Erste Schritte: Chemie

Strukturformeln aus SMILES, Reaktionsgleichungen, PhET-Simulationen, von Hand skizzierte Mechanismen, die die KI prüft, Quizfragen, Kurven und Berechnungen in Python. Probiere jedes Beispiel aus. Der Quelltext ist unter jedem Beispiel einen Klick entfernt.

Strukturformeln

Koffein

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<molecule smiles="CN1C=NC2=C1C(=O)N(C(=O)N2C)C" name="Koffein" ></molecule>

Kopiere den SMILES-String aus PubChem oder ChemDraw. Das Ergebnis ist ein einfaches Bild, sodass Schülerinnen und Schüler mit dem Stift darauf zeichnen können.

Reaktionsgleichungen

$\ce{N2(g) + 3 H2(g) <=> 2 NH3(g)}$

$\ce{2 H2O(l) <=> H3O+ + OH-}$

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$$\ce{N2(g) + 3 H2(g) <=> 2 NH3(g)}$$

$$\ce{2 H2O(l) <=> H3O+ + OH-}$$

Pfeile, Aggregatzustände, Ladungen, alles innerhalb von \ce{}. Normale Mathematik funktioniert genauso: im Fliesstext wie pH $= -\log_{10}[\text{H}^+]$ oder auf eigener Zeile:

$c = \frac{n}{V}$

PhET-Simulationen

Gleiche Reaktionsgleichungen aus und sieh dabei die Teilchen auf beiden Seiten. Eine von rund 120 freien PhET-Simulationen, fast alle auf Deutsch.

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<phet sim="balancing-chemical-equations" locale="de" ></phet>

Im Editor unter Insert → PhET, durchsuchbar und mit Vorschaubild — auch pH-Skala, Molekülgeometrien und Atombau. Mehr unter PhET-Simulationen.

Eine Strukturformel beschriften, von der KI geprüft

Markiere die Carbonsäure- und die Estergruppe am Aspirin-Molekül mit dem Stift und drücke dann den Button. Die KI sieht deine Zeichnung zusammen mit dem Aufgabentext.

Aspirin

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<molecule smiles="CC(=O)Oc1ccccc1C(=O)O" name="Aspirin" ></molecule>

<ai-feedback label="Meine Markierungen prüfen" prompt="Prüfe, ob die Carbonsäure- und die Estergruppe auf dieser Strukturformel von Aspirin korrekt markiert sind. Weise darauf hin, was falsch ist, ohne die Gruppen selbst zu markieren." ></ai-feedback>

Einen Reaktionsmechanismus skizzieren, von der KI geprüft

Skizziere den SN2-Mechanismus für die Reaktion von Bromethan mit Hydroxid-Ionen im Bereich unten und drücke dann den Button.

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<spacer pattern="checkered" height="240" ></spacer>

<ai-feedback label="Meinen Mechanismus prüfen" prompt="Prüfe, ob die Elektronenpfeile für die SN2-Reaktion von Bromethan mit Hydroxid-Ionen korrekt sind und ob der Mechanismus zu Ethanol als Produkt führt." ></ai-feedback>

Der Prompt gehört dir. Die Schüler sehen ihn nie, nur das Feedback.

Quizfragen

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<question id="caffeine-n" type="single" points="1">
Wie viele Stickstoffatome enthält Koffein?
<answer feedback="Zähle die N-Atome im Ringsystem noch einmal.">2</answer>
<answer correct="true">4</answer>
<answer feedback="Das sind mehr, als die Struktur hat.">6</answer>
</question>

Der Schüler wählt aus, drückt Check, sieht das Ergebnis, und die Frage wird gesperrt. Füge attempts="3" für drei Versuche hinzu. Auf einer Prüfungsseite gibt es keinen Check-Button; die Antworten werden mit der Prüfung abgegeben und bei der Rückgabe bewertet.

Eine Zahl, mit Toleranz bewertet

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<question id="ph-hcl" type="number" points="2" attempts="2" minValue="0" maxValue="14" step="0.1" expected="2" tolerance="0.2">
Welchen pH-Wert hat eine Salzsäurelösung mit 0.01 mol/l?
<answer from="1" feedback="Richtig. HCl ist eine starke Säure, also $[\text{H}^+] = 0.01$ und pH $= -\log_{10}(0.01) = 2$."></answer>
<answer from="0.6" feedback="Knapp daneben. HCl dissoziiert vollständig, also $[\text{H}^+] = 0.01$ mol/l."></answer>
<answer feedback="Noch nicht. pH $= -\log_{10}[\text{H}^+]$, und HCl dissoziiert vollständig."></answer>
</question>

Kurven

Titrationskurven, Reaktionsgeschwindigkeiten, Zerfallskurven. Geschrieben, wie du sie auf Papier schreiben würdest.

Titrationskurve, starke Säure mit starker Base

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```plot
f(x) = 14 - 14/(1+e^(-(x-25)))
x: 0..50
y: 0..14
caption: Titrationskurve, starke Säure mit starker Base
```

Berechnungen in Python

Stöchiometrie, die sich selbst prüft. Vervollständige die Funktion und drücke dann Run und Check.

def molar_mass_water():
    # H2O: 2 x H (1.008) + 1 x O (15.999)
    pass

print(molar_mass_water())

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```python editor id="molar-mass"
def molar_mass_water():
    pass
```

```python-check for="molar-mass" points="5"
assert abs(molar_mass_water() - 18.015) < 0.01, "Molare Masse von Wasser sollte etwa 18.015 g/mol sein"
```

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Die vollständige Liste der Komponenten findest du in der Komponenten-Übersicht. Oder schau dir die anderen Fächer an: Informatik, Mathematik.