Berlin Abitur Chemistry 3. PF (GK) common mistakes
Berlin Abitur Chemistry 3. PF (GK) · Understand the traps and how to avoid them.
Beim Berechnen von pH-Werten starker Säuren wird die Verdünnung durch Wasser ignoriert und c(H3O+) = c0 gesetzt, auch bei Konzentrationen unter etwa 10^-6 mol/L; ebenso wird bei schwachen Säuren die Näherung pH = 0,5·(pKs − lg c0) ohne Prüfung der Voraussetzung c0 >> Ks verwendet.
Die Formeln werden auswendig gelernt, ohne die Vernachlässigungen zu verstehen, unter denen sie gelten. Im Unterricht werden meist nur Konzentrationen im Bereich 10^-1 bis 10^-3 mol/L geübt, sodass die Grenzfälle nie auftauchen.
What to do instead
Vor jeder Rechnung eine Voraussetzungsprüfung schriftlich festhalten: Bei starken Säuren Wasserkonzentration nur vernachlässigen, wenn c0 > 10^-6 mol/L; bei schwachen Säuren Näherung nur bei c0/Ks > 100. Für Grenzfälle die vollständige Gleichung mit der Autoprotolyse des Wassers lösen und das Ergebnis mit einer Plausibilitätsgrenze (pH zwischen 0 und 14, bei Verdünnung Annäherung an 7) kontrollieren.
Bei Gleichgewichtsaufgaben werden Konzentrationen aus Stoffmengen ohne Volumenbezug in das Massenwirkungsgesetz eingesetzt, oder es wird vergessen, dass sich das Volumen beim Mischen ändert; die Gleichgewichtskonstante wird dann mit Anfangskonzentrationen statt mit Gleichgewichtskonzentrationen berechnet.
Stöchiometrie und Gleichgewicht werden als getrennte Rechenteile behandelt. Die Vorstellung, dass K eine Konstante ist, verleitet dazu, die gegebenen Startwerte direkt einzusetzen, statt eine Gleichgewichtstabelle aufzustellen.
What to do instead
Immer eine tabellarische Bilanz (Anfang, Änderung, Gleichgewicht) mit Stoffmengen und Gesamtvolumen anlegen, bevor Zahlen in K eingesetzt werden. Bei Mischungen zuerst c = n/V_gesamt für jede Spezies bestimmen. Am Ende prüfen, ob K bei Variation der Startbedingungen konstant bleibt.
Das Prinzip von Le Chatelier wird qualitativ richtig genannt, aber die Wirkung auf die Gleichgewichtskonstante falsch angegeben: Es wird behauptet, eine Temperaturerhöhung verschiebe das Gleichgewicht und ändere K in beliebiger Richtung, ohne das Vorzeichen von ΔH zu nutzen; bei Druckänderungen wird die Verschiebung auch dann behauptet, wenn die Anzahl gasförmiger Teilchen gleich bleibt.
Der Satz wird als Merkregel gelernt, ohne ihn mit dem Massenwirkungsgesetz und der van-'t-Hoff-Gleichung zu verknüpfen. Druck- und Temperaturwirkungen werden nicht getrennt behandelt.
What to do instead
Zwei Regeln strikt trennen: Nur die Temperatur ändert K, und zwar in Richtung der endothermen Seite bei Erwärmung (Vorzeichen von ΔH prüfen). Druck- und Volumenänderungen verschieben nur, wenn Δn(gasförmig) ≠ 0; Konzentrationsänderungen verschieben ohne Änderung von K. Jede Aussage mit einer Rechnung oder dem MWG begründen.
Bei Redoxgleichungen werden Teilgleichungen ohne Elektronenausgleich addiert, oder Oxidationszahlen werden ohne Berücksichtigung der Elektronegativität und der Ladung vergeben; bei saurer bzw. alkalischer Lösung wird die Protonen- bzw. Hydroxidbilanz weggelassen.
Das Aufstellen der Teilgleichungen wird als Formalismus geübt, ohne die Elektronenbilanz als Kernidee zu verankern. Die Oxidationszahl wird oft als bloße Zahl ohne Ladungsbezug behandelt.
What to do instead
Schrittweise vorgehen und jeden Schritt kontrollieren: Oxidationszahlen mit Elektronegativität und Summe der Ladungen bestimmen, Teilgleichungen mit Elektronen, H+ bzw. OH- und H2O ausgleichen, Elektronenzahl durch Multiplikation angleichen, addieren und die Ladungssumme auf beiden Seiten prüfen. Die Kontrolle der Ladungsbilanz ist der schnellste Fehlerdetektor.
Bei elektrochemischen Zellen werden Anode und Kathode mit Plus und Minus verwechselt, oder das Vorzeichen der Zellspannung wird so gewählt, dass eine nicht spontane Reaktion als galvanische Zelle dargestellt wird; die Elektrolyse wird mit der galvanischen Zelle gleichgesetzt.
Die Begriffe Oxidation und Reduktion werden mit den Polbezeichnungen vermischt, und die Konvention (Anode = Oxidation, Kathode = Reduktion) wird nicht auf beide Zelltypen konsequent angewendet.
What to do instead
Für jede Aufgabe zuerst festlegen: galvanische Zelle oder Elektrolyse. Dann die Reaktion an jeder Elektrode als Oxidation bzw. Reduktion anschreiben, E°-Werte zuordnen und E_Zelle = E_Kathode − E_Anode berechnen; ein positives Ergebnis bedeutet spontan. Die Polbezeichnungen erst danach zuweisen, nicht vorher.
In der organischen Chemie werden Reaktionstypen (Substitution, Addition, Eliminierung, Kondensation) nur benannt, aber nicht mit dem Mechanismus und der Stoffklasse verknüpft; zum Beispiel wird die nucleophile Substitution am gesättigten Kohlenstoff mit der elektrophilen Addition an der Doppelbindung verwechselt.
Die Reaktionen werden als Einzelfälle mit Namen gelernt, ohne das gemeinsame Schema (Elektronenpaardonor, Elektronenpaarakzeptor, Angriff am positivierten Zentrum) zu erkennen. Die Bindungspolarität wird nicht zur Begründung herangezogen.
What to do instead
Für jede Reaktion ein kleines Schema anfertigen: Stoffklasse, funktionelle Gruppe, Elektronenbewegung, Zwischenstufe, Produkt. Die Polarität der Bindung (Elektronegativitätsdifferenz) als Ausgangspunkt für den Angriffspunkt nutzen. Am Ende prüfen, ob die Reaktion an einem gesättigten oder ungesättigten Zentrum abläuft und ob ein Abgangsgruppe vorhanden ist.
Bei Syntheseaufgaben werden Reaktionsbedingungen und Reagenzien nicht zur gewünschten Stoffklasse passend gewählt, etwa Oxidation eines Aldehyds zur Carbonsäure mit einem Reagenz, das unter den Bedingungen auch die Doppelbindung angreift, oder Veresterung ohne Katalysator und ohne Entfernen des Wassers.
Reagenzien werden als Namensliste gelernt, ohne ihre Selektivität und die Gleichgewichtslage der Reaktion zu kennen. Die Rückreaktion (Hydrolyse) wird nicht bedacht.
What to do instead
Bei jeder Syntheseplanung drei Fragen beantworten: Welche funktionelle Gruppe soll entstehen, welche anderen Gruppen müssen unverändert bleiben (Selektivität), und liegt ein Gleichgewicht vor, das verschoben werden muss (z. B. Wasserentzug bei Veresterung). Reagenzien mit Begründung auswählen und Nebenreaktionen explizit ausschließen.
Bei der Strukturanalyse werden IR- und NMR-Signale ohne Bezug zur Molekülstruktur gedeutet: Jedes Signal wird einer bestimmten Verbindung zugeordnet, ohne die Anzahl der Signale mit der Anzahl chemisch nichtäquivalenter Atomgruppen (Symmetrie) zu vergleichen, und im IR wird die Carbonylbande nicht von anderen Banden unterschieden.
Die Spektren werden als Muster gelernt, nicht als Konsequenz der Molekülsymmetrie und der Bindungsstärke. Die Zahl der Signale wird nicht als Strukturinformation genutzt.
What to do instead
Bei jedem Spektrum zuerst die Zahl der Signale zählen und mit der erwarteten Zahl nichtäquivalenter Gruppen bei der vorgeschlagenen Struktur vergleichen; im IR die Lage der Carbonylbande (Aldehyd, Keton, Ester, Carbonsäure) und die breite OH-Bande gezielt prüfen. Die Deutung immer als Ausschlussverfahren dokumentieren.
Bei der Auswertung von Experimenten werden Messwerte ohne Fehlerbetrachtung und ohne Angabe der Messunsicherheit verwendet; ein einzelner Messpunkt wird als Beweis für eine Gesetzmäßigkeit genommen, und die Abhängigkeit wird nicht als Graph mit Steigung interpretiert.
Die Auswertung wird als Rechenaufgabe behandelt, bei der nur das Endergebnis zählt. Der Zusammenhang zwischen Steigung und physikalischer Größe (z. B. bei der Leitfähigkeitstitration oder der Konzentrationsreihe) wird nicht hergestellt.
What to do instead
Vor der Auswertung festlegen, welche Größe gegen welche aufgetragen wird und was die Steigung bedeutet. Mehrere Messpunkte verwenden, Ausreißer begründen und die Unsicherheit der Messgeräte angeben. Das Ergebnis mit einer unabhängigen Plausibilitätsprüfung (Literaturwert, Größenordnung) vergleichen.
Bei Bewertungsaufgaben wird eine fachliche Aussage mit einem Alltagsargument begründet, ohne die chemische Grundlage zu nennen, oder es wird eine einzige Quelle als ausreichend angesehen; Risiken und Nutzen werden nicht getrennt und nicht mit konkreten Daten belegt.
Bewertung wird mit Meinungsäußerung verwechselt. Die Struktur einer Bewertung (Kriterien, Daten, Abwägung, Schlussfolgerung) wird nicht eingeübt.
What to do instead
Eine feste Struktur verwenden: Kriterien benennen, für jedes Kriterium Daten aus dem Material anführen, Nutzen und Risiken getrennt darstellen, Unsicherheiten der Daten nennen und am Ende eine begründete Position mit Bedingungen formulieren. Jede Aussage muss auf eine chemische Tatsache oder eine Messgröße zurückführbar sein.