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22 Silicium 1. Welcher Zusammenhang besteht zwischen diesen beiden Stoffen? 2. Versuche mit Hilfe eines Chemiebuchs einen Steckbrief von Siliciumoxid und Silicium zu erstellen. Das Chemiebuch muss sehr wahrscheinlich ein Oberstufenbuch sein, da man in den Büchern der Klassen 9 und 10 kaum etwas über eines der bedeutendsten Elemente unserer Zeit erfährt. Sehr sinnvoll ist es, wenn ihr Gruppen bildet, die sich bestimmten Themen widmen: wie z. B. Verwendung von Siliciumoxid, Herstellung und Verwendung von Reinstsilicium, Werkstoffe auf Siliciumbasis, Silicone, Experimente zu Silicium und Siliciumverbindungen. Sehr hilfreich sind neben deinen Chemiebüchern oder auch Physikbüchern Internetadressen, die in der heutigen Zeit zu jeder Recherche dazugehören. Frage deinen Lehrer nach für den Chemieunterricht wichtigen Internet adressen. Oder gib einfach einmal z. B. bei Google ein: Silicium Element. Das wird dir schon auf den ersten beiden Seiten eine umfangreiche Hilfe sein. Ihr könnt auch Gruppen bilden, die sich allein mit den relevanten Websites beschäftigen und bewerten, d. h. auch kommentieren. Macht eure Ergebnisse auch den anderen SchülerInnen bekannt, erstellt dazu ein Plakat, das ihr im Chemieraum aufhängt. Oder schickt eure Ergebnisse den anderen SchülerInnen per E-Mail zu. 3. Stelle die Elektronenverteilung des Siliciums im so genannten Kugelwolkenmodell dar. Das Kugelwolkenmodell ist ein in den Schulen wieder häufi ger verwendetes Atommodell: eine Erweiterung des Schalenmodells und eine Vereinfachung gegenüber dem Orbitalmodell. Wie sieht mit diesem Modell veranschaulicht dann ein Siliciumkristall aus? Was hält ihn in seinem Inneren zusammen? Stelle die Elektronenverteilung von Phosphor, Bor und Arsen im Kugelwolkenmodell dar. Welche Bedeutung haben diese Elemente im Zusammenhang mit Silicium? Wie lässt sich ihre Bedeutung mit dem Kugelwolkenmodell veranschaulichen?
Das Lego Probe Microscope (LPM) Ein Modellversuch zur Rastertunnelmikroskopie Das LPM ist ein Modell, mit dem anschaulich die Funktionsweise eines Rastertunnelmikroskops erklärt werden kann. Dieses Legomodell wurde im Rahmen einer Staatsexamensarbeit aufgebaut. Das Modell wird mit Hilfe des Lego MindStorms, Robotics Invention System 2.0 aufgebaut. www.legomindstorms.com Weitere Informationen: http://mv-sirius.m.fh-offenburg.de/Robotik Gesteuert wird das LPM durch einen programmierbaren Mikrokontroller, der im Lego Robotics Invention System enthalten ist. Zum Nachbau des LPM wurde eine Bauanleitung erstellt (siehe Internetlinks). Ebenso wie ein reales Rastersondenmikroskop ist das Legomodell in der Lage, die Topographie einer Oberfl äche zu untersuchen. Lässt man das Licht des Lichtsensors des LEGO®- MINDSTORMS-Baukastens auf ein weißes Papier scheinen, so misst der Lichtsensor das zurückgeworfene Licht. Der Lichtstrom hängt dabei stark vom Abstand zwischen der Oberfl äche und der Lichtsensorspitze ab. Man kann die Spitze in festem Abstand über der Oberfl äche schweben lassen, indem man den Tunnelstrom/Lichtstrom durch ständige kleine Auf- und Abwärtsbewegungen der Spitze konstant einregelt. Bewegt man nun die Spitze langsam über die Oberfl äche der Probe, so folgt sie dem Oberfl ächenrelief, was über das Regelsignal registriert werden kann. Mit einem systematischen Abrastern (Scannen) in x- und y-Richtung kann die Struktur der Oberfl äche abgebildet werden. 23
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