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Lukas Zell

• Diese Dissertation widmet sich der chemiedidaktischen Aufbereitung des Themas Katalyse unter Berücksichtigung der Anwendungsfelder 3D-Druck und Eisenreduktion. Ziel dieser Arbeit ist es, zentrale katalytische Prozesse durch schultaugliche Experimente im Unterricht erfahrbar zu machen und so aktuelle gesellschaftliche sowie fachlich relevante Themen in den Chemieunterricht zu integrieren. Im Rahmen der didaktischen Rekonstruktion wurden wissenschaftliche Grundlagen und fachdidaktische Perspektiven zu diesen Themen beleuchtet. Am Beispiel des baden-württembergischen Bildungsplans wurde die curriculare Verankerung der Themen analysiert. Der curricularen Innovationsforschung folgend wurden die Inhalte des Bildungsplans auf Aktualität untersucht und erneuert, wobei der Fokus auf der Bildung zur Nachhaltigen Entwicklung lag. Beginnend mit den grundlegenden Phänomenen der Katalyse am Beispiel des katalytischen Zerfalls von Wasserstoffperoxid durch Molybdat-Ionen, wird die Definition der Katalyse verdeutlicht. Neue Experimente zum Nachweis der Reaktionsprodukte Sauerstoff und erstmals bei dieser Reaktion auch Wasser werden vorgestellt. Zur Vertiefung des Themas wurde die Synthese von Polymilchsäure (PLA) als dem meistverwendeten Filament im 3D-Druck didaktisch aufbereitet. Die Modifikation von PLA durch verschiedene Additive ermöglicht eine praxisnahe Demonstration makromolekularer Chemie. Die Anwendung des 3D-Drucks im Chemieunterricht wird weiter durch 3D-Druck-Objekte und der radikalischen Polymerisation aufgezeigt. Die Eisenreduktion, ein wesentlicher Prozess in der Stahlproduktion und einer der größten industriellen CO2-Emittenten, wurde im Kontext nachhaltigerer Verfahren beleuchtet. Hier wurden Experimente zur Eisenreduktion mit türkisem Wasserstoff entwickelt, die nochmals auf die Bedeutung katalytischer Prozesse für eine ressourcenschonende Industrie aufmerksam machen. Durch die Kombination aus fachwissenschaftlicher Recherche, didaktischer Reflexion und experimenteller Aufbereitung wurde eine Serie von Experimenten zu den Themen Katalyse, 3D-Druck und Eisenreduktion entwickelt, die sich direkt in den Chemieunterricht integrieren lassen. Die Arbeit liefert so einen Beitrag zur curricularen Innovationsforschung und bietet Lehrkräften erprobte, anwendbare Konzepte, um aktuelle und zukunftsrelevante Themen didaktisch fundiert zu vermitteln.