Piezoelectric Crystals as an Example for Structure‐Property‐Relation

Die in diesem Artikel vorgestellte Unterrichtseinheit thematisiert das Basiskonzept der Struktur‐Eigenschafts‐Beziehungen anhand des Phänomens der Piezoelektrizität. Die Unterrichtseinheit ist für den Chemieunterricht in der Sekundarstufe I ausgelegt und bildet eine gewinnbringende Ergänzung zu der Betrachtung von Struktur‐Eigenschafts‐Beziehungen bei Salzen. Das interessante und zukunftsrelevante Phänomen der Piezoelektrizität wird auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen untersucht, auf denen Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften herausgestellt werden. Durch diese Vorgehensweise kann das Basiskonzept als strukturierendes Element des Fachwissens gefestigt werden. Zudem wird durch die sukzessive Konkretisierung der fachlichen Erklärung des Phänomens das komplexe Thema zugänglich und verständlich. Neben diesem theoretischen Zugang zum Phänomen züchten die Schüler:innen eigene piezoelektrische Kristalle, anhand derer sie anschließend den piezoelektrischen Effekt in einem selbstkonstruierten Versuchsaufbau messen können. In this article, a teaching unit is presented which covers the basic concept of structure‐property‐relations by means of the phenomenon of piezoelectricity. The teaching unit is designed for chemistry education at the secondary level I and complements the common method of examining salts when dealing with the concept of structure‐property‐relations. Piezoelectricity is an interesting material property and provides the opportunity for examining the relations of structure and property on different abstraction levels. Thereby, the examined basic concept can be consolidated as structural element of content knowledge. Additionally, it is possible to approach this complex subject in a comprehensible way through gradually deepening the explanation of the phenomenon. Apart from the theoretical approach to this subject, students are able to grow their own piezoelectric crystals. Having accomplished that, they develop an experimental setup by which they can measure the piezoelectric properties of their crystals.