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🏛️ Von Avogadro zum Periodensystem & zur Einheit u Interaktives Tafelbild + Arbeitsblatt
Fach: Chemie (FOS)  |  Thema: Stöchiometrische Grundlagen
Name:
Station 1: Geschichte (1811–1869)
Station 2: Wasserstoff vs. C-12
Station 3: Avogadro & das Mol
Station 4: Herleitung 1 u
Station 1: Die historische Detektivgeschichte (1811 – 1869) Tafelbild Station 1
1811 in Paris / Turin
🇮🇹 Amedeo Avogadro

Er vergleicht Gase und stellt fest:

„Gleiche Volumina von Gasen enthalten (bei gleichen Bedingungen) immer gleich viele Teilchen!“

Die Folge: Wiegt 1 Liter Gas A x-mal so viel wie Gas B, ist auch 1 Teilchen x-mal schwerer.

1860 in Karlsruhe
🏛️ Weltkongress der Chemie

Erster internationaler Chemiekongress. Ein junger Italiener verteilt ein kleines Vorlesungsskript an alle Teilnehmer.

1869 (DE & RU)
🇩🇪 Meyer & 🇷🇺 Mendelejew

Dank Avogadro & Cannizzaro kennen beide nun die korrekten Atommassen.

Sie sortieren die Elemente nach steigender Atommasse → das erste Periodensystem entsteht!

✍️ Sicherung für dein Arbeitsblatt (Station 1):
1811 (Avogadro): Gleiche Gasvolumina enthalten immer .
1860 (Cannizzaro): Verteilte ein → 1869 (Meyer & Mendelejew): Erstes .
Station 2: Warum Kohlenstoff statt Wasserstoff? Tafelbild Station 2

1. Die historische Idee (um 1811)

Man nahm das leichteste Gas (Wasserstoff) als Maßstab:

1 Wasserstoff-Atom (H) ≈ 1 u

Das Problem: Wasserstoff ist ein flüchtiges, explosives Gas und im Labor extrem schwer exakt zu handhaben.

2. Die moderne Festlegung (seit 1961)

Man wählte das stabile Kohlenstoff-Isotop C-12 als gut wiegbaren Feststoff und teilte es gedanklich in 12 gleiche Teile:

1 u = 1/12 der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms
✍️ Sicherung für dein Arbeitsblatt (Station 2):
Wasserstoff ist ein Gas. Moderne Definition: 1 u = der Masse eines C-12-Atoms.
Station 3: Die Brücke zur Laborwaage (Das Mol) Tafelbild Station 3

Die Chemiker-Verpackungseinheit: 1 Mol

Damit 12 u schwere Kohlenstoff-Atome auf der Laborwaage exakt 12 Gramm wiegen, braucht man genau 1 Mol Teilchen:

1 mol = 6,022 · 10²³ Teilchen (NA)

🔍 Der magische PSE-Trick (Kohlenstoff: 12,0)

Die Zahl 12,0 rechts oben in der PSE-Kachel hat eine doppelte Bedeutung:

  • Für 1 einzelnes Atom: Masse = 12,0 u
  • Für 1 Mol (6,022 · 1023 Atome): Masse = 12,0 g (bzw. g/mol)
✍️ Sicherung für dein Arbeitsblatt (Station 3):
Für 1 Atom bedeutet 12,0 eine Masse von 12,0 . Für 1 Mol bedeutet sie 12,0 .
Station 4: Mathematischer Beweis – Wie viel Gramm sind 1 u? Tafelbild Station 4

Klicke Schritt für Schritt auf die Zeilen, um die Herleitung aufzudecken:

1. Ausgangspunkt: 1 Mol C-12-Atome (je 12 u) wiegen 12 Gramm:
12 u · 6,022 · 1023 = 12 g
2. Vereinfachen: Beide Seiten durch 12 teilen:
1 u · 6,022 · 1023 = 1 g
3. Umstellen nach 1 u: Durch 6,022 · 1023 teilen:
1 u = 1 g / (6,022 · 1023)
4. Ergebnis: Masse von 1 u in Gramm:
1 u ≈ 1,66 · 10−24 g
✍️ Merksatz für dein Arbeitsblatt (Station 4):
Genau u ergeben zusammen exakt 1 Gramm auf unserer Laborwaage!
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📝 Arbeitsblatt: Von Avogadro zum Periodensystem & zur Einheit u
Fach: Chemie (FOS)  |  Thema: Stöchiometrische Grundlagen
Name:
Station 1: Die historische Detektivgeschichte (1811 – 1869) Tafelbild Station 1

Ergänze die Sätze passend zum interaktiven Tafelbild:

  • 1811 (Amedeo Avogadro): Er stellte die These auf, dass gleiche Volumina von Gasen (bei gleichen Bedingungen) immer enthalten.
  • 1860 (Karlsruher Kongress): Der Chemiker Stanislao Cannizzaro verteilte ein kleines für seine Studenten, das den entscheidenden Durchbruch brachte.
  • 1869 (Meyer & Mendelejew): Erst da man nun die korrekten Atommassen kannte, konnten die Elemente nach steigender Masse sortiert und das erste aufgestellt werden.
Station 2: Warum Kohlenstoff statt Wasserstoff? Tafelbild Station 2

Früher nutzte man das leichteste Gas (Wasserstoff) als Maßstab (1 u). Das Problem: Wasserstoff ist ein Gas und im Labor extrem schwer exakt zu handhaben.

Die moderne Festlegung (seit 1961): Man wählte das stabile Kohlenstoff-Isotop C-12 als Feststoff und definierte die Atommasseneinheit neu:

1 u = der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms
Station 3: Die Brücke zur Laborwaage (Das Mol) Tafelbild Station 3

Weil einzelne Atome unvorstellbar leicht sind, brauchen wir für die Laborwaage eine feste Verpackungseinheit: 1 Mol.

1 mol = 6,022 · 1023 Teilchen  (Avogadro-Konstante NA)

Der magische PSE-Trick: Schau in die Kachel von Kohlenstoff (C) in deinem Periodensystem. Die Zahl 12,0 besitzt eine doppelte Bedeutung:

  • Für 1 einzelnes Atom bedeutet sie eine Masse von 12,0
  • Für 1 Mol (6,022 · 1023 Atome) bedeutet sie eine Masse von 12,0
Station 4: Mathematischer Beweis – Wie viel Gramm sind 1 u? Tafelbild Station 4

Vollziehe die Rechenschritte aus dem Tafelbild nach:

1) 12 u · 6,022 · 1023 = 12 g   (Masse von 1 Mol C-12)
2) 1 u · 6,022 · 1023 = 1 g   (durch 12 geteilt)
3) 1 u = 1 g / (6,022 · 1023)
4) 1 u ≈ 1,66 · 10−24 g

Merksatz für dein Heft: Genau u ergeben zusammen exakt 1 Gramm auf unserer Laborwaage!