsselstellung ein. Deren Erzeugung und Nachweis mit schulischen Mitteln wird in dem Beitrag auf S. 59 ff. beschrieben. Ferner wird der grundlegende Zusammenhang zwischen der Stabilität reaktiver Zwischenstufen und ihrer Bildungsgeschwindigkeit thematisiert.

Für das Verständnis der Mechanismen organisch-chemischer Reaktionen kommen Strukturbetrachtungen von reaktiven Zwischenstufen eine besondere Bedeutung zu. Für den Chemieunterricht spielen vor allem Carbenium-Ionen eine große Rolle. Mit der Betrachtung ihrer Stabilitäten anhand elektronischer Effekte und der Verknüpfung von Strukturaussagen mit den reaktionskinetischen Kernaussagen des Hammond-Postulats und des Bell-Evans-Polanyi-Prinzips werden beispielhaft didaktische Basiskonzepte miteinander verknüpft. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, Beziehungen zwischen Struktureigenschaften, der Energetik von Reaktionsverläufen und deren Kinetiken herzustellen und zu verstehen. Mit den hier vorgestellten experimentellen Arrangements lassen sich mit kommerziell erhältlichen Chemikalien Carbenium-Ionen als repräsentative Vertreter reaktiver Zwischenstufen erzeugen. Diese werden anhand der Farbänderung und der mit schulischen Mitteln messbaren Änderung der elektrischen Leitfähigkeit der Reaktionslösungen nachgewiesen und können so in die Deutung von Reaktionsverläufen eingebunden werden.

Reactive intermediates are very important for the understanding of mechanisms and kinetics of organic reactions and especially carbenium ions can be used as a starting point for various didactical purposes in chemical education. Using this approach, the discussion of stabilities of intermediate structures with the core issues of Hammond’s postulate and the Bell-Evans-Polanyi-Principle leads to the connection of the basic didactic concepts of structure-property relationships, energy and kinetics. By using commercially available precursors and reagents the generation of carbenium ions as a representative of such intermediates succeeds in very simple experimental set-ups. A change in colours acts as an indicator for the existence of this species and the shift of the electrical conductivity can be regarded as suitable evidence under school conditions and can be used for the interpretation of reactions and their mechanisms.

Dieser Aufsatz beschreibt die Entwicklung eines Teilmoduls über Bildung für eine nachhaltige Entwicklung (BnE) für die universitäre Ausbildung von Chemielehrkräften. Das Teilmodul wurde durch Partizipative Aktionsforschung, ausgehend von theoretischen Konzepten der BnE und empirischen Untersuchungen zum Kenntnisstand von Lehramtsstudierenden und Referendaren, gestaltet und zyklisch entwickelt. Dieser Aufsatz diskutiert diese Entwicklung, stellt die Struktur des Teilmoduls vor und berichtet über Erfahrungen bei der Umsetzung.

This paper presents the development of a university chemistry teacher education module on Education for Sustainable Development (ESD). The module was cyclically developed and refined by Participatory Action Research on the base of a theoretical analysis of the literature and empirical investigation on the existing knowledge base of student teachers and teacher trainees. The paper discusses the process of development, presents the structure of the module, and reports experiences from its implementation.

Die didaktische Kontroverse um das Verhältnis zwischen Mikro- und Makrowelt wird aufgegriffen. Es wird gezeigt, dass sich die Eigenschaften von Stoffen nicht emergent, sondern aus den Eigenschaften der sie aufbauenden Teilchen experimentell und theoretisch bestimmen lassen. Cluster stellen die Bindeglieder zwischen Einzelteilchen- und Vielteilchensystemen dar. Anhand ausgewählter Eigenschaften von Clustern wird gezeigt, dass die Änderung der Eigenschaften als Funktion der Clustergröße kontinuierlich (und nicht sprunghaft) erfolgt. Einzelne Teilchen können mittlerweile präpariert und spektroskopiert werden. Dabei zeigt es sich, dass sich die Absorption von Mehrteilchenensembles nicht prinzipiell von der einzelner Teilchen unterscheidet.

The didactic controversy regarding the relationship between the micro- and macro-cosmos is re-examined. It is shown that the properties of macroscopic matter are not emergent: they can be determined by experimental measurements and theoretical estimations of the properties of the microscopic particles composing the matter. Clusters link single particle- to many-particle systems. In this paper, several properties of clusters are examined to show that they vary continuously (not discretely) as a function of cluster size. The spectra of single particles have been measured. It has been seen that, in general, the absorption features are not different from those of many-particle ensembles.

Auch wenn die Molekülformel des Wassers den meisten Schülern bekannt ist, so lässt dieses Unterrichtsbeispiel die Schüler erfahren, dass die chemische Formel einer Verbindung sukzessive aus experimentellen Ergebnissen hergeleitet werden kann.

Though the molecular formula of water is usually known to most school students, the example lessons presented here allow the students to experience for themselves that the formulaic abstraction of a substance can be successively generated from experimental results.