Arbeitsgruppe Habekost

pr: peer reviewed

2023

pr: M. Tausch (Uni Wuppertal), A. Habekost (PH Ludwigsburg) (Eds. special issue W. J. Chem. Educ): "Innovative experiments in chemistry didactics in Germany":

"German chemistry didactics is roughly divided into an empirical part for investigating the effectiveness of intervention measures and an experimental-conceptual part, which is very much oriented towards experiments from subject-specific chemistry developments. This includes experiments with nanostructured surfaces, experiments from photochemistry, (spectro) electrochemistry, organic chemistry and spectroscopy.

With this special issue we want to give the readers an overview of the current developments in the experimental-conceptual field of chemistry didactics in Germany".

 

pr: A. Habekost, Spectral Interaction between ECL of Luminol and Different Luminophores - New Spectroelectrochemical Experiments for Students, W. J. Chem. Educ. 11(3), 87-91. DOI: 10.12691/wjce-11-3-11

pr: A. Habekost, Stripping voltammetry with a bismuth electrode as an alternative to mercury electrode - a contribution to green chemistry , W. J. Chem. Educ. 11(3), 92-96. DOI: 10.12691/wjce-11-3-12

P. Wagler, J. Scheible, A. Habekost, Absorption und Polymerisation mit Methylenblau,  Nachrichten aus der Chemie, 71 / Oktober, 21-25 (2023)                                                             

2022

pr: P. Wagler, J. Scheible, A. Habekost, Methylene blue - New Chemistry Experiments for University Education, W. J. Chem. Educ. 10(4), 137-148 (2022). DOI: 10.12691/wjce-10-4-3

P. Wagler, J. Scheible, A. Habekost, Methylenblau – neue Experimente für das Chemiestudium, einger. Nachr. aus der Chemie

pr: A. Habekost, Hochschulexperimente zur Absorptionsspektroelektrochemie und zum oberflächenverstärkten Ramaneffekt von Methylviologen auf einer Goldelektrode, online veöffentlicht Chemkon 19. Mai 2022: https://doi.org/10.1002/ckon.202200034

pr: A.Habekost, In-situ Surface Enhanced Electrochemical Chemiluminescence and Raman Scattering with Screen-printed Gold- and Silver-Electrodes, W.J. Chem. Educ. 10(1), 23-37 (2022)

A. Habekost, Oberflächenverstärkte Effekte auf Gold- und Silberelektroden, Nachrichten aus der Chemie, 70 / März, 34-37 (2022)

2021

pr: A. Habekost, M. Tausch (editors), special issue, World J. Chem. Educ. 9(4), 96-196 (2021): http://www.sciepub.com/WJCE/content/9/4

Photoprocesses in Chemical Education:

This special issue will focus on fascinating phenomena and sustainable processes involving light. Special attention will be given to experimental approaches to key concepts of photochemistry in close connection with basic concepts of general chemistry. Based on the assumption that light will become one the most important form of sustainable energy generation in the 21st century, photoprocesses should be given a key role in science education at schools and universities as soon as possible. Especially for the young generation, i.e. for the scientists, engineers and technicians of tomorrow, the teaching of future-relevant contents and basic concepts of photochemistry is eminently necessary. In this sense, research in chemistry education is challenged to close the gap between the state of the art in science and technology and science education.

pr: A. Habekost, Fundamentals and Applications of Electrochemical Impedance Spectroscopy — A Didactic Perspective, W. J. Chem. Educ. 9(1), 14-21 (2021)

V. Ambalavanar, A. Habekost, Spektroelektrochemie für wenig Geld, Nachrichten aus der Chemie, 69 / Januar, 34-36 (2021) 

A. Habekost, Chemie mit Wechselstrom, Nachrichten aus der Chemie 69 / November, 24-31 (2021)

pr: F. Wetzel, T. Braun, T. Schindler, A. Habekost, Rapid and sensitive electrochemical, spectroscopic and spectroelectrochemical detection of glyphosate and glufosinate and their copper salts with screen-printed electrodes, W. J. Chem. Educ.  9(4), 152-162 (2021).

                                                                    2020

A. Habekost, Spektroelektrochemie - Reaktion, Farbe und Licht, Nachrichten aus der Chemie, 68 / Januar, 26-31 (2020)

pr: A. Habekost, Spectroelectrochemistry of electrochromic and electroluminescent substances with opaque and transparent screen-printed electrodes, W. J. Chem. Educ. 8(2), 71-86 (2020).

pr: A. Habekost, Spektroelektrochemie an ausgewählten Beispielen - ein Beispiel zur Hochschuldidaktik, Chemkon 6 / Juni, 268-274 (2020)

pr: E. Irmer, A. Habekost (Editoren), Themenheft: Analytische Chemie, Chemkon 6, 20, August 2020

pr: E. Irmer, A. Habekost, Editorial, Chemkon 6, 20 (2020)

pr: A. Habekost, Monitoring pH using Alizarin-modified commercial Screen-printed Electrodes, W. J. Chem. Educ. 8(4), 163-169 (2020).

                                                                      2019

pr: A. Habekost (Chief guest editor), Special issue: "Transformation of Knowledge in Chemistry into Didactic Experiments", World J. Chem. Educ.: www.sciepub.com/journal/WJCE/currentissue

pr: A. Habekost, Simulation and Fitting of Cyclic Voltammetry and Chronoamperometry curves of electrochemical reactions with different mechanisms - a didactic perspective, World J. Chem. Educ. 7(2), 53-64 (2019)

                                                                         2018

pr: A. Habekost (Chief guest editor), Modern experimental Chemistry – a challenge for chemical education expert, World J. Chem. Educ. 6/1 (2018) 

pr: C. Laauser, G. Habekost. A. Habekost, Mass spectrometric detection and reductive degradation of the anti cancer drugs ifosfamide and cyclofosfamide, Appl. Ecol. Environ. Sci., 6/1, 15-22 (2018)

pr: A. Habekost, Vanadium Redox Flow Batteries with different Electrodes and Membranes, World J. Chem. Educ. 6(1), 8-13 (2018)

A. Habekost, Elektrogeneriertes Leuchtsignal zeigt Spurenstoffe an, Nachrichten aus der Chemie, 66/2, 147-152 (2018)

pr: J. Rizos, A. Habekost, Mass spectrometric and rapid electrochemical detection and reductive dehalogenation of triclosan, J. Environ. Anal. Chem. 5/235, 1-8 (2018)

pr: A. Habekost, Elektrochemische und massenspektroskopische Untersuchung von Paracetamol, Chemkon, 25/4,154-160 (2018)

K. Fischböck, J. Rizos, A. Habekost, Triclosan unschädlich machen, Nachrichten aus der Chemie, 7/8, 761-764 (2018)

pr: A. Habekost, The analgesic metamizol (dipyrone) and its related products antipyrine, 4-aminoantipyrine and 4-methylaminoantipyrine. Part 1: Mass spectrometric and electrochemical detection, World J. Chem. Educ. 6/3, 134-144 (2018)

pr: B. Jakob, A. Habekost, Untersuchungen zum Silber-Zink Akku, Chemkon, 25/5, 185-191 (2018)

pr: A. Habekost, Die Untersuchung von Lidocainhydrochlorid - analytische Methoden im Zusammenspiel, Chemkon, DOI: 10.1002/ckon.201800023

pr: V. Ambalavanar, A. Habekost,The Analgesic Metamizol (dipyrone). Part 2: Adsorption, Oxidative and Reductive Degradation, World J. Chem. Educ. 6(5), 204-211 (2018) 

angenommen:

M. Zellner, A. Habekost, Experimente in der SEK I, Klett-Verlag

                                                                           2017

pr: A. Habekost, Rapid and sensitive spectroelectrochemical and electrochemical detection of glyphosate and AMPA with screen-printed electrodes, Talanta 162, 583-588 (2017)

pr: A. Habekost, The analysis of paracetamol - a comparison between electrochemistry, electrochemiluminescence and GC-MSD, World J. Chem. Educ. 5/2, 37-45 (2017)

pr: A. Habekost, The inhibition and reactivation of enzymatic processes, World J. Chem. Educ. 5/3, 102-106 (2017)

pr: A. Habekost, Quantum dots, part 1: Optical and electrochemical properties of CdTe quantum dots, World J. Chem. Educ. 5/4, 120-127 (2017)

pr: C. Reiner, A. Habekost, (Spectro-)Electrochemical detection of diclofenac with different screen-printed electrodes, Int. J. Sci. Eng. Invest. 6/65, 54-62 (2017)

pr: A.Habekost, Detoxification of diclofenac — a comparision between oxidative and reductive degradation processes, World J. Environ. Eng. 5, 1, 1-6 (2017)

                                                                        2016

pr: A. Habekost, Experimental investigations of alkaline silver-zinc- and copper-zinc batteries, World J. Chem. Educ. 4/1, 4-12 (2016) 

A. Habekost, Experimentelle Untersuchung ausgewählter elektrochemischer Systeme mit Hilfe der Cyclovoltammetrie, Praxis der Naturwissenschaften - Chemie in der Schule, 2/65, 43-47 (2016)

pr: A. Habekost, Investigations of some reliable electrochemiluminescence systems on the basis of tris(bipyridyl)Ruthenium(II) for HPLC analysis, World J. Chem. Educ. 4/1, 13-20 (2016) 

pr: Habekost, Short communication: Electrochemiluminescence on the basis of tris(bipyridyl)ruthenium(II) - further analytical experiments, World J. Chem. Educ. 4/3, 64-66 (2016) 

pr: A.Habekost, Rapid and Sensitive Spectroelectrochemical Detection of Lidocainehydrochloride and Caffeine with Screen-Printed Electrodes, World J. Chem. Educ. 4/5, 107-113 (2016) 

                                                                            2015

K. Artelt, F. Kutteroff, T. Wilke, T. Waitz, A. Habekost, Von der Bisphenol A-Problematik zur Photokatalyse, Praxis der Naturwissenschaften - Chemie in der Schule, 1/64, 25-28 (2015)

pr: C. Hagen, A. Vorwerg, A. Habekost, C. Maulbetsch, Zur Elektrochemie der Zitronenbatterie, Chemkon, 22, 69-74 (2015)

pr: N. Aristov, A. Habekost, Electrochromism of Methylviologene (Paraquat), World J. Chem. Educ. 3/4, 82-86 (2015) 

pr: N. Aristov, A. Habekost, Use of Cyclic Voltammetry to Investigate Selected Reactions in organic and inorganic Electrochemistry, World J. Chem. Educ. 3/4, 115-119 (2015) 

A. Habekost, Die Elektrochromie von Tetramethylphenylendiamin, Diphenylamin und Methylviologen im Vergleich, Praxis der Naturwissenschaften - Chemie in der Schule, 8/64, 13-19 (2015)

pr: A. Habekost, Spectroscopic and electrochemical investigations of N-(Phosphonomethyl)glycine (glyphosate) and (Aminomethyl)Phosphonic acid (AMPA), World J. Chem. Educ. 3/6, 134-140 (2015)

                                                                           2014

pr: W. Scherber, A. Habekost, Zur Geschwindigkeit chemischer Vorgänge, Aulis-Verlag (2012)

A. Stegemann, A. Habekost, Paul Harteck und die Uranmaschine, Nachrichten aus der Chemie, 2, 137-142 (2014)

pr: A. Stegmann, A. Habekost, Paul Harteck - führender Physikochemiker des letzten Jahrhunderts, Chemkon, 2, 73-78 (2014)

A. Habekost, Dehalogenierung von Halogenkohlenwasserstoffen mit Natrium / Ethanol- und Natrium / Amin – Gemischen, Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, 3, 39-45 (2014)

pr: M. Schuldt, A. Habekost, Aminwäsche - Demonstration eines industriell bedeutsamen Verfahrens zur CO2-Reduktion, Chemkon, 3, 129-135 (2014)

                                                                             2013

pr: C. Maulbetsch, A. Habekost, Von der Mikro- zur Makrowelt, Chemkon, 2, 73-79 (2013)

A. Habekost, Messungen an Brennstoffzellen, Praxis der Naturwissenschaften - Chemie in der Schule, 5/62, 13-19 (2013)

pr: N. Aristov, A. Habekost, Chemische Untersuchungen mit Hilfe der Akustik - Einsatz im Chemieunterricht, Chemkon, 3, 123-131 (2012)

Chemie und Chemiedidaktik

CHEMIE

Reaktionen am Ultraschallstrahl und Dehalogenierung in der Gasphase und in Lösung: 

J. Heidberg, R. Daghighi-Ruhi, H. von Weyssenhoff, A. Habekost. Laser-stimulated noble metal desorption from gaseous and condensed acetylacetonates. Photoreactions in the supersonic jet and above silicon. Mat. Res. Symp. Proc., Vol. 101, 1988 

A. Habekost. R.M. Wagner. Immobilisieren in: H. Neumaier, H.H. Weber (Hrsg.), Altlasten, 3. Aufl., Springer-Verlag, 1996 

A. Berger, A. Habekost, Entfernung von Dioxinen aus Müllverbrennungsanlagen mit Hilfe der DCR-Technologie. Teil 1, Praxis der Naturwissenschaften (Chemie), 8 (1996)

A. Berger, A. Habekost, Entfernung von Dioxinen aus Müllverbrennungsanlagen mit Hilfe der DCR-Technologie, Teil 2, Praxis der Naturwissenschaften (Chemie), 1 (1997)

A. Habekost. Resonanz verstärkte Multiphotonenionisation (REMPI)- Eine neuartige Variante in der Massenspektroskopie, Praxis der Naturwissenschaften (Chemie), 3, (1997)

N. Aristov, A. Habekost, Heterogeneous dehalogenation of PCBs with iron/toluene or iron/quicklime, Chemosphere, 80, 113-115, 2010

A. Habekost, N. Aristov, Heterogeneous reductive dehalogenation of PCB contaminated transformer oil and brominated diphenyl ethers with zero valent iron, Chemosphere, 88, 11, 1283-1287 (2012)

Patent: DE19903986A1 10.08.2000Titel: Verfahren zur reduktiven Dehalogenierung von Halogenkohlenwasserstoffen, Anmelder: Bölsing, Friedrich, Prof. Dipl.-Chem. Dr., 31698 Lindhorst, DE - Erfinder: Bölsing, Friedrich, Prof. Dr., 31698 Lindhorst, DE; Habekost, Achim, Dr., 31191 Algermissen, DE, DE-Anmeldedatum: 02.02.1999

Akustische Sensoren

N. Aristov, G. Habekost, A. Habekost, An all-purpose acoustic gas analyzer, J. Chem. Educ. (2011) 88/6 811–815

Gebrauchsmuster: 20 2009 003 553.0 (27.8.2009)

N. Aristov, A. Habekost, Chemische Untersuchungen mit Hilfe der Akustik - Einsatz im Chemieunterricht, Chemkon, 3, 123-131 (2012)

W. Scherber, A. Habekost, Zur Geschwindigkeit chemischer Vorgänge, Aulis-Verlag (2012)

M. Schuldt, A. Habekost, Aminwäsche - Demonstration eines industriell bedeutsamen Verfahrens zur CO2-Reduktion, Chemkon, 3, 129-135 (2014)

Selektive Adsorptionen

 

CHEMIEDIDAKTIK

Fächerübergreifende Unterrichtskonzepte (Chemie und Physik)

M. Schott, A. Habekost, Low-cost Fouriertransform-Gasanalysator (FTGA) – Einsatz im Chemieunterricht, Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, 3/60, 44-49, 2010

N. Aristov, A. Habekost, Chemische Untersuchungen mit Mitteln der Akustik – Einsatz im Chemieunterricht, Chemkon, 3, 123-130 (2012)

J. Granz, C. Maulbetsch, Quellungsexperimente mit Superabsorber-Polymeren, Chemkon, 3, 127-131 (2013)

C. Maulbetsch, A. Habekost, Von der Mikro- zur Makrowelt, Chemkon, 2, 73-79 (2013)

A. Habekost, Messungen an Brennstoffzellen, Praxis der Naturwissenschaften - Chemie in der Schule, 5/62, 13-19 (2013)

K. Artelt, F. Kutteroff, T. Waitz, A. Habekost, Photokatalytische Reaktionen an TiO2 und an ZnO, angen. Praxis der Naturwissenschaften - Chemie in der Schule

Umweltschutztechnik im Chemieunterricht

A. Habekost und E. Habekost. Bodensanierung nach der DCR-Technologie, Praxis der Naturwissenschaften (Chemie), 6, 23 (1993)

A. Habekost, J. Lindig, Umweltschutztechnik im Chemieunterricht der SEK I, Entwicklung eines sinnstiftenden Unterrichtskontextes, chimica didactica 1, 27 (1998) 

A. Habekost. Abfall und chemische Industrie, Praxis der Naturwissenschaften (Chemie), 5 (1999)

A. Habekost. Immobilisieren und Detoxifizieren. Beitrag für das Weiterbildende Studium Bauingenieurwesen -Wasser und Umwelt-. Altlasten 11 -Sanierung und Kontrolle-, 3. Auflage, Hannover 2000

A. Habekost. Überlegungen zur ökologischen und phänomenologischen Betrachtung chemischer Reaktionen, chimica didactica, 2002

Neuere Experimente in der Chemie

C. Baral, M. Rosenberger, A. Habekost, Nachhaltigkeitsüberlegungen zu ausgewählten chemischen Schulexperimenten: Elektrophile und radikalische Substitutionen, chim etc. did., 97, 2006

T. Bartwicki, A. Habekost, Nachhaltigkeitsüberlegungen zu ausgewählten chemischen Schulexperimenten. Teil 2: Die Baeyer-Reaktion von Kaliumpermanganat mit Alkenen, chim. etc. did., 98, 2006

C. Kaufmann, H. Strecker, A. Habekost, Einsatz von funktionalisierten Polymeren, Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, 5/56, 35-40, 2007 

S. Kern, B. Dorer, A. Habekost, Die Wirkung von Schwermetallionen auf Enzymprozesse, Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, 6/56, 41-49, 2007 

T. Schelle, H. Strecker, A. Habekost, Die Reaktion von Ethanol mit Magnesium und Zink, Chemkon, 4, 185-189, 2007

B. Dorer, A. Habekost, S. Kern, Die Vergiftung von Urease und Katalase, Unterrichtsmaterialien, Stark-Verlag, Freising, 2007

K. Schwan, A. Habekost, Herstellung und Untersuchung von Biogas, Unterrichtsmaterialien, Stark-Verlag, Freising, 2008 

M. Adelhelm, A. Habekost, Physikalische Eigenschaften von flüssigem Sauerstoff, Chemie in unserer Zeit, 3, 2008

M. Hönig, M. Wormser, A. Habekost, Untersuchung von Antioxidantien, angen. Stark-Verlag, Freising, 2008

M. Hönig, M. Wormser, A. Habekost, Untersuchung von Antioxidantien, Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, 2009

S. Moritz, A. Habekost, Untersuchung ausgewählter Räucherstäbchen, Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, 5/58, 2009

M. Adelhelm, N. Aristov, A. Habekost, The properties of oxygen investigated with easily accessible instrumentation and, the “one-photon-two-molecule” mechanism revisited, Journal of Chemical Education, 2010

K. Schwan, A. Habekost, Untersuchung von Biogas, Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, 2010

J. Granz, C. Maulbetsch, Quellungsexperimente mit Superabsorber-Polymeren, Chemkon, 3, 127-131 (2013)

A. Habekost, Messungen an Brennstoffzellen, Praxis der Naturwissenschaften - Chemie in der Schule, 5/62, 13-19 (2013)

MINT-Experimentierboxen

M. Schott, A. Habekost, Duftwelten, Stark-Verlag, 2010

Fortbildungskonzeptionen

Bilingualer Chemieunterricht

A. Habekost, Bilingualer Unterricht Spanisch-Deutsch im Fach Chemie
Teil I: ein bifokales Unterrichtsplanungsinstrument
Teil II: Unterrichtsbeispiele, chimica didactica, Heft 3, (2004)
Teil III: Naturwissenschaftliches Kompetenzzentrum, chimica didactica Heft 1, (2005)

Haudeck, H., McCafferty, S. & Aristov, N. (2010) Optics and storytelling. Take off! 1 S. 22-27

Haudeck, H. McCafferty S. & Aristov. N. (2011) Bilingualer Sachfachunterricht in der Grundschule am Beispiel von Storytelling und Experimenten zu Naturphänomene In H. Böttger & N. Schlüter (Hrsg.) Fortschritte im Frühen Fremdsprachenlernen: 3. FFF-Konferenz, Ausgewählte Tagungsbeiträge  Domino Verlag Günther Brinek München 

Haudeck, H. & Aristov, N. (2012) Science and others  In D. Elsner & J. Keßler (Hrsg.) Bilingual Learning and CLIL in Primary School Narr Tübingen (eingereicht)

N. Aristov, Was ist bekannt über den bilingualen Unterricht in den Naturwissenschaften (Chemie)? Chemkon, 4,169-175 (2013)

N. Aristov, Wenn "bilingualer" Chemieunterricht, dann wie? MNU, 1 (2013)

Aufnahme von Voltabsorptogrammen und Voltaluminogrammen elektroluminochromer Stoffe - Ein Beitrag zum besseren Verständnis der Elektrochemie

 

Empirische Untersuchungen aus den USA zeigen, dass die Physikalische Chemie (PC) und hier vor allem die Thermodynamik und die Elektrochemie bei Chemiestudierenden in den Anfangssemestern gleichermaßen Respekt wie auch Angst einflößend („formidable“) ist [1-3]. Dies wird damit begründet, dass eine erfolgreiche Bewältigung der Anforderungen der PC eng mit (Vor-)Kenntnissen aus der Mathematik und der Physik korreliert. Und diese sind häufig nicht in ausreichendem Maße vorhanden [1]. 

Die Elektrochemie als Schnittstelle zwischen Chemie und Physik ist derzeit von enormem gesellschaftspolitischem Interesse (Abkehr von der carbongestützten Energieversorgung, Zunahme der Elektromobilität) und daher eines der zentralen Gebiete sowohl in der chemischen wie auch der chemiedidaktischen Hochschulausbildung. Eine umfangreiche empirische Untersuchung zeigt, dass es bei der Behandlung der Elektrochemie zu zahlreichen Fehlvorstellungen bei Schülern / Schülerinnen und auch bei Studierenden kommt [4]. So wird etwa der Zusammenhang zwischen Elektrodenreaktionen und der Ursache des Stromflusses nicht verstanden, Ionen und Elektronen werden verwechselt, elektrodenkinetische Aspekte, wie der Durchtritt von Elektronen und die Diffusion von Teilchen an die Elektroden, bleiben unverstanden. Diese defizitären Fehlvorstellungen sind so fest verankert, dass sie sich später auch bei Studierenden nur schwer abbauen lassen. So zeigt es sich in empirischen Untersuchungen, dass oftmals die Chemielehrerinnen und Chemielehrer selbst diese Fehlvorstellungen ihren Schülerinnen und Schülern weitervermitteln [5].

Daher ist es umso wichtiger, dass gerade Chemielehrer über ein solides und fachlich korrektes Wissen verfügen. Aus diesen Gründen sollen zukünftige Chemielehrer die Adressaten dieses  chemiedidaktischen Pilotprojekts sein, und es soll die Frage untersucht werden, inwieweit Simulationen elektrochemischer Vorgänge und die Bestimmung von Elektronendichten und Oxidationspotentialen sowie die Untersuchung von luminochromen Substanzen helfen können, die empirisch bei Studierenden festgestellten Fehlvorstellungen zur Elektrochemie zu reduzieren oder gar zu verhindern. 

Die Kombination von Spektroskopie mit der Elektrochemie durch die Aufnahme und Interpretation von sog. elektrogenerierten Chemilumineszenzkurven (Projekt, finanziert durch die Vector-Stiftung) wird erweitert durch Elektroabsorption und -lumineszenz, die Korrelation von Leuchterscheinungen und elektrochemischen Vorgängen, d.h. durch die Aufnahme und Interpretation von Voltabsorptogrammen und Voltaluminogrammen. Dieses ist selbst in der Fachwissenschaft ein recht neues Gebiet [6-10], daher werden zunächst entsprechende Experimente zu konzipieren sein, die einen weiteren „Eingangskanal“ für das –schwierige- Verständnis der Elektrochemie anbieten sollen. Somit entsteht eine tragfähigere und breitere Basis, und wir wollen untersuchen, ob die oben angedeuteten Fehlvorstellungen bei den Studierenden durch diesen Zugang reduziert werden können. Damit knüpft dieses Projekt direkt an die bereits bewilligten Projekte (Vector-Stiftung, PSE KOALA und Fonds der Chemischen Industrie) an, indem nunmehr auch elektrochemisch induzierte Absorptions- und Emissionprozesse untersucht werden.

Die empirische Untersuchung der kognitiven und motivationalen Wirkung der elektrochemischen Simulation und der Aufnahme und Interpretation der Voltabsorptogramme und Voltaluminogramme erfolgt u.a. nach dem BIRC-Konzept (Bridging, Imagination and Representation in Chemistry) [11] und nutzt die elektrochemischen Simulationen und die Korrelation zwischen Elektrochemie und optischer Spektroskopie, um die Studierendenvorstellung von elektrochemischen Vorstellungen mit physikochemischen Kernkonzepten der Modellierung und Mathematisierung sowie der Verknüpfung von unterschiedlichen Teilgebieten der Physikalischen Chemie zu untersuchen. 

Sonderförderung Fonds der Chemischen Industrie: Einsatz moderner Software-Werkzeuge und digitaler Methoden in der Chemieausbildung an Hochschulen (2018)

KOALA Professional School of Education (Schleid, Uni Stuttgart und Habekost, Pädagogische Hochschule Ludwigsburg) (2018)

Mathematik- und Physikkenntnisse als Voraussetzung für das Verständnis der Physikalischen Chemie

Spektroelektrochemie mit einem Elektrolumineszenzgerät in der Chemiedidaktik

In diesem chemididaktischen Pilotprojekt soll die Frage untersucht werden, inwieweit die Behandlung der Spektroelektrochemie die empirisch bei Schülern und Studierenden festgestellten Fehlvorstellungen zur Elektrochemie reduzieren oder gar verhindern kann. Chemie-Lehramtstudierende benutzen das beantragte Elektrochemilumineszenzgerät zur Durchführung von Experimenten aus der Spektroelektrochemie. Eine Kontrollgruppe führt als Vergleich ausschließlich klassische Experimente zur Elektrochemie durch. Studierende einer Didaktikveranstaltung untersuchen in beiden Gruppen die fachlichen und fachdidaktischen Lernzuwächse. In derselben Didaktikveranstaltung wird zudem das Curriculum "Einführung in die Elektrochemie unter Berücksichtigung spektroelektrochemischer Aspekte" entwickelt. Dieses wird in Lehrerfortbildungen vorgestellt und bewertet.

Licht- und Farberscheinungen bei der Elektrochromie und der elektrogenerierten Chemilumineszenz als Ergänzung für ein besseres Verständnis der Elektrochemie

Elektrochemie ist derzeit von enormem gesellschaftspolitischem Interesse und daher eines der zentralen Gebiete sowohl in der chemischen / chemiedidaktischen Hochschulausbildung wie auch im Chemieunterricht. Eine umfangreiche empirische Untersuchung zeigt jedoch, dass die übliche, klassische Behandlung der Elektrochemie im Chemieunterricht zu zahlreichen Fehlvorstellungen, etwa über Elektrodenreaktionen, führt. Diese können sich in der Hochschulausbildung manifestieren und lassen sich nur schwer abbauen.  

Unsere bisherigen, insbesondere experimentellen, Hochschulerfahrungen an der PH Ludwigsburg auf dem Gebiete der Elektrochromie und der Elektrochemilumineszenz wollen wir mit dem Thema Licht- und Farberscheinungen bei der Elektrochromie (ECL) und der elektrogenerierten Chemilumineszenz als Ergänzung für ein verbessertes Verständnis der Elektrochemie in zwei Richtungen ergänzen: Zum einen wollen wir die Elektrochemie mit der Spektralphotometrie kombinieren, um somit Studierenden einen Zugang zu der modernen analytischen Methode der Spektralelektrochemie zu geben. Zum anderen, auf diesen Erfahrungen teilweise aufbauend, wollen wir ein neuartiges Schulcurriculum zur Behandlung der Elektrochemie in der Sekundarstufe II entwickeln. Dieses soll mit Studierenden der SEK II, Studienreferendaren und Gymnasiallehrern erprobt und diskutiert werden. Da in der Elektrochromie und der ECL die Elektrodenvorgänge direkt beobachtet werden können, gehen wir davon aus, dass nicht nur die motivationalen Aspekte lernfördernd sind, sondern dass die Sichtbarkeit der Elektrodenvorgänge dabei hilft, diese auch besser verstehen zu können. So entsteht eine tragfähige Basis für die Elektrochemie, und wir wollen untersuchen, ob die oben angedeuteten Fehlvorstellungen bei diesem Zugang immer noch auftreten.

Ein neuer didaktischer Ansatz zur Einführung in die Elektrochemie in der Sekundarstufe I

Auf der Grundlage unserer bisherigen, insbesondere experimentellen, Erfahrungen auf dem Gebiete der Elektrochemie und der Desiderata in der chemiedidaktischen Forschung wollen wir ein neuartiges Curriculum „Einführung in die Elektrochemie“ entwickeln, in Lehrerfortbildungen vorstellen und verbessern und in Schulklassen (Realschule und Gymnasium, SEK I) exemplarisch erproben. Videoaufnahmen und Unterrichtsvignetten sollen in einer ausgewählten Chemiedidaktik-Veranstaltung mit Chemiestudenten besprochen und  hinsichtlich der Wirksamkeit der Unterrichtseinheit diskutiert werden. Dies soll im Vergleich zu den gängigen Einführungen in die Elektrochemie geschehen. Den vorläufigen Abschluss des Projekts bildet eine Befragung der Chemiedidaktiker der PHen Baden-Württembergs zu der mutmaßlichen Wirksamkeit des von uns entwickelten Curriculums sowie die Auswertung dieser Befragung im Rahmen einer wiss. Hausarbeit.

Ausgewählte neuere chemiedidaktische Veröffentlichungen zur Elektrochemie zeigen, dass Missverständnisse zum elektrochemischen Ablauf bestimmter, chemiedidaktisch relevanter, Elektrodenreaktionen bestehen. Wir konnten zeigen, dass die sog. Zitronenbatterie, ein im Chemieunterricht gerne eingesetztes Experiment, deutlich komplizierter ist, als diese Veröffentlichungen annehmen. So kommen wir in [1] zu dem Schluss, dass es aus fachlichen Gründen nicht sinnvoll ist, dieses Experiment im Unterricht zu verwenden.

In dem Antrag wurde das Projekt aus didaktischen Erwägungen begründet. Diese Begründung erfolgte auf drei Ebenen: 

·         Die große Bedeutsamkeit der Elektrochemie in der Gegenwart und der Zukunft machen eine entsprechend didaktisch-methodische Aufarbeitung des Themas für den Chemieunterricht notwendig.

·         Defizite der bisherigen chemiedidaktischen Ansätze führen zu den in empirischen Untersuchungen festgestellten Falschvorstellungen über den Ablauf elektrochemischer Vorgänge.

·         Die Kombination aus der visuellen Beobachtung von Elektrodenvorgängen und ihrem messtechnischen Verfolgen (mit Hilfe der wichtigsten Methode der Elektrochemie, der sog. Cyclovoltammetrie) kann, so unsere Arbeitshypothese, zu einem besseren Verständnis der Elektrochemie führen.

In unseren Vorarbeiten wurde eine vereinfachte Theorie zur Cyclovoltammetrie vorgestellt und an mehreren Beispielen experimentell geprüft. Dadurch können die in der Elektrochemie diskutierten Elektrodenvorgänge (reversibel, quasi-reversibel und irreversibel) verdeutlicht werden [2].

In einer Veröffentlichung zur sog. Elektrochromie (farbliche Änderungen an der Elektrodenoberfläche durch Reduktions- und Oxidationsvorgänge) konnte an mehreren Beispielen die Nützlichkeit der Cyclovoltammogramme zur Identifizierung der Elektrodenvorgänge gezeigt und mit farblichen Änderungen an der Elektrode verglichen werden [3, 4].

Dasselbe gilt auch für die Vorgänge im alkalischen Silber-Zink- und Kupfer-Zinkakku. Nur durch die Interpretation von Cyclovoltammogrammen können die Lade- und Entladevorgänge verstanden werden [5].

Eine mehr analytische Anwendung der Cyclovoltammetrie besteht in der Identifizierung von Stoffen. Dies wurde, neben weiteren, spektroskopischen Charakteristika, an den Beispielen Glyphosat und AMPA (Aminomethylphosphonic acid)  gezeigt [6].

Die sog. elektrogenerierte Chemiluminescence (ECL) ist eine Methode, die chemiedidaktisch genutzt werden kann, um Elektrodenvorgänge sichtbar zu machen. Dies wurde an dem bisher am besten untersuchten System Tris(bispyridyl)ruthenium (II) / Tripropylamin (als Coreaktand) gezeigt. Hier lässt sich auf sehr anschauliche Weise das Cyclovoltammogramm mit (optischen) ECL-Signalen korrelieren [7].   

„Spektroelektrochemie als Grundlage für ein Verständnis der Elektrochemie im 
BA-Hochschulstudium"

Elektrochemie ist derzeit von enormem gesellschaftspolitischem Interesse und daher eines der zen-tralen Gebiete sowohl in der chemischen wie auch der chemiedidaktischen Hochschulausbildung. Mehrere umfangreiche empirische Untersuchungen zeigen jedoch, dass eine klassische Einführung in die Elektrochemie im Chemieunterricht zu zahlreichen Fehlvorstellungen, etwa über Elektrodenreaktionen, führt. Diese Fehlvorstellungen lassen sich in der Hochschulausbildung nur schwer abbauen [1].  

Mit dem Thema Spektroelektrochemie als Grundlage für ein Verständnis der Elektrochemie im BA-Hochschulstudium wollen wir die Elektrochemie mit der Spektralphotometrie kombinieren, um somit Studierenden einen Zugang zu der modernen analytischen Methode der Spektroelek-trochemie zu geben. Dadurch soll geprüft werden, ob die Kombination aus zwei verschiedenen analytischen Methoden das Verständnis der Elektrochemie positiv beeinflussen kann. 

 Zusätzlich zur dargestellten fachlichen Erweiterung der Elektrochemie eröffnet sich durch die Spektroelektrochemie auch eine grundlegende didaktische Fragestellung: Kann die spektroskopische Beobachtung von Phänomenen an einer Elektrode das Verständnis der Elektrochemie vertiefen und nachhaltig fördern? 

Unsere Arbeitshypothese ist, dass durch eine direkte Beobachtung und durch die spektroskopische Verfolgung der Elektrodenvorgänge nicht nur die motivationalen Aspekte lernfördernd sind, sondern dass die Sichtbarkeit der Elektrodenvorgänge dabei hilft, diese auch besser verstehen zu können. Die (optische) Spektroskopie, üblicherweise für Studierende deutlich leichter zu verstehen als die Elektrochemie, dieses wird weiter unten ausgeführt, bietet einen weiteren „Eingangskanal“ für das Verständnis der Elektrochemie. Somit entsteht eine tragfähigere und breitere Basis für das Verständnis der Elektrochemie, und wir wollen untersuchen, ob die angedeuteten und weiter unten erläuterten Fehlvorstellungen durch einen spektroelektrochemischen Zugang immer noch auftreten oder sich abbauen lassen.