Ausgangssituation

Bei der Beschreibung von Resonanzstrukturen spricht man immer wieder davon, dass es möglich ist, durch das Verschieben oder das Umklappen von Elektronenpaaren (In typischen chemischen Formeln (Lewis-Strukturen) steht jeder Strich für ein Elektronenpaar.) von einer Resonanzstruktur zur nächsten zu gelangen. Die drei Resonanzstrukturen des Carboxylat-Ions sind in Abbildung 1 gezeigt. Die Pfeile in den drei Strukturen (nicht die beiden zwischen den Strukturen) deuten die sich verschiebenden Elektronenpaare an.

Abbildung 1 ist aus der Vorlesung entnommen. Diese abstrakte Darstellung ist speziell für Studierende, die erstmals mit dieser Form der Abbildung in Berührung kommen, nur schwer nachzuvollziehen.

Eine ähnliche Problematik ergibt sich bei der Betrachtung von chemischen Reaktionen. Auch  diese können durch die Verschiebung von Elektronenpaaren dargestellt werden.

Ziele & Zielgruppen

Die oben beschriebenen Probleme betreffen Studierende der Biochemie, Wirtschaftschemie und Chemie zum Beginn Ihrer Ausbildung, aber vor allem Studierende mit dem Nebenfach Chemie, wie zum Beispiel Studierende der Biologie (300 Studierende/Jahr) und Medizin (450 Studierende/Jahr in Humanmedizin und Zahnmedizin).

Daher haben wir eine Strategie entwickelt, die es uns erlaubt, diese Vorgänge anschaulicher darzustellen. Diese Strategie beinhaltet die Verwendung elektronischer Hilfsmittel, hier im speziellen die Verwendung von Flash-Animationen, die sich im Web-Browser darstellen lassen.

Da einige Endgeräte (speziell mobile Endgeräte) die Ausführung von Flash-Animationen nicht unterstützen, stellen wir zusätzlich zu den Flash-Animationen auch noch Videos zur Verfügung. Die Auswahl der Version erfolgt automatisch.

Zusätzlich haben wir für mobile Endgeräte eine App geschaffen, die den Zugriff auf die genannten Module erleichtert.

Umsetzung

Zunächst wird eine Struktur angezeigt (Abbildung 2, I), nach Starten der Animation wird im ersten Schritt eine identische Kopie der ersten Struktur erzeugt und dann nach rechts verschoben (II). Dies macht deutlich, dass die originale Struktur und die zweite Struktur, die manipuliert wird, identisch sind. Wenn die zweite Struktur Ihre finale Position erreicht hat, wird der Mesomeriepfeil eingeblendet (III). Nun beginnen die Elektronen sich zu verschieben (IV und V), bis sie die Zielposition erreicht haben (VI). Im letzten Schritt werden dann noch die Ladungen (in rot) den neuen Bindungsverhältnissen angepasst.