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LEBENSNAHER CHEMIEUNTERRICHT

SUCHERGEBNISSE: 255
Chemie
Sekundarstufe II
Reaktionsgeschwindigkeit & Gleichgewichte
Chemisches Gleichgewicht
Datum:

Analogie zur quantitativen Betrachtung des Gleichgewichts

Erwachsener vs. Baby - ein Wettstreit im Kinderzimmer

04.06.2026
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Andreas BöhmAndrea SchumacherGregor von BorstelDavid Weninger
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Die Idee dahinterPDF

Die Idee dahinter

Ziele
Die Analogie ist den Lernenden in Einzelteilen bereits aus der Einführung der Reaktionsgeschwindigkeit bekannt und kann nun als Hilfsmittel dienen, nachfolgend das Massenwirkungsgesetz einzuführen.
Didaktischer Hintergrund

Unsere ursprüngliche Version der Bälleschlacht1 enthielt grundlegende Fehler. Wir haben daher 2025 die Analogie überarbeitet, korrigiert und zudem auch die Schwächen der Betrachtung für eine Modellkritik mit Schülerinnen und Schülern deutlich herausgestellt. Für die Überarbeitung war der Kommentar von Herrn Dr. Kraska2 mit seinen ausführlichen Rechenbeispielen, den Anregungen und korrekten mathematischen Modellierungen sehr hilfreich. Wir möchten uns dafür bei Herrn Dr. Kraska bedanken!

Bei der Verwendung der Begrifflichkeiten und Pfeilsymbole orientieren wir uns an der u. E. konsistenten Empfehlung der AG Terminologie und Symbolik im Chemieunterricht der Fachgruppe Chemieunterricht der GdCH3

Klare Sprache – klares Denken: Chemisches Gleichgewicht verstehen

Zustand und Prozess trennen
Ein chemisches Gleichgewicht ist ein Zustand, kein Vorgang. Präzise Formulierungen wie „… führt zu einem Gleichgewicht“ helfen, diesen Unterschied sichtbar zu machen. Demgegenüber steht die Gleichgewichtseinstellung als Prozess, der zum Zustand hinführt. Diese Trennung ist zentral für ein tragfähiges Verständnis.

Symbolik gezielt einsetzen
Die Symbolik unterstützt diese Differenzierung: Der Harpunenpfeil (⇌) kennzeichnet den Gleichgewichtszustand, während ein einfacher Reaktionspfeil (→) den Einstellungsprozess beschreibt. Der Doppelpfeil sollte ausschließlich für das Nebeneinander von Hin- und Rückreaktion verwendet werden.

Dynamik auf Teilchenebene denken
Im Gleichgewicht bleiben Konzentrationen konstant – dennoch laufen fortwährend Reaktionen ab. Entscheidend ist daher die Formulierung: Hin- und Rückreaktion erfolgen mit gleicher Rate. So wird die Dynamik auf Teilchenebene verständlich, ohne Missverständnisse auf der Stoffebene zu erzeugen.

Beeinflussung präzise beschreiben
Anstelle von „Verschiebung“ empfiehlt sich die Sprache von Störung und (Neu-)Einstellung des Gleichgewichts. Dies ermöglicht eine klare Unterscheidung der Einflüsse von Konzentration, Druck und Temperatur.

Einbettung

Mit der Analogie „Wettstreit im Kinderzimmer“ greifen wir unsere Bildergeschichten zur Visualisierung der Reaktionsgeschwindigkeit auf, lassen dieses Mal aber beide Akteure zur gleichen Zeit gegeneinander antreten.
Erfahrungsgemäß ist die Analogie für Schülerinnen und Schüler – auch additiv zum sogenannten Stechheber-Versuch – sehr hilfreich beim Verständnis der Dynamik eines chemischen Gleichgewichts.

M1

Das Ausgangszenario - wähle zwischen Mama oder Papa

Bei unserem ersten Blick ins Kinderzimmer waren ein Papa oder Mama oder Baby stets alleine vor Ort. Stellen wir uns nun vor, ein Erwachsener4 und das Baby sind nun gemeinsam vor Ort.

Nehmen wir an, es ist eigentlich egal ob Mama oder Papa antreten. Sie sind gleich gut trainiert und jeder der beiden kann genau doppelt so viele Würfe pro Zeiteinheit machen wie das Baby. 

Und stellen wir uns vor, ein Erwachsener kann die blauen Bälle mit einem Knopfdruck zu roten Bällen machen.
Das Baby kann dies wieder umkehren. Das ist auch für uns ganz praktisch, denn so können wir die Bälle gut unterscheiden.

Wie endet der Wettstreit deiner Meinung nach? Lässt sich ein Ergebnis vorhersagen?

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Das Ausgangsszenario mit Mama. 5

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Das Ausgangsszenario mit Papa.5

Vorab

  1. Machen Sie sich mit den Formeln, Größen und angedachten Berechnungen aus M2 vertraut.
M2

Formel, Größen und Berechnungen

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Konzentration c, Reaktionsrate v und Reaktionsgeschwindigkeit ∆c/∆t.6

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Vorlage für die Berechnung der Veränderung der Konzentrationen.6

Zur Berechnung der Veränderung der Konzentration werden der Abfluss und Zufluss der Bälle auf jeder Seite für die Dauer des Intervalls addiert. Aus der Veränderung der Konzentration pro Zeitinterall kann man die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmen.

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Konzentration c, Reaktionsrate v und Reaktionsgeschwindigkeit ∆c/∆t.6

Weiteres

Vorlage für die Berechnung der Veränderung der Konzentrationen.6

Zur Berechnung der Veränderung der Konzentration werden der Abfluss und Zufluss der Bälle auf jeder Seite für die Dauer des Intervalls addiert. Aus der Veränderung der Konzentration pro Zeitinterall kann man die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmen.

Aufgaben

  1. Betrachten Sie die Fortführung der Bildergeschichte in M3 und …
    1. nutzen Sie die Vorlage aus M2 und ergänzen Sie die fehlenden Berechnungen.
    2. geben Sie jedem Zeitintervall einen kurzen und prägnanten Titel.
    3. diskutieren Sie die Verwendung der folgenden vier Symbole →, ⥂, ⇌ (?), ⇌ und erörtern Sie, ob und wenn ja inwiefern die Analogie ein sich einstellendes, dynamisches Gleichgewicht zeigt.
M3

Betrachten wir den Wettstreit in vier Zeitintervallen hintereinander

Zeitintervall Nr. 1 (Dauer 0,125 s)

→ Mama beginnt.7

Am Zeitpunkt t0 = 0 s legt Mama los. Bereits in einem kurzen Zeitintervall8 gelingt es ihr, die Konzentration der blauen Bälle um 6 Bälle/m³ zu verringern, sofern wir vereinfachend annehmend, dass das Baby noch nichts machen kann.

Zeitintervall Nr. 2 (Dauer 1/3 s)

⥂ Es entwickelt sich ein Wettstreit.7

Das Baby kann nun auch agieren. Die Abb. 2 zeigt den Zustand kurz nach Beginn dieses Intervalls. Lassen wir eine Drittel Sekunde vergehen9 und berechnen wir die neue Konzentration am Ende des Intervalls.

Zeitintervall Nr. 3 (Dauer 1/4 s)

⇌ (?) zum Beispiel 1/4 s später … 7

Schauen wir an den Anfang des 3. Zeitintervalls. Wie wird die Verteilung der Bälle zum Ende dieses Zeitintervalls aussehen?

Jedes weitere Zeitintervall

⇌ … und am Abend?7

Nun wird es absurd aber lustig: wenn Mama und Baby nicht nachlassen und immer weiter machen, wie wird die Verteilung der Bälle am Ende jedes weiteren, beliebigen Zeitintervalls aussehen?

Zeitintervall Nr. 1 (Dauer 0,125 s)

→ Papa beginnt.10

Am Zeitpunkt t0 = 0 s legt Papa los. Bereits in einem kurzen Zeitintervall11 gelingt es ihm, die Konzentration der blauen Bälle um 6 Bälle/m³ zu verringern, sofern wir vereinfachend annehmend, dass das Baby noch nichts machen kann.

Zeitintervall Nr. 2 (Dauer 1/3 s)

⥂ Es entwickelt sich ein Wettstreit.10

Das Baby kann nun auch agieren. Die Abb. 2 zeigt den Zustand kurz nach Beginn dieses Intervalls. Lassen wir eine Drittel Sekunde vergehen9 und berechnen wir die neue Konzentration am Ende des Intervalls.

Zeitintervall Nr. 3 (Dauer 1/4 s)

⇌ (?) zum Beispiel 1/4 s später … 10

Schauen wir an den Anfang des 3. Zeitintervalls. Wie wird die Verteilung der Bälle zum Ende dieses Zeitintervalls aussehen?

Jedes weitere Zeitintervall

⇌ … und am Abend?10

Nun wird es absurd aber lustig: wenn Papa und Baby nicht nachlassen und immer weiter machen, wie wird die Verteilung der Bälle am Ende jedes weiteren, beliebigen Zeitintervalls aussehen?

Schon fertig

  1. Erläutern Sie folgende Aussage: „Da im chemischen Gleichgewicht die Reaktionsraten gleich sind mit v(P) = v(B) bzw. v(M) = v(B), ist das Verhältnis der Konzentrationen automatisch durch das Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten gegeben“
  2. Erklären Sie, warum es heute egal war, ob wir Papa oder Mama als Gegner für das Baby ausgewählt hatten.

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Analogie zur quantitativen Betrachtung des Gleichgewichts
Erwachsener vs. Baby - ein Wettstreit im Kinderzimmer
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