Diese vollständig ausgearbeitete Unterrichtseinheit erschließt die Ordnung im Periodensystem über die Eigenschaften ausgewählter Elemente. Die Lernenden entdecken Elementfamilien, lernen Hauptgruppen und Perioden als grundlegende Ordnungsstrukturen kennen und wenden das Periodensystem anschließend zunehmend selbstständig an.

Ausgangspunkt ist die Frage, warum die Elemente im Periodensystem eigentlich genau an ihren jeweiligen Stellen stehen. Statt die Ordnung direkt vorzugeben, entwickeln die Lernenden zunächst selbst Ordnungsideen: In Partnerarbeit vergleichen sie Elementkarten, untersuchen Gemeinsamkeiten und Unterschiede und bilden begründete Gruppen. Anschließend vergleichen sie ihre eigene Ordnung mit dem Periodensystem und erkennen, dass Elemente mit ähnlichen Eigenschaften dort häufig untereinander angeordnet sind.

Darauf aufbauend werden die beobachteten Gruppen fachlich als Elementfamilien eingeführt. Am Beispiel von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Halogenen und Edelgasen untersuchen die Lernenden typische Eigenschaften und ordnen die Familien den entsprechenden Hauptgruppen zu. Die besondere Stellung des Wasserstoffs bietet dabei Anlass, einfache Ordnungsregeln nicht nur anzuwenden, sondern auch kritisch zu prüfen und anhand von Stoffeigenschaften zu begründen.

Im weiteren Verlauf erschließen die Lernenden Hauptgruppen und Perioden als zentrale Strukturen des Periodensystems. Sie untersuchen den Aufbau der ersten vier Perioden, formulieren Regelmäßigkeiten und verknüpfen die neu gewonnenen Kenntnisse mit bereits bekannten Informationen wie Atomsymbol, Ordnungszahl und Massenzahl. Abschließend bestimmen sie für verschiedene Elemente Atomsymbol, Ordnungszahl, Massenzahl, Hauptgruppe und Periode.

Das enthaltene Periodensystem Version 2 ist für den Anfangsunterricht Chemie reduziert und stellt die für die Aufgaben benötigten Informationen übersichtlich dar. Bilder und Alltagsbezüge erleichtern den Zugang zu ausgewählten Elementen und ihren Eigenschaften.

Die Einheit ermöglicht eine Differenzierung nach Bearbeitungstiefe, Anforderungsniveau und Arbeitstempo. Satzstarter, strukturierte Sortierkarten und eine schrittweise Aufgabenprogression unterstützen Lernende beim Erreichen der grundlegenden Lernziele. Zwei zusätzliche Weiterdenken-Aufgaben ermöglichen eine passende Vertiefung: Während eine Aufgabe die Ordnung des Periodensystems noch einmal erklärend anwenden und festigen lässt, fordert die Aufgabe zu Mendelejews Lücken eine anspruchsvollere Transferleistung. Die Lernenden erklären dabei, wie die erkannte Ordnung des Periodensystems die Vorhersage noch unbekannter Elemente ermöglichte.

Die Unterrichtseinheit ist klar strukturiert, direkt einsetzbar und als Baustein der Reihe „Atommodelle und Atombau“ angelegt. Der Erkenntnisweg führt vom eigenständigen Ordnen ausgewählter Elemente über die Entdeckung von Elementfamilien bis zum Verständnis von Hauptgruppen und Perioden als Ordnungsstrukturen des Periodensystems.

Enthalten sind:

• Lehrerhinweise mit Lernzielen, Ablauf, Differenzierung, Hinweisen zur Durchführung und typischen Stolperstellen

• Begleitfolien für Rückblick, Problemfrage, Erarbeitung, Sicherung und Anwendung

• Arbeitsblatt „Eine Ordnung im Periodensystem entdecken“ mit Musterlösung

• Arbeitsblatt „Die Ordnung im Periodensystem verstehen“ mit Musterlösung

• Sortierkarten zu ausgewählten Elementen und ihren Eigenschaften

• Periodensystem der Elemente, Version 2 für den Anfangsunterricht Chemie

• „Weiterdenken – Die Ordnung im Periodensystem“ mit zwei differenzierten Aufgaben und Musterlösung

Das Material eignet sich für den Chemieunterricht in Klasse 8 und kann sowohl als eigenständige Unterrichtseinheit zum Periodensystem als auch innerhalb einer Reihe zu Atommodellen und Atombau eingesetzt werden.

Einordnung in die Reihe

Diese Unterrichtseinheit ist Teil der Reihe „Atommodelle und Atombau“ und schließt an die Untersuchung des Aufbaus des Atoms an. Nachdem die Lernenden Protonen, Neutronen und Elektronen sowie Ordnungszahl und Massenzahl genutzt haben, um einzelne Atome genauer zu beschreiben, richtet sich der Blick nun auf die übergeordnete Ordnung der Elemente im Periodensystem.

Die Lernenden erkennen zunächst auf der Ebene der Stoffeigenschaften, dass Elemente nicht zufällig angeordnet sind, sondern sich ähnliche Eigenschaften regelmäßig wiederfinden. Elementfamilien, Hauptgruppen und Perioden bilden damit die Grundlage für ein zunehmend systematisches Verständnis des Periodensystems.

Im Anschluss wird diese zunächst über Eigenschaften erschlossene Ordnung mit dem Schalenmodell nach Bohr auf der Ebene des Atomaufbaus weitergeführt. Der Blick richtet sich dabei auf die Anordnung der Elektronen in der Atomhülle und schafft die Grundlage dafür, die zuvor beobachteten Regelmäßigkeiten im Periodensystem später über den Aufbau der Atome zu erklären.