Aufbau von Stoffen - Teilchenmodell
1 Übersicht
Inhalt des Kurses
In diesem Kurs kannst du herausfinden, wie Atome sich zu unterschiedlichsten Dingen zusammenbauen. Also dass sie einerseits unsichtbar wie Luft sind und sich andererseits so formieren können, dass sie hart sind, wie Stahl.
Vorkenntnisse
Für diesen Kurs hilft es dir, wenn du die Kurse "aus was alles besteht" und "was die Welt zusammenhält" schon gemacht hast.
Kursdauer
Der Kurs dauert ca. 1 Stunde.
2 Problemstellung
Du weißt nun schon, dass alle Dinge, die es gibt, aus Atomen bestehen. Luft, Wasser und auch alle Dinge, die du angreifen kannst, bestehen aus diesen Atomen. Durch Luft kannst du durchschauen, in Wasser hineingreifen, und Dinge, die du angreifen kannst, wie zum Beispiel ein Stein, sind hart wie Stahl.
Wenn all diese Dinge aus Atomen sind, wie können sie dann so unterschiedlich aussehen und sich so unterschiedlich anfühlen?
Was glaubst du? Versuch die Frage mit Hilfe deiner bisherigen Erfahrungen zu beantworten. Notiere deine Gedanken dazu.
Wenn dir nichts dazu einfällt, mach mit den Experimenten weiter.
3 Experimente
Mach die folgenden Experimente und/oder schau dir die Videos dazu an.
Material: keines
Anleitung:
Öffne deine Handfläche.
Bewege deine offene Hand schnell hin und her. Dabei soll die Handfläche quer zur Bewegungsrichtung ausgerichtet sein.
Achte auf deine Empfindungen auf der Hand.
Material:
Glas und Wasser
Anleitung:
Fülle ein Glas zu 3/4 voll mit Wasser.
Gib einen Finger langsam in das Wasser hinein.
Achte auf die Empfindungen in deinem Finger.
Material:
Tisch
Anleitung:
Berühre langsam mit dem Finger den Tisch.
Erhöhe den Druck.
Achte auf die Empfindungen in deinem Finger.
Vergleiche die Empfindungen von den 3 Experimenten und mach ein Ranking wie stark du Luft, Wasser und den Tisch gespürt hast.
4 Hypothesen
Als du deine Hand durch die Luft bewegt hast, hast du wahrscheinlich einen kleinen Widerstand und etwas kühles gespürt. Beim Eintauchen deines Fingers hast du auch einen kleinen Widerstand gespürt. Als du mit dem Finger gegen den Tisch gedrückt hast, war der Widerstand viel größer. In deinem Ranking war sehr wahrscheinlich der Tisch an erster Stelle. Dann kommt das Wasser und dann die Luft.
Luft, Wasser und auch der Tisch bestehen aus Atomen. Wie kannst du dir erklären, dass sich die 3 Dinge so unterschiedlich anfühlen?
Tipp: Klicke hier und nutze diese Simulation als Denkanstoß.
Klicke zuerst auf Zustand.
Klicke auf Wasser.
Klicke dann nacheinander auf Feststoff, Flüssigkeit und Gas.
Was glaubst du? Notiere deine Hypothesen.
5 Erklärung
Lies die Erklärungen oder/und schau dir das Video dazu an. Haben deine Hypothesen mit der Erklärung überein gestimmt? Ergänze die wichtigsten Infos zu deinen Ideen.
Atome können in verschiedensten Formen zusammengebaut sein und ergeben dann verschiedenste Stoffe.
Nun kommt es darauf an, um welchen Stoff es sich handelt. Bei einem Glas voll mit Wasser oder mit einer anderen Flüssigkeit, wirst du dir leicht tun die Form zu verändern. Du kannst einfach den Finger hinein halten und die Flüssigkeit wird ausweichen. Die elektrische Wechselwirkung zwischen den Atomen von Flüssigkeiten ist klein. Auch der Abstand der Atome ist klein.
Wenn du hingegen probierst den Tisch oder andere Feststoffe mit deinem Finger zu durchbohren, dann wirst du eher Schmerzen haben, als dass der Tisch einen Kratzer bekommt. Bei Holz zum Beispiel ist die elektrische Wechselwirkung zwischen den Atomen sehr groß und sie weichen nicht so leicht von ihrem Platz. Der Abstand zwischen den Atomen ist sehr klein.
Die Luft oder andere Gase hingegen bieten dir fast gar keinen Widerstand. Du kannst einfach durch das Gas schlagen und spürst einen leichten Widerstand. Hier ist die elektrische Wechselwirkung zwischen den Atomen sehr sehr klein und du kannst sie ganz leicht durcheinander bringen.
In Gasen kannst du die Atome auch nicht sehen, weil der Abstand zwischen ihnen größer ist, als zum Beispiel in Flüssigkeiten. Einzelne Atome sind ja nur ein Millionstel von einem Millimeter groß (Kurs "aus was alles besteht").
Zu Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen sagt man in der Fachsprache Aggregatzustände. Vereinfacht gesagt, der Zustand der Stoffe (Aggregate).
Die Art und Weise, wie die Atome zusammengebaut sind, wird hier mit dem Teilchenmodell erklärt. Modell bedeutet, dass Atome nicht wirklich kleine Kugeln mit Farbe sind und sich auch nicht exakt so bewegen, wie in den Bildern beschrieben. Forscher*innen verwenden Modelle, um leichter über das sprechen zu können, was man nicht sieht.
6 Zusammenfassung
Das Wichtigste in Kürze:
Stoffe lassen sich in 3 Kategorien unterteilen:
Gase
Flüssigkeiten
Feststoffe
In jedem dieser 3 Aggregatzustände sind die Atome anders angeordnet. Wie die Atome angeordnet sind, kann man mit dem Teilchenmodell beschreiben. So kannst du dir erklären, dass Luft und zum Beispiel ein Tisch aus Atomen bestehen, sich aber so unterschiedlich anfühlen.
