Faszination Nanowelten Faszination Nanowelten

Einsatz von „Faszination
Nanowelten“ im Chemieunterricht
Detlef Werner
„Wenn in einer Sintfl ut alle wissenschaftlichen
Erkenntnisse zerstört würden und nur ein Satz an die
nächste Generation von Lebewesen weitergereicht
werden könnte, welche Aussage würde die größte
Information in den wenigsten Worten enthalten?
Ich bin davon überzeugt, dass dies die Atomhypothese
wäre, die besagt, dass alle Dinge aus Atomen
aufgebaut sind – aus kleinsten Teilchen, die in permanenter
Bewegung sind, einander anziehen, wenn sie
ein klein wenig voneinander entfernt sind, sich aber
gegenseitig abstoßen, wenn sie aneinander gepresst
werden.“ (Richard Feynman, Lectures, Bd.1)
Im Chemieunterricht ist die Vermittlung des diskontinuierlichen
Aufbaus der Materie zwingend zu
leisten: Es handelt sich hier um keine hypothetischdeduktive
Modellvorstellung, sondern seit Anfang
der achtziger Jahre, also nun schon 20 Jahre her, ist
mit der Entwicklung des Rastertunnelmikroskops
der Teilchenaufbau der Materie eine hinreichend
gesicherte naturwissenschaftliche Erkenntnis (siehe
hierzu auch: Prof. Dr. Ingo Eilts, Bremen).
Bis heute existiert kein einziges Chemiebuch für die
Sekundarstufe 1, das auf diese Erkenntnis zurückgreift.
Die Neuausgabe von „Chemie heute, S I,
Schroedel“ hat sogar auf die Rastertunnelmikroskop-
Aufnahme, die sich in der alten Ausgabe: „Fotoreise in
die Welt der Atome“ befand, ganz verzichtet.
Chemieunterricht „lebt“ vom Teilchenmodell, besser:
Teilchenaufbau der Materie; z. B. werden die Ag-
gregatzustände und ihre Übergänge damit erklärt,
die Umgruppierung von Teilchen bei chemischen
Reaktionen und die chemischen Grundgesetze damit
gedeutet, Atome in Metallgittern damit „visualisiert“,
zwischenmolekulare Wechselwirkungen „modelliert“,
Reaktionsabläufe in der Oberstufe mit dem Teilchenaufbau
dargestellt usw.
Mit dem Rasterkraftmikroskop lässt sich heute
darstellen/„beobachten“, wie sich langkettige Fettsäuren
auf bestimmten Oberfl ächen anordnen und
sich gegenseitig beeinfl ussen. Das sind absolut revolutionäre
Bilder: Es lassen sich die Carboxylgruppen
erkennen und ihre langen Kohlenwasserstoffreste!
Die Messungen mit den Rastersondenverfahren,
speziell erst einmal mit dem RTM, sind hervorragend
geeignet, das Thema „Visualisierung“ zu problematisieren:
Wenn z. B. eine Kupferoberfl äche oder Graphitoberfl
äche abgetastet wird, existieren ausschließlich
Messwerte, die dann von Computergrogrammen
zu den uns bekannten Bildern von Atomanordnungen
verarbeitet werden. Was ist das Prinzip dieser
Software, aus Datensätzen bunte Bilder zu erzeugen?
Sind das nur Modelle? Sehr schön lässt sich dazu der
in diesem Buch vorgestellte Legoroboter als Simulation
des RTM einsetzen; an diesem Beispiel kann
man hervorragend das grundlegende Prinzip der
Oberfl ächenabtastung durch eine sehr kleine Spitze
vermitteln inklusive des Unterschieds RTM – Legomodell.
Dieser Vergleich ist besonders gut geeignet,
den Umgang mit Modellen zu schulen. In Aktion lässt
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