fachsprache

Einheitliche Fachsprache in den Naturwissenschaften

Eine schulinterne Abstimmung innerhalb der Schule über einen einheitlichen Sprachgebrauch ist notwendig! Daher werden Begriffsdefinitionen für nachfolgende Begriffe gegeben:

Energie
Strom, Stromstärke, Antrieb, Widerstand
Struktur der Materie (Modell-Ebene)
Stoffe
Reaktionen
Gleichgewichte

1. Energie

Die Energie ist eine Erhaltungsgröße
Bei allen Überlegungen sollte dieser Erhaltungsgedanke vorbereitet und zunächst als Faktum hingestellt werden. Bilanzierungen sollten von Anfang an angesprochen werden.

Energie ist an einen Träger gekoppelt
Beispiele veranschaulichen den Energiebegriff in den unteren Klassenstufen.

Energieträger
Nahrungsmittel, Brennstoffe, Licht, evtl.: elektrische Ladung, Impuls und Drehimpuls, Entropie. Falls physikalische Größen als Energieträger verwendet werden, ist darauf zu achten, dass die Trägervorstellung nicht naiv als �Rucksackmodell� verwendet wird.

Energieformen
z.B. (Bewegungs-) kinetische, (Lage-) potenzielle, thermische, elektrische, chemische Energie.....

Formulierungsbeispiele:

Licht enthält Energie statt: Licht ist eine Energieform

Energie wird thermisch zugeführt früher: Wärme wird zugeführt
Energie und Entropie wird zugeführt

Energie wird mechanisch zugeführt früher: mechanische Arbeit wird verrichtet
Energie und Impuls wird zugeführt

Die Begriffspaare Wärme / Kälte und warm / kalt stammen aus der Umgangssprache und dem Empfindungsbereich. Sie müssen mit den folgenden physikalischen Größen in Verbindungen gebracht werden: Temperaturen // Energie und Entropie

Exothermer Vorgang
Vorgang, der unter Abgabe von thermischer Energie vom System an die Umgebung abläuft

Endothermer Vorgang
Vorgang, der unter Aufnahme von thermischer Energie des Systems aus der Umgebung abläuft

Anregungsenergie
Energiezufuhr zum Starten einer chemischen Reaktion

Nicht mehr verwendete Begriffe

Wärme (ohne Attribut Energie) / Arbeit / Aktivierungsenergie / Energiegewinnung

2. Strom, Stromstärke, Antrieb, Widerstand

Strom, Stromstärke, Antrieb, Widerstand sind übergeordnete Begriffe.

Phänomen	Stromstärke	Antrieb (Ursache)	Widerstand
Energiestrom	Energiestromstärke(Leistung)	an einen Träger gekoppelt
Elektrischer Strom	Elektrische Stromstärke	elektrische Potenzialdifferenz (Spannung)	Elektrischer Widerstand
Flüssigkeiten oder Gasen	Stromstärke von Flüssigkeiten oder Gasen	Druckunterschied	Strömungswiderstand
Entropiestrom	Entropiestrom-stärke	Temperatur- unterschied	Entropiewiderstand (z.B. Dämmung)
Chemische Reaktion	Umsatzrate	Chemische Potenzialdifferenz (freie Reaktionsenthalpie)	Reaktionswiderstand (z.B. kinetische Hemmung)

Speziell elektrischer Strom:

Zwei Ebenen:

Ladungstrom, elektrische Stromstärke elektrische Ladung I = Q/t
Ladungsträgerstrom: Bewegung von Ladungsträgern, z.B. Elektronen, Ionen, Löchern(=Defektelektronen)

Vermeidung der Vorstellung elektrische Ladung=Elektron (ein Elektron ist mehr als seine Ladung: es hat eine Masse, Impuls, Energie, Drehimpuls, ...)
Vermeidung der �Begrifflichkeit�: technische Stromrichtung

3. Struktur der Materie (Modell-Ebene)

Teilchen
Der Begriff "Teilchen" ist von der betrachteten Ebene abhängig.
Teilchen: Untergliederung eines größeren Systems in kleinere Einheiten.

A. Quantenaspekt
Kleinste Portionen einer physikalischen Größe (Quantisierung )

B. Stofflicher Aspekt
Kleinste Stoffportionen, in die Stoffe zerteilt werden können, ohne sich in andere Stoffe umzuwandeln. Die maximale Zerteilung erfolgt beim Lösen (in einem Lösungsmittel) und beim Verdampfen. Aggregatzustände (Schmelztemperatur, Siedetemperatur) und Diffusion beruhen auf der Eigenbewegung und den Anziehungskräften zwischen den kleinen Teilchen. Die Zusammensetzung eines kleinen Teilchens wird durch die Formel ausgedrückt.

Kleine Teilchen können sein:

Atome: bei Metallen und Edelgasen (d.h. nur bei Elementen)
Moleküle: bei Nichtmetall-Nichtmetall-Verbindungen
Ionen: bei Metall-Nichtmetall-Verbindungen

Atom
Materiebaustein, der chemisch nicht weiter zerkleinert werden kann. Jedes der ca. 100 Elemente ist durch eine Atomart charakterisiert (mit fest stehender Anzahl Protonen und Elektronen; Isotope oder Atomsorten unterscheiden sich in der Anzahl der Neutronen und dadurch in der Atommasse)
z.B. Fe, Ne

Molekül
Teilchen aus mindestens 2 fest aneinander gebundenen Nichtmetall-Atomen. Diese Bindung zwischen 2 Atomen wird als Elektronenpaarbindung bezeichnet.
z.B. O₂, H₂O

Ion
Geladenes Atom oder geladenes Molekül. Ionenverbindungen (Salze) sind meist Metall-Nichtmetall-Verbindungen und enthalten immer mindestens 2 Ionenarten (positiv geladenes Metall-Ion, negativ geladenes Nichtmetall-Ion). Die Bindung wird als Ionenbindung bezeichnet und wirkt in alle Raumrichtungen. Daher bilden sie regelmäßige Strukturen (Ionengitter)
z.B. Na⁺, Cl^-

Elementsymbol / Atomsymbol
Kurzschreibweise für ein Atom eines Elements z.B. O bedeutet: 1 Sauerstoffatom.

Chemische Formel
Kurzschreibweise für die Zusammensetzung eines kleinen Teilchens. z.B. O₂ bedeutet: das kleine Teilchen von Sauerstoff ist ein Molekül und besteht aus 2 Sauerstoffatomen.

Bindung (ggs Verbindung)
Es gibt drei Sorten chemischer Bindungen Ionenbindung (s.o.) Elektronenpaarbindung (s.o.) Metallbindung (nicht SI)

Nicht mehr verwendete Begriffe:
Substanz, Material, Anion, Kation, Atombindung, kleinstes Teilchen......

4. Stoffe

Stoff
Ein Stoff wird umgangssprachlich auch als Material oder Substanz bezeichnet. Gegenstände / Körper bestehen aus Stoffen.

A. Reinstoff
Sie bestehen aus einer einzigen Sorte kleiner Teilchen.

A1. Element
Reinstoffe, die durch eine chemische Reaktion nicht in verschiedene Reinstoffe zerlegt werden können (z.B. Sauerstoff).
A2 Verbindung
Reinstoffe, die chemisch in mindestens 2 verschiedene Elemente (Reinstoffe) zerlegt werden können (z.B. Wasser).

B Stoffgemisch
Mischung mehrerer Reinstoffe.

Nährstoffe
Organische Stoffe, die für Lebewesen als Energieträger bzw. Bausubstanzen dienen (Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße (Proteine)).

Mineralstoffe (früher Nährsalze, Spurenelemente)
Anorganische Ionenverbindungen, meist Metall-Nichtmetall-Verbindungen. Diese Ionen erfüllen wichtige Funktionen im Stoffwechsel.

5. Reaktionen

Chemische Reaktion
Stoffumwandlung (Teilchenumwandlung). Es gibt auch Lösungsvorgänge mit anschließender chemischer Reaktion.

Keine chemische Reaktionen sind:
Phasenübergänge, Lösungsvorgänge ohne Teilchenveränderung.

Oxidation

Im Anfangsunterricht: Oxidation = Reaktion mit Sauerstoff unter Bildung eines Oxids

Definition: Oxidation = Reaktion mit Elektronenabgabe der Teilchen des betrachteten Stoffes.

Spezialfall: (organische Stoffe, Stoffwechselreaktionen)
Oxidation = Dehydrierung. Bei manchen Reaktionen (z.B. Oxidation von Alkohol zu Aldehyd, von NADH2 zu NAD) wird dem Stoff der Wasserstoff entzogen, er wird dehydriert.

Reduktion

Im Anfangsunterricht: Reduktion = Reaktion mit Sauerstoffabgabe

Definition: Reduktion = Reaktion mit Elektronenaufnahme der Teilchen des betrachteten Stoffes.

Spezialfall (organische Stoffe, Stoffwechselreaktionen):
Reduktion = Hydrierung. Bei manchen Reaktionen (z.B. Reduktion von Aldehyd zu Alkohol, von NAD zu NADH2) reagiert der Stoff mit Wasserstoff, er wird hydriert.

Redoxreaktion
Gekoppelte Oxidation und Reduktion

Elektrolyse
Stoffumwandlung (Redoxreaktion) durch permanente Zufuhr elektrischer Energie

Spannungsquelle
Durch das Innere der Gleichspannungsquelle werden Elektronen vom Pluspol zum Minuspol �gepumpt�.

Leiter
Im Kabel findet ein Transport von Elektronen �Elektronenstrom� vom Minuspol der Quelle zum Pluspol statt. (elektrischer Strom von Plus nach minus. Im Elektrolyt bewegen sich positiv und negativ geladene Ionen.

Elektrolyt:
Flüssigkeit mit Ladungsträgern, entweder Schmelze oder (meist wässrige) Lösung

Elektrode:
elektrisch leitendes Material zur Elektronenübertragung

Elektrodenvorgänge:
an der negativ geladenen Elektrode (-- Pol) findet eine Reduktion statt. Elektronen werden von der Elektrode an die positiv geladenen Teilchen (Kationen) des Elektrolyten abgegeben, diese werden also reduziert.

an der positive geladen Elektrode (+-Pol) findet eine Oxidation statt. Elektronen werden von den negativ geladenen Teilchen (Anionen) des Elektrolyten (oder der Elektrode selbst) abgegeben, diese Teilchen werden also oxidiert.

Neuer Begriff: Elektronenstrom

Nicht mehr verwendete Begriffe: Anode, Kathode.............

6. Gleichgewichte

Dynamisch
Statisch