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Bernhard Sieve und Petra Wlotzka

Spiralcurriculare Einführung des PSE – eine Ideensammlung

Das Periodensystem der Elemente hängt meist großformatig in jedem Chemieraum. Es ist häufig noch das einzige, an das sich viele Erwachsene aus ihrem Chemieunterricht erinnern können, auch wenn ihnen die tieferen Zusammenhänge nicht mehr präsent sind. Bei den Schülerinnen und Schülern sind es vor allem Jüngere, die ein großes Interesse an der Tafel und ihrer Bedeutung haben. Bereits beim erstmaligen Betreten des Chemieraumes sind viele von ihnen von der tabellenartigen Tafel mit den eigentümlichen Abkürzungen darin beeindruckt. Einige Schüler fragen sogar: „Wann lernen wir die Abkürzungen?“, oder: „Wann lernen wir, was man dort sieht?“ Einzelne kennen bereits aus dem Alltag geläufige „Abkürzungen“ und konstatieren beispielsweise „Das O ist Sauerstoff“. Diese Schülerinnen und Schüler sind häufig sogar enttäuscht, wenn dann das Periodensystem im Anfangsunterricht keine Rolle spielt und eine Erklärung auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird. Kommt das PSE dann in Jahrgang 8 oder 9 explizit zur Sprache, ist von dem anfänglich vorhandenen Interesse leider meist nicht mehr viel vorhanden. Dabei ist das Periodensystem das zentrale Werkzeug des Chemieunterrichts, denn es verknüpft die beobachtbaren Eigenschaften der Elemente mit dem Aufbau ihrer Atome. Aus diesen können Vorhersagen und Erklärungen zu chemischen Reaktionen und chemischen Bindungen abgeleitet werden [1, 7]. Das PSE dient somit nicht nur als Ordnungssystem für die Elemente – in stofflicher und auch in atomarer Sicht –, sondern ist auch die Erklärungsbasis und ein Prognoseinstrument für die Vielfalt der Stoffe und ihrer Eigenschaften. Folglich ist es zentraler Bestandteil aller Basiskonzepte. Schülerinnen und Schüler, die das Aufbauprinzip des Periodensystems verinnerlicht haben, halten deshalb den Schlüssel zum Verständnis für den Aufbau der Materie in ihrer Hand. „Keine andere Naturwissenschaft verfügt über solch ein vollendet angelegtes Ordnungssystem“ [2, S. 20]. Ist es dann nicht sinnvoll und angemessen, das Periodensystem als ständigen Begleiter im Chemieunterricht zu nutzen, statt es in einem separaten Block gemeinsam mit oder vor der Einführung eines differenzierten Atommodells „abzuarbeiten“? In diesem Sinne versucht dieser Beitrag, einen Weg aufzuzeigen, wie das Periodensystem in der Sekundarstufe I spiralcurricular mit Beginn des Chemieunterrichts erarbeitet werden kann.

Herkömmlicher Weg der Einführung des PSE

In den meisten Bundesländern wird das PSE gemeinsam mit dem Atombau in der Jahrgangsstufe 8 oder 9 eingeführt. Ein Blick in die Schulbücher zeigt, dass dabei oft die Leitlinie Historische Betrachtungsweise [2, S. 162 ff.] verfolgt wird. Dazu werden zuerst die Eigenschaften der Elementgruppen (Alkalimetalle, ggf. Erdalkalimetalle und Halogene) untersucht und in diesem Zusammenhang der Begriff „Elementfamilie“ eingeführt. Häufig schließt sich danach eine Betrachtung des PSE als Ordnungssystem für Elemente im historischen Kontext an, indem Mendelejews herausragende Leistungen gewürdigt werden. Im Anschluss daran wird ein differenziertes Atommodell (z. B. das Schalenmodell) eingeführt und der Zusammenhang zwischen Atombau und PSE und damit das heutige Ordnungsprinzip des PSE herausgearbeitet. Falls nicht vorher geschehen, findet an dieser Stelle ein Exkurs in die historische Entwicklung des PSEs durch Mendelejew und Meyer sowie die Vorbereiter statt. Mit dem Wechsel der Ordnungsprinzipien von der Gruppierung der Elemente aufgrund ähnlicher Eigenschaften sowie der steigenden Atommasse hin zur Einordnung nach Protonenzahl, Schalenanzahl sowie der Zahl der Valenzelektronen erfolgt zugleich ein Wechsel vom Element als Stoff hin zum Element als Atomsorte mit definierter Protonenzahl (IUPAC-Definition). Aus dem beschriebenen Vorgehen ergeben sich diverse Probleme:

Durch die Untersuchung der gemeinsamen Eigenschaften der Elemente der...

Chemie

Bernhard Sieve und Petra Wlotzka

Wozu dient das Periodensystem?