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Chemie

17. Dez. 2025

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Grundlagen der Orbitalmodelle und Reaktionen: Substitution, Eliminierung, und Alkene

J

Julia @juliaa.svd

Wenn du schon mal über chemische Reaktionen gestolpert bist und dich gefragt hast, wie Moleküle eigentlich aufgebaut sind,... Mehr anzeigen

# Chemie - LK

Radikale Substitution

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1. bettenstart aurch Radikal bilaung

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Bromradikale

2

Radikale Substitution - Wenn Moleküle richtig reaktionsfreudig werden

Stell dir vor, du willst ein Wasserstoffatom in einem Alkan durch ein Halogen ersetzen - genau das passiert bei der radikalen Substitution. Das Ganze läuft in drei Schritten ab, die du dir gut merken kannst.

Beim Kettenstart wird durch Licht eine Brom-Brom-Bindung gespalten und es entstehen zwei Bromradikale - das sind superreaktive Teilchen mit einem ungepaarten Elektron. In der Kettenfortpflanzung schnappt sich so ein Bromradikal ein Wasserstoffatom vom Alkan und es entsteht ein neues Radikal plus Bromwasserstoff.

Der Kettenabbruch passiert, wenn zwei Radikale aufeinandertreffen und sich "beruhigen" - entweder zwei Bromradikale bilden wieder Brom oder zwei Alkylradikale verbinden sich zu einem längeren Alkan. Das Coole dabei Bromradikale bevorzugen sekundäre C-Atome, weil das energetisch günstiger ist.

Merktipp Je reaktiver ein Teilchen ist, desto weniger wählerisch ist es - aber Bromradikale sind ziemlich selektiv!

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Eliminierung - Wenn aus einem Molekül zwei werden

Bei der Eliminierung passiert genau das Gegenteil einer Addition Ein Molekül wird in mindestens zwei Teile gespalten, wobei eine Doppelbindung entsteht. Je nachdem welche Startmoleküle du hast, läuft das über zwei verschiedene Mechanismen.

Der E1-Mechanismus funktioniert bei tertiären und sekundären C-Atomen mit guten Abgangsgruppen wie Halogenen. Zuerst spaltet sich die Abgangsgruppe ab und es entsteht ein Carbenium-Ion - das ist der langsamste und damit geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Danach wird schnell ein Proton abgespalten und die Doppelbindung bildet sich.

Beim E2-Mechanismus passiert alles in einem einzigen Schritt - eine Base entreißt ein Proton, während gleichzeitig die Abgangsgruppe verschwindet. Das funktioniert besonders gut bei primären C-Atomen. Der Übergang von einem zum anderen Mechanismus hängt stark von deinen Reaktionsbedingungen ab.

Wichtig E1 braucht zwei Schritte, E2 schafft alles auf einmal - das macht E2 oft schneller!

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Radikale Substitution

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Orbitalmodell - So leben Elektronen wirklich

Vergiss die alten Schalenmodelle - Orbitale zeigen dir, wo sich Elektronen zu 90% aufhalten. Das sind keine festen Bahnen, sondern eher "Aufenthaltswahrscheinlichkeits-Wolken" um den Atomkern. Wegen der Unschärferelation kannst du nie gleichzeitig Ort und Geschwindigkeit eines Elektrons bestimmen.

Jedes Elektron wird durch vier Quantenzahlen beschrieben Die Hauptquantenzahl bestimmt die Größe, die Nebenquantenzahl die Form (s, p, d, f), die Magnetquantenzahl die räumliche Ausrichtung und die Spinquantenzahl die "Eigenrotation". Das Pauli-Prinzip sorgt dafür, dass nie zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen.

Die Hund'sche Regel erklärt, warum Elektronen erst einzeln in energiegleiche Orbitale einziehen, bevor sie sich Plätze teilen - wie in einem Kino, wo sich erst jeder einen eigenen Platz sucht. s-Orbitale sind kugelförmig, p-Orbitale hantelförmig und d-Orbitale haben komplexere, oft blumenartige Formen.

Eselsbrücke s = sphere (Kugel), p = polar (Hantel mit zwei Polen)!

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Hybridisierung - Wenn sich Orbitale neu organisieren

Hybridisierung ist wie eine Orbital-WG Verschiedene Orbitale "ziehen zusammen" und bilden neue, gleiche Hybridorbitale. Das passiert, weil Atome so mehr und stabilere Bindungen eingehen können - die Energie dafür wird durch die entstehenden Bindungen mehr als ausgeglichen.

Bei der sp³-Hybridisierung vermischen sich ein s- und drei p-Orbitale zu vier identischen Orbitalen, die sich tetraedrisch anordnen - perfekt für vier Einfachbindungen wie bei Methan. Die sp²-Hybridisierung schafft drei Hybridorbitale in einer Ebene plus ein unverändertes p-Orbital für π-Bindungen in Doppelbindungen.

Die sp-Hybridisierung erzeugt nur zwei Hybridorbitale, während zwei p-Orbitale übrigbleiben - ideal für Dreifachbindungen. σ-Bindungen (aus Hybridorbitalen) sind stärker und stabiler als π-Bindungen auspOrbitalenaus p-Orbitalen, weil sie besser überlappen können.

Merkregen Mehr Bindungen = kürzere Abstände = stärkere Bindungen!

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Alkene - Die reaktionsfreudigen Kohlenwasserstoffe

Alkene mit ihrer allgemeinen Formel CₙH₂ₙ sind die "wilden Cousins" der Alkane - und das alles wegen ihrer Doppelbindung. Diese macht sie reaktiver, aber auch interessanter, weil sie nicht frei drehbar ist und so zur E/Z-Isomerie führt.

Die Nomenklatur funktioniert ähnlich wie bei Alkanen, nur mit der Endung -en und einer Zahl, die die Position der Doppelbindung angibt. Bei der E/Z-Isomerie stehen bei Z-Verbindungen die größeren Substituenten auf der gleichen Seite Z=zusammenZ = zusammen, bei E-Verbindungen auf entgegengesetzten Seiten E=entgegenE = entgegen.

E-Isomere sind meist unpolarer und haben niedrigere Siedepunkte, während Z-Isomere durch ihre Polarität stärkere zwischenmolekulare Kräfte aufweisen. Die Doppelbindung ist sp²-hybridisiert mit einem Bindungswinkel von 120° und einer planaren Struktur.

Praxistipp Bei der Benennung immer die Doppelbindung in die längste Kette einbeziehen - sie hat Vorrang!

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Elementaranalyse - Moleküle entschlüsseln wie ein Detektiv

Mit der Elementaranalyse findest du heraus, welche Atome in einem unbekannten Molekül stecken und in welchem Verhältnis. Das funktioniert über die Verbrennung der Probe - dabei entstehen CO₂ und H₂O, aus deren Massen du auf die ursprünglichen C- und H-Atome schließen kannst.

Zuerst berechnest du die Stoffmengen von Kohlenstoff und Wasserstoff aus den Verbrennungsprodukten. Den Sauerstoffgehalt findest du über die Differenz zur Gesamtmasse der Probe. Dann bestimmst du das Verhältnis aller Atome zueinander - das ergibt die Verhältnisformel.

Um von der Verhältnis- zur Summenformel zu kommen, brauchst du noch die molare Masse des ursprünglichen Moleküls. Die teilst du durch die Masse der Verhältnisformel und weißt, mit welchem Faktor du multiplizieren musst. So kommst du von C₂H₆O zur finalen Molekülformel.

Rechentrick Immer durch die kleinste Stoffmenge teilen, um das einfachste ganzzahlige Verhältnis zu finden!

Wir dachten, du würdest nie fragen...

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Unser KI-Begleiter ist speziell auf die Bedürfnisse von Schülern zugeschnitten. Basierend auf den Millionen von Inhalten, die wir auf der Plattform haben, können wir den Schülern wirklich sinnvolle und relevante Antworten geben. Aber es geht nicht nur um Antworten, sondern der Begleiter führt die Schüler auch durch ihre täglichen Lernherausforderungen, mit personalisierten Lernplänen, Quizfragen oder Inhalten im Chat und einer 100% Personalisierung basierend auf den Fähigkeiten und Entwicklungen der Schüler.

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Stefan S

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Stell dir vor, du willst ein Wasserstoffatom in einem Alkan durch ein Halogen ersetzen - genau das passiert bei der radikalen Substitution. Das Ganze läuft in drei Schritten ab, die du dir gut merken kannst.

Beim Kettenstart wird durch Licht eine Brom-Brom-Bindung gespalten und es entstehen zwei Bromradikale - das sind superreaktive Teilchen mit einem ungepaarten Elektron. In der Kettenfortpflanzung schnappt sich so ein Bromradikal ein Wasserstoffatom vom Alkan und es entsteht ein neues Radikal plus Bromwasserstoff.

Der Kettenabbruch passiert, wenn zwei Radikale aufeinandertreffen und sich "beruhigen" - entweder zwei Bromradikale bilden wieder Brom oder zwei Alkylradikale verbinden sich zu einem längeren Alkan. Das Coole dabei: Bromradikale bevorzugen sekundäre C-Atome, weil das energetisch günstiger ist.

Merktipp: Je reaktiver ein Teilchen ist, desto weniger wählerisch ist es - aber Bromradikale sind ziemlich selektiv!

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Eliminierung - Wenn aus einem Molekül zwei werden

Bei der Eliminierung passiert genau das Gegenteil einer Addition: Ein Molekül wird in mindestens zwei Teile gespalten, wobei eine Doppelbindung entsteht. Je nachdem welche Startmoleküle du hast, läuft das über zwei verschiedene Mechanismen.

Der E1-Mechanismus funktioniert bei tertiären und sekundären C-Atomen mit guten Abgangsgruppen wie Halogenen. Zuerst spaltet sich die Abgangsgruppe ab und es entsteht ein Carbenium-Ion - das ist der langsamste und damit geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Danach wird schnell ein Proton abgespalten und die Doppelbindung bildet sich.

Beim E2-Mechanismus passiert alles in einem einzigen Schritt - eine Base entreißt ein Proton, während gleichzeitig die Abgangsgruppe verschwindet. Das funktioniert besonders gut bei primären C-Atomen. Der Übergang von einem zum anderen Mechanismus hängt stark von deinen Reaktionsbedingungen ab.

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Jedes Elektron wird durch vier Quantenzahlen beschrieben: Die Hauptquantenzahl bestimmt die Größe, die Nebenquantenzahl die Form (s, p, d, f), die Magnetquantenzahl die räumliche Ausrichtung und die Spinquantenzahl die "Eigenrotation". Das Pauli-Prinzip sorgt dafür, dass nie zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen.

Die Hund'sche Regel erklärt, warum Elektronen erst einzeln in energiegleiche Orbitale einziehen, bevor sie sich Plätze teilen - wie in einem Kino, wo sich erst jeder einen eigenen Platz sucht. s-Orbitale sind kugelförmig, p-Orbitale hantelförmig und d-Orbitale haben komplexere, oft blumenartige Formen.

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Bei der sp³-Hybridisierung vermischen sich ein s- und drei p-Orbitale zu vier identischen Orbitalen, die sich tetraedrisch anordnen - perfekt für vier Einfachbindungen wie bei Methan. Die sp²-Hybridisierung schafft drei Hybridorbitale in einer Ebene plus ein unverändertes p-Orbital für π-Bindungen in Doppelbindungen.

Die sp-Hybridisierung erzeugt nur zwei Hybridorbitale, während zwei p-Orbitale übrigbleiben - ideal für Dreifachbindungen. σ-Bindungen (aus Hybridorbitalen) sind stärker und stabiler als π-Bindungen auspOrbitalenaus p-Orbitalen, weil sie besser überlappen können.

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Alkene - Die reaktionsfreudigen Kohlenwasserstoffe

Alkene mit ihrer allgemeinen Formel CₙH₂ₙ sind die "wilden Cousins" der Alkane - und das alles wegen ihrer Doppelbindung. Diese macht sie reaktiver, aber auch interessanter, weil sie nicht frei drehbar ist und so zur E/Z-Isomerie führt.

Die Nomenklatur funktioniert ähnlich wie bei Alkanen, nur mit der Endung -en und einer Zahl, die die Position der Doppelbindung angibt. Bei der E/Z-Isomerie stehen bei Z-Verbindungen die größeren Substituenten auf der gleichen Seite Z=zusammenZ = zusammen, bei E-Verbindungen auf entgegengesetzten Seiten E=entgegenE = entgegen.

E-Isomere sind meist unpolarer und haben niedrigere Siedepunkte, während Z-Isomere durch ihre Polarität stärkere zwischenmolekulare Kräfte aufweisen. Die Doppelbindung ist sp²-hybridisiert mit einem Bindungswinkel von 120° und einer planaren Struktur.

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Elementaranalyse - Moleküle entschlüsseln wie ein Detektiv

Mit der Elementaranalyse findest du heraus, welche Atome in einem unbekannten Molekül stecken und in welchem Verhältnis. Das funktioniert über die Verbrennung der Probe - dabei entstehen CO₂ und H₂O, aus deren Massen du auf die ursprünglichen C- und H-Atome schließen kannst.

Zuerst berechnest du die Stoffmengen von Kohlenstoff und Wasserstoff aus den Verbrennungsprodukten. Den Sauerstoffgehalt findest du über die Differenz zur Gesamtmasse der Probe. Dann bestimmst du das Verhältnis aller Atome zueinander - das ergibt die Verhältnisformel.

Um von der Verhältnis- zur Summenformel zu kommen, brauchst du noch die molare Masse des ursprünglichen Moleküls. Die teilst du durch die Masse der Verhältnisformel und weißt, mit welchem Faktor du multiplizieren musst. So kommst du von C₂H₆O zur finalen Molekülformel.

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user

Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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