3. Chemie mit Licht – in Experimentier- und Materialiensets
Die Experimetier- und Materialiensets wurden für den Einsatz im Unterricht der Sekundarstufen I und II an Schulen, in fachdidaktischen Praktika im Lehramtsstudium, in Schülerlabors und in Lehrerfortbildungskursen konzipiert und mit didaktischen Materialien in Digitalformaten ausgestattet. Schulen, Studienseminare und Chemiedidaktik-Arbeitskreise an Hochschulen und Universitäten können bei der Anschaffung dieser Experimentierkoffer und -sets finanzielle Förderung im Rahmen verschiedener Programme bei dem Fonds der Chemischen Industrie FCI erhalten.
Alle unten angeführten Sets und Koffer enthalten Equipment für Experimente, mit denen die Energetik bei der Wechselwirkung von Licht mit Stoffen auf der Modellebene mithilfe der elektronisch angeregten Zustande A* erklärt wird. Im Einzelnen adressieren die Experimente aus den Koffern und Sets auch folgende lehrplanpflichtige oder anschlussfähige Inhalte des Chemieunterrichts sowie anderer MINT-Fächer:
- Photo-Mol Koffer: Farbe durch Lichtabsorption und -emission, Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Photochromie, Solvatochromie, Relation Molekülstruktur-Stoffeigenschaften (Struktur-Löslichkeit, Struktur-Farbe, Struktur-Reaktivität), molekulare Schalter, Einfluss der Nano-Umgebung auf Struktur und Eigenschaften, Energiediagramme für thermische und photochemische Reaktionen, chemisches Gleichgewicht und photostationäres Gleichgewicht, logische Schaltungen mit photoaktiven Schaltern. Die Bezugsquelle (Fa. Hedinger, Stuttgart) für den Photo-Mol Koffer und Nachbestellungen für Chemikalien bei der gleichen Firma können direkt über die Unterseite der Internetplattform angesteuert werden (vgl. unten).
- Photo-Cat Basis-Set: Energiebeteiligung bei chemischen Reaktionen (Antrieb durch Licht), Relation Molekülstruktur-Stoffeigenschaften (Struktur-Löslichkeit, Struktur-Farbe, Struktur-Redoxverhalten), Stoff- und Energieumsätze beim Kreislauf Photosynthese-Zellatmung, Katalyse und Photokatalyse, gekoppelte Stoffkreisläufe und Nachhaltigkeit, Redoxreaktionen, elektrochemische Konzentrationszellen, Energiekonversion und –speicherung. Die beiden Photo-Cat Sets können über den Bestellschein von den Unterseiten bei der Chemiedidaktik Wuppertal bestellt werden.
- Photo-Cat Demo-Set: vgl. Photo-Cat Basis-Set; zusätzliche Inhalte: Teilprozesse der künstlichen Photosynthese, photokatalytische Herstellung von „grünem“ Wasserstoff, Recycling von Katalysatoren, nanostrukturierte Funktionsmaterialien, Wasserphotolyse mit und ohne „Opferdonoren“.
- CHEM-TiO2 Basis-Set: Umwandlung von Licht in elektrische Energie (Spannung und Strom), Elementarschritte auf der Teilchenebene, elektrische Halbleiter (Energiebändermodell Redoxreaktionen (Elektronenübergänge), Relation Molekülstruktur-Stoffeigenschaften (Struktur-Farbe), Spektralbereiche von Farben (VIS und UV) Relation: Lichtfarbe - Wellenlänge und Energie der Photonen - Wirkung auf Stoffe (TiO2), Katalyse und Photokatalyse, photokatalytischer Abbau von Organochlorverbindungen in Abwässern. Die beiden CHEM-TiO2 Sets können über den Bestellschein von den Unterseiten bei der Chemiedidaktik Wuppertal bestellt werden.
- CHEM-TiO2 Demo-Set: vgl. CHEM-TiO2 Basis-Set oben; zusätzliche Inhalte: Umwandlungen Licht → elektrische Energie (s.o.) → Arbeit (Antrieb eines E-motors), Aromaten und Farbstoffe (Mesomerie, Chromophore, Lichtabsorption).
- Photo-Electronics Koffer: Umwandlungen elektrische Energie → Licht (Elektrolumineszenz EL) und Licht → elektrische Energie (Photovoltaik PV), Elementarprozesse auf der Teilchenebene, elektrischer Ladungstransort in Metallen, anorganischen und organischen Halbleitern, funktionelle Farbstoffe und Kunststoffe (organische lichtemittierende und -absorbierende Materialien für OLED bzw. OPV), nanostrukturierte Komposit-Materialien (aus Elektronendonoren und -akzeptoren für organische OPV); elektrische Kenngrößen von LED und OPV (Strom-Spannungs-Kurven von OLED, Leerlaufspannung, Kurzschlussstromdichte und Wirkungsgrad bei OPV). Die Bezugsquelle für den Koffer Photo-Electronics ist die Chemiedidaktik der Universität Potsdam.
