Modelle in der Chemie verstehen und beurteilen

Nach der Darstellungsform gibt es Anschauungsmodelle wie Molekülbaukästen, bildhafte Modelle wie ein Bild vom Hochofen, in dem Eisen gewonnen wird, symbolische Modelle wie Formeln und Reaktionsgleichungen und Simulationsmodelle für berechnete Abläufe. Nach einer anderen Einteilung sind Modelle materiell, also gegenständlich wie ein Kalottenmodell (ein Modell, in dem abgeflachte Kugeln für Atome stehen und zusammengesteckt sind), oder ideell, also gedanklich wie ein Teilchen- oder Atommodell. Die Einteilungen beantworten verschiedene Fragen und müssen nicht deckungsgleich sein.

Modelle helfen, Beobachtungen zu erklären, Zusammenhänge zu untersuchen, Vorhersagen abzuleiten, Entscheidungen zu stützen und Schwieriges zu zeigen. Die Teilchenebene ist eine modellhafte Erklärung nicht direkt sichtbarer Teilchen; eine Zeichnung dieser Teilchen gehört zur Teilchenebene. Verschiedene Atom- und Bindungsmodelle können für verschiedene Fragen nützlich sein. Beurteile jedes nach Zweck, Nutzen und Grenze. Eine Simulation zeigt einen Ablauf unter ihren Annahmen; sie ist kein Experiment am Original.

Bei einem Modellexperiment untersuchst du ein materielles Modell. Trenne Beobachtung am Original, Modellaufbau, Beobachtung am Modell und Übertragung auf das Original. Das Beispiel „Ethanol und Wasser mischen“ zeigt diese vier Teile.

Das Erbsen-Reis-Bild veranschaulicht nur die Lückenfüllung. Das wirkliche Mischungsvolumen hängt auch von Anziehungskräften zwischen den Molekülen ab; andere Gemische können keine Verringerung oder sogar eine Zunahme zeigen.

Für ein Modellurteil bestimme Original und Zweck, prüfe Übereinstimmungen und was fehlt, und sage, welche Schlussfolgerung zulässig ist. Für die räumliche Struktur hilft ein Kalottenmodell. Die einfache Formel H₂O nennt zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom eines Wassermoleküls. Beide Darstellungen haben Grenzen.