Chemie - gesamtschule-marienheide.de · 1 Die Fachgruppe Chemie in der Schule Gesamtschule Marienheide Die hier vorgestellte Schule ist eine Gesamtschule mit ca. 1150 Schülerin-nen

Stand: Januar 2018

Schulinternen Lehrplan zum Kernlehrplan fürdie gymnasiale Oberstufe an der

Gesamtschule Marienheide

Chemie

Inhalt

Seite

1 Die Fachgruppe Chemie in der Gesamtschule Marienheide 3

2 Entscheidungen zum Unterricht 5

2.1 Unterrichtsvorhaben 52.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben 7

2.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Einführungsphase 14

2.1.3 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase GK 33

2.1.4 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase LK 51

2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 712.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung

732.4 Lehr- und Lernmittel 76

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen 77

4 Qualitätssicherung und Evaluation 79

2

1 Die Fachgruppe Chemie in der Schule GesamtschuleMarienheide

Die hier vorgestellte Schule ist eine Gesamtschule mit ca. 1150 Schülerin-nen und Schülern und befindet sich im ländlichen Raum mit relativ guterVerkehrsanbindung zur nahe gelegenen Kreisstadt Gummersbach. ImUmland gibt es mehrere kunststoffverarbeitende Betriebe, die ggf. besuchtwerden können.

Im Rahmen der Studien- und Berufswahlorientierung besteht ein differen-ziertes Beratungsangebot.

Die Lehrerbesetzung der Schule ermöglicht einen ordnungsgemäßenFachunterricht in der Sekundarstufe I, Wahlpflichtkurse mit naturwissen-schaftlichem Schwerpunkt. In der Sekundarstufe I wird in den Jahrgangs-stufen 7,9, und 10 Chemie im Umfang der vorgesehenen 6 Wochenstun-den laut Stundentafel erteilt.

Die Gesamtschule Marienheide ist eine Ganztagsschule.

In der Oberstufe sind durchschnittlich ca. 100 Schülerinnen und Schülerpro Stufe. Das Fach Chemie ist in der Regel in der Einführungsphase mit2 Grundkursen, in der Qualifikationsphase je Jahrgangsstufe mit 1-2Grundkursen vertreten. Ein Leistungskurs wird nicht angeboten.

In der Schule sind die Unterrichtseinheiten als Doppelstunden à 90 Minu-ten organisiert (A- und B-Woche), insgesamt 3 Wochenstunden.

Dem Fach Chemie stehen 5 Fachräume zur Verfügung. Alle Räume teiltsich die Chemie mit den anderen beiden Naturwissenschaften, z. B. fürden WPI-Unterricht. Die Ausstattung der Chemiesammlung mit Gerätenund Materialien für Demonstrations- und für Schülerexperimente ist in derRegel ausreichend.

Die Schule hat sich vorgenommen, das Experimentieren in allen Jahr-gangsstufen besonders zu fördern.

3

2 Entscheidungen zum Unterricht

2.1 Unterrichtsvorhaben

Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitztden Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen ab-zudecken. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, alle Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans bei den Lernenden auszubilden undzu entwickeln.

Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts-und der Konkretisierungsebene.

Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.1) wird die für alleLehrerinnen und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindliche Ver-teilung der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dientdazu, den Kolleginnen und Kollegen einen schnellen Überblick über dieZuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzelnen Jahrgangsstufen so-wie den im Kernlehrplan genannten Kompetenzen, Inhaltsfeldern und in-haltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um Klarheit für die Lehrkräfteherzustellen und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Ka-tegorie „Kompetenzen“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompe-tenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompetenzer-wartungen erst auf der Ebene konkretisierter Unterrichtsvorhaben Berück-sichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobeOrientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werdenkann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerinteressen, aktu-elle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.B.Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulin-ternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. (Als75 % wurden für die Einführungsphase 90 Unterrichtsstunden, für denGrundkurs in der Q1 ebenfalls 90 und in der Q2 60 Stunden zugrunde ge-legt.)

Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichts-vorhaben“ zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absi-cherung von Lerngruppenübertritten und Lehrkraftwechseln für alle Mit-glieder der Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplari-sche Ausweisung „konkretisierter Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.2)empfehlenden Charakter. Referendarinnen und Referendaren sowie neu-en Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezoge-nen Orientierung in der neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung vonunterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktisch-me-thodischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln

4

und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfungen, die im Einzelnenauch den Kapiteln 2.2 bis 2.4 zu entnehmen sind. Abweichungen von denvorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unter-richtsvorhaben sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit der Lehrkräftejederzeit möglich. Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rah-men der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompeten-zen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden.

5

2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben

EinführungsphaseUnterrichtsvorhaben I:

Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen desKohlenstoffs

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltlicher Schwerpunkt: Nanochemie des Kohlenstoffs

Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45min

Unterrichtsvorhaben II:

Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl UF3 Systematisierung E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente K 2 Recherche K3 Präsentation B1 Kriterien B2 Entscheidungen


Inhaltlicher Schwerpunkt: Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen

Zeitbedarf : ca. 38 Std. à 45 minUnterrichtsvorhaben III:

Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K4 Argumentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen


Inhaltliche Schwerpunkte: (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur

Unterrichtsvorhaben IV:

Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E3 Hypothesen E5 Auswertung K1 Dokumentation


Inhaltlicher Schwerpunkt: Gleichgewichtsreaktionen

Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 min

Zeitbedarf : ca. 22 Std. à 45 min

7

Summe Einführungsphase: 86 Stunden Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS

Unterrichtsvorhaben I:

Kontext: Säuren und Basen in Alltagsstoffen und deren Einflüsse auf die Umwelt

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl UF3 Systematisierung E1 Probleme und Fragestellungen B1 Kriterien UF1 Wiedergabe E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung K1 Dokumentation K2 Recherche

Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren

Inhaltliche Schwerpunkte: Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen

Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten

Unterrichtvorhaben II

Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente E6 Modelle K2 Recherche B2 Entscheidungen

Inhaltsfeld: Elektrochemie

Inhaltlicher Schwerpunkt: Mobile Energiequellen

Zeitbedarf : ca. 22 Stunden à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III:

Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl E6 Modelle E7 Vernetzung K1 Dokumentation

Unterrichtsvorhaben IV:

Kontext: Korrosion vernichtet Werte

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E6 Modelle B2 Entscheidungen

8

K4 Argumentation B1 Kriterien B3 Werte und Normen


Inhaltliche Schwerpunkte: Mobile Energiequellen Elektrochemische Gewinnung von Stoffen

Zeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten


Inhaltlicher Schwerpunkt: Korrosion


Unterrichtsvorhaben V:

Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum Anwendungsprodukt

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E 4 Untersuchungen und Experimente K3 Präsentation B3 Werte und Normen E1 Probleme und Fragestellungen B4 Möglichkeiten und Grenzen

Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Inhaltlicher Schwerpunkt: Organische Verbindungen und Reaktionswege


Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: 86 Stunden

9

Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURSUnterrichtsvorhaben I:

Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung K3 Präsentation B3 Werte und Normen


Inhaltlicher Schwerpunkt: Organische Verbindungen und Reaktionswege Organische Werkstoffe


Unterrichtsvorhaben II:

Kontext: Bunte Kleidung

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation B4 Möglichkeiten und Grenzen


Inhaltlicher Schwerpunkt: Farbstoffe und Farbigkeit


Summe Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS: 54 Stunden

10

2.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Einführungsphase

Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben I

Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs

Basiskonzepte (Schwerpunkt):Basiskonzept Struktur – Eigenschaft

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: bestehendes Wissen aufgrund neuer chemischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren (UF4).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: Modelle begründet auswählen und zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage chemischer Vorgänge verwenden, auch in einfacher for -

malisierter oder mathematischer Form (E6). an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit naturwissenschaftlicher Regeln, Gesetze und Theorien beschrei -

ben (E7).

Kompetenzbereich Kommunikation: chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurz-

vorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen (K3).


Inhaltlicher Schwerpunkt: Nanochemie des Kohlenstoffs


11

Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben I

Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte:

Nanochemie des Kohlenstoffs

Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation

Basiskonzept (Schwerpunkt):Basiskonzept Struktur – Eigenschaft

Sequenzierung inhaltli-cher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler ...

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Ab-sprachenDidaktisch-metho-dische Anmerkun-gen

Graphit, Diamant und mehr

- Modifikation- Elektronen-

paar-bindung- Strukturformeln

nutzen bekannte Atom- und Bindungsmo-delle zur Beschreibung organischer Mole-küle und Kohlenstoffmodifikationen (E6).

stellen anhand von Strukturformeln Ver-mutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experi-mente zur Überprüfung vor (E3).

erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bindungsmodelle (E7).

beschreiben die Strukturen von Diamant und Graphit und vergleichen diese mit neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fullerene) (UF4).

1. Test zur SelbsteinschätzungAtombau, Bindungslehre, Kohlenstoffatom, Periodensystem

2. Gruppenarbeit „Graphit, Diamant und Fullere-ne“

Der Einstieg dient zur Angleichung der Kenntnisse zur Bin-dungslehre, ggf. muss Zusatzmaterialzur Verfügung ge-stellt werden.

Beim Graphit und beim Fulleren wer-den die Grenzen dereinfachen Bindungs-modelle deutlich. (Achtung: ohne Hy-bridisierung)

Nanomaterialien- Nanotechnologie

recherchieren angeleitet und unter vorge-gebenen Fragestellungen Eigenschaften

1. Recherche zu neuen Materialien aus Kohlen-stoff und Problemen der Nanotechnologie

Unter vorgegebenenRechercheaufträgen

12

- Neue Materialien- Anwendungen- Risiken

und Verwendungen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnis-se adressatengerecht (K2, K3).

stellen neue Materialien aus Kohlenstoff vor und beschreiben deren Eigenschaften (K3).

bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie (B4).

(z.B. Kohlenstoff-Nanotubes in Verbundmaterialien zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit in Kunststoffen)- Aufbau- Herstellung- Verwendung- Risiken- Besonderheiten

2. Präsentation (Poster, Museumsgang)Die Präsentation ist nicht auf Materialien aus Koh-lenstoff beschränkt.

können die Schüle-rinnen und Schüler selbstständig Frage-stellungen entwi-ckeln. (Niveaudiffe-renzierung, individu-elle Förderung)

Die Schülerinnen und Schüler erstel-len Lernplakate in Gruppen, beim Mu-seumsgang hält je-der / jede einen Kurzvortrag.

Diagnose von Schülerkonzepten:

Selbstevaluationsbogen zur BindungslehreLeistungsbewertung:

Präsentation zu Nanomaterialien in GruppenBeispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:Eine Gruppenarbeit zu Diamant, Graphit und Fullerene findet man auf den Internetseiten der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich:http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/ab/graphit_diamant, Zum Thema Nanotechnologie sind zahlreiche Materialien und Informationen veröffentlicht worden, z.B.:FCI, Informationsserie Wunderwelt der Nanomaterialien (inkl. DVD und Experimente)Klaus Müllen, Graphen aus dem Chemielabor, in: Spektrum der Wissenschaft 8/12Sebastian Witte, Die magische Substanz, GEO kompakt Nr. 31http://www.nanopartikel.info/cmshttp://www.wissenschaft-online.de/artikel/855091http://www.wissenschaft-schulen.de/alias/material/nanotechnologie/1191771

13

http://www.wissenschaft-schulen.de/alias/material/nanotechnologie/1191771

http://www.wissenschaft-online.de/artikel/855091

http://www.nanopartikel.info/cms

http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/ab/graphit_diamant

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben III

Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane

Basiskonzepte (Schwerpunkt):Basiskonzept Struktur – EigenschaftBasiskonzept Chemisches Gleichgewicht


Die Schülerinnen und Schüler können

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: in vorgegebenen Situationen chemische Probleme beschreiben, in Teilprobleme

zerlegen und dazu Fragestellungen angeben (E1). unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften einfache Experimente zielgerichtet

planen und durchführen und dabei mögliche Fehler betrachten (E4).

Kompetenzbereich Kommunikation: chemische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeu-

genden Argumenten begründen bzw. kritisieren (K4).

Kompetenzbereich Bewertung: in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit

chemischen Fragestellungen darstellen sowie mögliche Konfliktlösungen aufzei-gen (B3).

Möglichkeiten und Grenzen chemischer und anwendungsbezogener Problemlö-sungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaf-ten darstellen (B4).


Inhaltliche Schwerpunkte: (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen Gleichgewichtsreaktionen Stoffkreislauf in der Natur


14

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben III

Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung für die Ozeane Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte:

Stoffkreislauf in der Natur Gleichgewichtsreaktionen


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente K4 Argumentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen

Basiskonzepte (Schwerpunkt):Basiskonzept Struktur – EigenschaftBasiskonzept Chemisches Gleichgewicht


Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler ...

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Ab-sprachenDidaktisch-methodi-sche Anmerkungen

Kohlenstoffdioxid- Eigenschaften- Treibhauseffekt - Anthropogene

Emissionen- Reaktionsglei-

chungen- Umgang mit Grö-

ßengleichungen

unterscheiden zwischen dem natürlichenund dem anthropogen erzeugten Treib-hauseffekt und beschreiben ausgewählteUrsachen und ihre Folgen (E1).

Kartenabfrage Begriffe zum Thema Kohlenstoff-dioxid

Information Eigenschaften / Treibhauseffekt z.B. Zeitungsartikel

Berechnungen zur Bildung von CO2 aus Kohleund Treibstoffen (Alkane)

- Aufstellen von Reaktionsgleichungen- Berechnung des gebildeten CO2s- Vergleich mit rechtlichen Vorgaben- weltweite CO2-Emissionen

Information Aufnahme von CO2 u.a. durch dieOzeane

Der Einstieg dient zurAnknüpfung an dieVorkenntnisse ausder SI und anderenFächern

Implizite Wiederho-lung: Stoffmenge n, Masse m und molare Masse M

Löslichkeit von CO2 in führen qualitative Versuche unter vorgege- Schülerexperiment: Löslichkeit von CO2 in Was- Wiederholung der

15

Wasser - qualitativ- Bildung einer

sauren Lösung- quantitativ- Unvollständigkeit

der Reaktion- Umkehrbarkeit

bener Fragestellung durch und protokollie-ren die Beobachtungen (u.a. zur Untersu-chung der Eigenschaften organischer Ver-bindungen) (E2, E4).

dokumentieren Experimente in angemes-sener Fachsprache (u.a. zur Untersu-chung der Eigenschaften organischer Ver-bindungen, zur Einstellung einer Gleichge-wichtsreaktion, zu Stoffen und Reaktioneneines natürlichen Kreislaufes) (K1).

nutzen angeleitet und selbstständig che-miespezifische Tabellen und Nachschla-gewerke zur Planung und Auswertung vonExperimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2).

ser (qualitativ)

Aufstellen von Reaktionsgleichungen

Lehrervortrag: Löslichkeit von CO2 (quantitativ):- Löslichkeit von CO2 in g/l- Berechnung der zu erwartenden Oxon-iu-

mionen -Konzentration - Nutzung einer Tabelle zum erwarteten pH-

Wert - Vergleich mit dem tatsächlichen pH-Wert

Ergebnis:Unvollständigkeit der ablaufenden Reaktion

Lehrer-Experiment: Löslichkeit von CO2 bei Zu-gabe von Salzsäure bzw. NatronlaugeErgebnis: Umkehrbarkeit / Reversibilität der Reaktion

Stoffmengenkon-zen-tration c

Wiederholung: Kriteri-en für Versuchsproto-kolle

Vorgabe einer Tabellezum Zusammenhangvon pH-Wert undOxoniumionenkon-zentration

Chemisches Gleichge-wicht

- Definition- Beschreibung auf

Teilchenebene- Modellvorstellun-

gen

erläutern die Merkmale eines chemischenGleichgewichtszustands an ausgewähltenBeispielen (UF1).

beschreiben und erläutern das chemischeGleichgewicht mithilfe von Modellen (E6).

Lehrervortrag:Chemisches Gleichgewicht als allgemeines Prin-zip vieler chemischer Reaktionen, Definition

Arbeitsblatt:Umkehrbare Reaktionen auf Teilchenebeneggf. Simulation Modellexperiment: z.B. Stechheber-Versuch,KugelspielVergleichende Betrachtung:Chemisches Gleichgewicht auf der Teilchen-ebene, im Modell und in der Realität

Ozean und Gleichge-wichte

- Aufnahme CO2

formulieren Hypothesen zur Beeinflussungnatürlicher Stoffkreisläufe (u.a. Kohlen-stoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) (E3).

Wiederholung: CO2- Aufnahme in den Meeren Hier nur Prinzip vonLe Chatelier, keinMWG

16

- Einfluss der Bedingungen derOzeane auf die Löslichkeit von CO2

- Prinzip von Le Chatelier

- Kreisläufe

erläutern an ausgewählten Reaktionen dieBeeinflussung der Gleichgewichtslagedurch eine Konzentrationsänderung (bzw.Stoffmengenänderung), Temperatur-änderung (bzw. Zufuhr oder Entzug vonWärme) und Druckänderung (bzw. Volu-menänderung) (UF3).

formulieren Fragestellungen zum Problemdes Verbleibs und des Einflusses anthro-pogen erzeugten Kohlenstoffdioxids (u.a.im Meer) unter Einbezug von Gleichge-wichten (E1).

veranschaulichen chemische Reaktionenzum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislaufgrafisch oder durch Symbole (K3).

Schülerexperimente: Einfluss von Druck undTemperatur auf die Löslichkeit von CO2ggf. Einfluss des Salzgehalts auf die Löslichkeit

Beeinflussung von chemischen Gleichgewich-ten (Verallgemeinerung)Puzzlemethode: Einfluss von Druck, Temperaturund Konzentration auf Gleichgewichte, Vorhersa-gen Erarbeitung: Wo verbleibt das CO2 im Ozean?

Partnerarbeit: Physikalische/Biologische Kohlen-stoffpumpe

Arbeitsblatt: Graphische Darstellung des mari-nen Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs

Fakultativ:Mögliche Ergänzun-gen (auch zur indivi-duellen Förderung):- Tropfsteinhöhlen- Kalkkreislauf- Korallen

Klimawandel- Informationen in

den Medien- Möglichkeiten zur

Lösung desCO2-Problems

recherchieren Informationen (u.a. zumKohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) ausunterschiedlichen Quellen und strukturie-ren und hinterfragen die Aussagen der In-formationen (K2, K4).

beschreiben die Vorläufigkeit der Aussa-gen von Prognosen zum Klimawandel(E7).

beschreiben und bewerten die gesell-schaftliche Relevanz prognostizierter Fol-gen des anthropogenen Treibhauseffektes(B3).

zeigen Möglichkeiten und Chancen derVerminderung des Kohlenstoffdioxid-

Recherche- aktuelle Entwicklungen- Versauerung der Meere- Einfluss auf den Golfstrom/Nordatlan-

tik-strom

Podiumsdiskussion- Prognosen- Vorschläge zu Reduzierung von Emissio-

nen- Verwendung von CO2

Zusammenfassung: z.B. Film „Treibhaus Erde“aus der Reihe „Total Phänomenal“ des SWR

17

ausstoßes und der Speicherung des Koh-lenstoffdioxids auf und beziehen politischeund gesellschaftliche Argumente und ethi-sche Maßstäbe in ihre Bewertung ein (B3,B4).

Weitere Recherchen


Lerndiagnose: Stoffmenge und Molare MasseLeistungsbewertung:

Klausur, Schriftliche Übung zum Puzzle Beeinflussung von chemischen GleichgewichtenBeispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:Ausführliche Hintergrundinformationen und experimentelle Vorschläge zur Aufnahme von CO2 in den Ozeanen findet man z.B. unter:http://systemerde.ipn.uni-kiel.de/materialien_Sek2_2.htmlftp://ftp.rz.uni-kiel.de/pub/ipn/SystemErde/09_Begleittext_oL.pdfDie Max-Planck-Gesellschaft stellt in einigen Heften aktuelle Forschung zum Thema Kohlenstoffdioxid und Klima vor:http://www.maxwissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/Kohlenstoffkreislauf.htmlhttp://www.maxwissen.de//Fachwissen/show/0/Heft/Klimarekonstruktionhttp://www.maxwissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/Klimamodelle.htmlInformationen zum Film „Treibhaus Erde“:http://www.planet-schule.de/wissenspool/total-phaenomenal/inhalt/sendungen/treibhaus-erde.html

18

http://www.max-wissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/Klimamodelle.html

http://www.max-wissen.de//Fachwissen/show/0/Heft/Klimarekonstruktion

http://www.maxwissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/Kohlenstoffkreislauf.html

ftp://ftp.rz.uni-kiel.de/pub/ipn/SystemErde/09_Begleittext_oL.pdf

http://systemerde.ipn.uni-kiel.de/materialien_Sek2_2.html

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben IV:

Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt

Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Basiskonzept Energie



Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: ausgewählte Phänomene und Zusammenhänge erläutern und dabei Bezüge zu

übergeordneten Prinzipien, Gesetzen und Basiskonzepten der Chemie herstellen(UF1).

die Einordnung chemischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachlicheStrukturen begründen (UF3).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: zur Klärung chemischer Fragestellungen begründete Hypothesen formulieren und

Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben (E3). Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, da- raus qualitative und quan-

titative Zusammenhänge ableiten und diese in Form einfacher funktionaler Be-ziehungen beschreiben (E5).

Kompetenzbereich Kommunikation: Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten nach gegebenen

Strukturen dokumentieren und stimmig rekonstruieren, auch mit Unterstützung di-gitaler Werkzeuge (K1).


Inhaltliche Schwerpunkte: Gleichgewichtsreaktionen


19

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben IV

Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte:

Gleichgewichtsreaktionen

Zeitbedarf: 18 Std. a 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 – Wiedergabe UF3 – Systematisierung E3 – Hypothesen E5 – Auswertung K1 – Dokumentation

Basiskonzepte: Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Basiskonzept Energie

Sequenzierung inhaltlicherAspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche AbsprachenDidaktisch-methodischeAnmerkungen

Kalkentfernung- Reaktion von Kalk mit

Säuren- Beobachtungen eines

Reaktionsverlaufs- Reaktionsgeschwindig-

keit berechnen

planen quantitative Versuche (u.a. zurUntersuchung des zeitlichen Ablaufs ei-ner chemischen Reaktion), führen diesezielgerichtet durch und dokumentierendie Ergebnisse (E2, E4).

stellen für Reaktionen zur Untersu-chung der Reaktionsgeschwindigkeitden Stoffumsatz in Abhängigkeit vonder Zeit tabellarisch und graphsch dar(K1).

erläutern den Ablauf einer chemischenReaktion unter dem Aspekt der Ge-schwindigkeit und definieren die Reakti-onsgeschwindigkeit als Differenzenquo-tienten c/t (UF1).

Brainstorming: Kalkentfernung imHaushalt

Schülerversuch: Entfernung vonKalk mit Säuren

Ideen zur Untersuchung des zeitli-chen Verlaufs

Schülerexperiment:Planung, Durchführung und Auswer-tung eines entsprechenden Versuchs(z.B. Auffangen des Gases)

(Haus)aufgabe: Ermittlung von Reak-tionsgeschwindigkeiten an einem Bei-spiel

Anbindung an CO2-Kreislauf:Sedimentation

Wiederholung Stoffmenge

S. berechnen die Reaktions-geschwindigkeiten für ver-schiedene Zeitintervalle im Verlauf der Reaktion

Einfluss auf die Reaktionsge-schwindigkeit

- Einflussmöglichkeiten - Parameter (Konzentrati-

on, Temperatur, Zertei-lungsgrad)

- Kollisionshypothese- Geschwindigkeitsgesetz

für bimolekulare Reakti-on

- RGT-Regel

formulieren Hypothesen zum Einflussverschiedener Faktoren auf die Reakti-onsgeschwindigkeit und entwickelnVersuche zu deren Überprüfung (E3).

interpretieren den zeitlichen Ablauf che-mischer Reaktionen in Abhängigkeitvon verschiedenen Parametern (u.a.Oberfläche, Konzentration, Temperatur)(E5).

erklären den zeitlichen Ablauf chemi-scher Reaktionen auf der Basis einfa-cher Modelle auf molekularer Ebene(u.a. Stoßtheorie nur für Gase) (E6).

beschreiben und beurteilen Chancenund Grenzen der Beeinflussung der Re-aktionsgeschwindigkeit und des chemi-schen Gleichgewichts (B1).

Geht das auch schneller? Arbeitsteilige Schülerexperimente:Abhängigkeit der Reaktionsgeschwin-digkeit von der Konzentration, desZerteilungsgrades und der Tempera-tur

Lerntempoduett: Stoßtheorie, Deu-tung der Einflussmöglichkeiten

Erarbeitung: Einfaches Geschwin-digkeitsgesetz, Vorhersagen

Diskussion: RGT-Regel, Ungenauig-keit der Vorhersagen

ggf. Simulation

Einfluss der Temperatur- Ergänzung Kollisionshy-

pothese- Aktivierungsenergie- Katalyse

interpretieren ein einfaches Ener-gie-Reaktionsweg-Diagramm (E5, K3).

beschreiben und erläutern den Einflusseines Katalysators auf die Reaktionsge-schwindigkeit mithilfe vorgegebenergraphischer Darstellungen (UF1, UF3).

Wiederholung: Energie bei chemi-schen Reaktionen

Unterrichtsgespräch: Einführung derAktivierungsenergie

Schülerexperiment: Katalysatoren,z.B. bei der Zersetzung von Wasser-stoffperoxid

Film: Wilhelm Ostwald und die Katalyse (Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik)

Chemisches Gleichgewichtquantitativ

- Wiederholung Gleichge-wicht

- Hin- und Rückreaktion

formulieren für ausgewählte Gleichge-wichtsreaktionen das Massenwirkungs-gesetz (UF3).

interpretieren Gleichgewichtskonstan-

Arbeitsblatt: Von der Reaktionsge-schwindigkeit zum chemischenGleichgewicht

Lehrervortrag: Einführung des Mas-

21

- Massenwirkungsgesetz- Beispielreaktionen

ten in Bezug auf die Gleichgewichtsla-ge (UF4).

dokumentieren Experimente in ange-messener Fachsprache (u.a. zur Unter-suchung der Eigenschaften organischerVerbindungen, zur Einstellung einerGleichgewichtsreaktion, zu Stoffen undReaktionen eines natürlichen Kreislau-fes) ( K1).

beschreiben und beurteilen Chancenund Grenzen der Beeinflussung der Re-aktionsgeschwindigkeit und des chemi-schen Gleichgewichts (B1).

senwirkungsgesetzes

Übungsaufgaben

Trainingsaufgabe: Das Eisen-Thio-cyanat-Gleichgewicht (mit S-Experi-ment)


Protokolle, Auswertung TrainingsaufgabeLeistungsbewertung:

Klausur, Schriftliche Übung, mündliche Beiträge, Versuchsprotokolle

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben II

Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff

Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur – Eigenschaft, Basiskonzept Donator - Akzeptor



Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen chemische Konzepte aus-

wählen und anwenden und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterschei-den (UF2).

die Einordnung chemischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachlicheStrukturen begründen (UF3).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: kriteriengeleitet beobachten und erfassen und gewonnene Ergebnisse frei von ei-

genen Deutungen beschreiben (E2). unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften einfache Experimente zielgerichtet

planen und durchführen und dabei mögliche Fehler betrachten (E4).

Kompetenzbereich Kommunikation: in vorgegebenen Zusammenhängen selbstständig chemische und anwen-

dungs-bezogene Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellenbearbeiten (K 2).

chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerechtsowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fach-texten darstellen (K3).

Kompetenzbereich Bewertung: bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen Bewer-

tungskriterien angeben und begründet gewichten (B 1). für Bewertungen in chemischen und anwendungsbezogenen Zusammenhängen

kriteriengeleitet Argumente abwägen und einen begründeten Standpunkt bezie-hen (B 2).


Inhaltliche Schwerpunkte: Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen


23

Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben II

Kontext: Vom Alkohol zum AromastoffInhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und GleichgewichtsreaktionenInhaltliche Schwerpunkte: Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen

Zeitbedarf: 38 Std. a 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 – Wiedergabe UF2 – Auswahl UF3 – Systematisierung E2 – Wahrnehmung und Messung E4 – Untersuchungen und Experimente K2 – Recherche K3 – Präsentation B1 – Kriterien B2 – Entscheidungen

Basiskonzepte (Schwerpunkte): Basiskonzept Struktur-Eigenschaft Basiskonzept Donator-Akzeptor


Konkretisierte Kompetenzerwartungen des KernlehrplansDie Schülerinnen und Schüler...

Lehrmittel/ Materialien/ Metho-den

Verbindliche AbsprachenDidaktisch-methodische Anmerkun-gen

Wenn Wein umkippt

Oxidation von Ethanol zu Ethansäure

Aufstellung des Redox-schemas unter Verwen-dung von Oxidationszahlen

Regeln zum Aufstellen von Redoxschemata

erklären die Oxidationsreihen der Alkohole auf molekularer Ebene und ordnen den Ato-men Oxidationszahlen zu (UF2).

beschreiben Beobachtungen von Experi-menten zu Oxidationsreihen der Alkohole und interpretieren diese unter dem Aspekt des Donator-Akzeptor-Prinzips (E2, E6).

Test zur Eingangsdiagnose

Mind Map

Demonstration von zwei Fla-schen Wein, eine davon ist seit 2 Wochen geöffnet.

S-Exp.: pH Wert-Bestimmung, Geruch, Farbe von Wein und „um-gekipptem“ Wein

Anlage einer Mind Map, die im Laufe der Unterrichtssequenz erweitert wird.

Diagnose: Begriffe, die aus der S I be-kannt sein müssten: funktionelle Grup-pen, Hydroxylgruppe, intermolekulare Wechselwirkungen, Redoxreaktionen, Elektronendonator / -akzeptor, Elektro-negativität, Säure, saure Lösung.Nach Auswertung des Tests: Bereit-stellung von individuellem Förderma-

terial zur Wiederholung an entspre-chenden Stellen in der Unterrichtsse-quenz.

Alkohol im menschlichen Körper

Ethanal als Zwischenpro-dukt der Oxidation

Nachweis der Alkanale Biologische Wirkungen des

Alkohols Berechnung des Blutalko-

holgehaltes Alkotest mit dem Dräger-

röhrchen (fakultativ)

dokumentieren Experimente in angemesse-ner Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften orga-nischer Verbindungen, zur Einstellung einer Gleichgewichtsreaktion,zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislaufs). (K1)

zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Pro-dukte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Alkoho-le) und ihrer Anwendung auf, gewichten die-se und beziehen begründet Stellung zu de-ren Einsatz (B1, B2).

Concept-Map zum Arbeitsblatt: Wirkung von Alkohol

S-Exp.: Fehling- und Tollens-Pro-be

fakultativ: Film Historischer Alko-test

fakultativ:Niveaudifferenzierte Aufgabe zum Redoxschema der Alko-test-Reaktion

Wiederholung: Redoxreaktionen

Vertiefung möglich: Essigsäure- oder Milchsäuregärung.

Ordnung schaffen: Eintei-lung organischer Verbin-dungen in Stoffklassen

Alkane und Alkohole als Lösemittel Löslichkeit funktionelle Gruppe intermolekulare Wechsel-

wirkungen: van-der-Waals Ww. und Wasser-stoffbrücken

homologe Reihe und phy-sikalische Eigenschaften

Nomenklatur nach IUPAC Formelschreibweise: Ver-

nutzen bekannte Atom- und Bindungsmo-delle zur Beschreibung organischer Mo-le-kule und Kohlenstoffmodifikationen (E6).

benennen ausgewählte organische Ver-bindungen mithilfe der Regeln der sys-te-matischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3).

ordnen organische Verbindungen auf-grund ihrer funktionellen Gruppen in Stoff-klassen ein (UF3).

erklären an Verbindungen aus den Stoff-klassen der Alkane und Alkene das C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2).

S-Exp.: Löslichkeit von Alkoholen

und Alkanen in verschiede-nen Lösemitteln.

Arbeitspapiere: Nomenklaturregeln und

-übungen intermolekulare Wechselwir-

kungen.

Wiederholung: Elektronegativität, Atombau, Bindungslehre, intermole-kulare Wechselwirkungen

Fächerübergreifender Aspekt Bio-logie:Intermolekulare Wechselwirkungen sind Gegenstand der EF in Biologie( z.B. Proteinstrukturen).

25

hältnis-, Summen-, Struk-turformel

Verwendung ausgewähl-ter Alkohole

Alkanale, Alkanone und Carbonsäuren – Oxidati-onsprodukte der Alkanole Oxidation von Propanol Unterscheidung primärer,

sekundärer und tertiärer Alkanole durch ihre Oxi-dierbarkeit

Gerüst- und Positionsiso-merie am Bsp. der Propa-nole

Molekülmodelle Homologe Reihen der Al-

kanale, Alkanone und Carbonsäuren

Nomenklatur der Stoff-klassen und funktionellen Gruppen

Eigenschaften und Ver-wendungen

beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie (Ge-rüst-isomerie und Positionsisomerie) am Bei-spiel der Alkane und Alkohole.(UF1, UF3)

erläutern ausgewählte Eigenschaften or-ganischer Verbindungen mit Wechsel-wir-kungen zwischen den Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken, van-der-Waals-Kräf-te) (UF1, UF3).

beschreiben und visualisieren anhand ge-eigneter Anschauungsmodelle die Struktu-ren organischer Verbindungen (K3).

wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel,Summenformel, Strukturformel) (K3).

beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie (Ge-rüst-isomerie und Positionsisomerie) am Bei-spiel der Alkane und Alkohole.(UF1, UF3)

S-Exp.: Oxidation von Propanol mit

Kupferoxid Oxidationsfähigkeit von pri-

mären, sekundären und terti-ären Alkanolen, z.B. mit KM-nO4 .

Gruppenarbeit: Darstellung von Isomeren mit Molekülbaukästen.

S-Exp.: Lernzirkel Carbonsäuren.

Wiederholung: Säuren und saure Lösungen.

Künstlicher Wein?a) Aromen des Weins

Gaschromatographie zumNachweis der Aromastof-

erläutern die Grundlagen der Entstehung eines Gaschromatogramms und entneh-men diesem Informationen zur Identifizie-rung eines Stoffes (E5).

Film: Künstlich hergestellter Wein:Quarks und co (10.11.2009) ab 34. Minute

Der Film eignet sich als Einführung ins Thema künstlicher Wein und zur Vorbereitung der Diskussion über Vor- und Nachteile künstlicher Aro-men.

fe Aufbau und Funktion ei-

nes Gaschromatographen Identifikation der Aro-

ma-stoffe des Weins durch Auswertung von Gaschromatogrammen

Vor- und Nachteile künstli-cher Aromastoffe:Beurteilung der Verwendungvon Aromastoffen, z.B. von künstlichen Aromen in Jo-ghurt oder Käseersatz

Stoffklassen der Ester und Alkene: funktionelle Gruppen Stoffeigenschaften Struktur-Eigenschafts-be-

ziehungen

nutzen angeleitet und selbständig chemie-spezifische Tabellen und Nachschlage-werke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften. (K2).

beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigen-schaften wichtiger Vertreter der Stoffklas-sen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carb-onsäuren und Ester (UF2).

erklären an Verbindungen aus den Stoff-klassen der Alkane und Alkene das C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2).

analysieren Aussagen zu Produkten der organischen Chemie (u.a. aus der Wer-bung) im Hinblick auf ihren chemischen Sachverhalt und korrigieren unzutreffende Aussagen sachlich fundiert (K4).

zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Al-kohole) und ihrer Anwendung auf, gewich-ten diese und beziehen begründet Stel-lung zu deren Einsatz (B1, B2).

Gaschromatographie: Anima-tionVirtueller Gaschromatograph.

Arbeitsbblatt:Grundprinzip eines Gaschroma-topraphen: Aufbau und Arbeits-weiseGaschromatogramme von Weinaromen.

Diskussion („Fishbowl“):Vor- und Nachteile künstlicher Obstaromen in Joghurt, künstli-cher Käseersatz auf Pizza, etc..

Eine Alternative zur „Fishbowl“-Dis-kussion ist die Anwendung der Journalistenmethode

b) Synthese von Aromastof-fen

Estersynthese Vergleich der Löslichkeiten

der Edukte (Alkanol, Carb-

ordnen Veresterungsreaktionen dem Reak-tionstyp der Kondensationsreaktion begrün-det zu (UF1).

führen qualitative Versuche unter vorgege-bener Fragestellung durch und protokollie-ren die Beobachtungen (u.a. zur Untersu-

Experiment (L-Demonstration):Synthese von Essigsäureethyles-ter und Analyse der Produkte.

S-Exp.: (arbeitsteilig)Synthese von Aromastoffen (Fruchtestern).

Fächerübergreifender Aspekt Biolo-gie:

Veresterung von Aminosäuren zu Poly-peptiden in der EF.

27

onsäure) und Produkte (Es-ter, Wasser)

Veresterung als unvollstän-dige Reaktion

chung der Eigenschaften organischer Ver-bindungen) (E2, E4).

stellen anhand von Strukturformeln Vermu-tungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experi-mente zur Überprüfung vor (E3).

Gruppenarbeit:Darstellung der Edukte und Pro-dukte der Estersynthese mit Mole-külbaukästen.

Eigenschaften, Strukturen und Verwendungen organi-scher Stoffe

recherchieren angeleitet und unter vorge-gebenen Fragestellungen die Eigenschaf-ten und Verwendungen ausgewählter Stof-fe und präsentieren die Rechercheergeb-nisse adressatengerecht (K2,K3).

beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaf-ten wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäurenund Ester (UF2).

Recherche und Präsentation(als Wiki, Poster oder Kurzvor-trag):

Eigenschaften und Verwendung organischer Stoffe.

Bei den Ausarbeitungen soll die Viel-falt der Verwendungsmöglich-keiten von organischen Stoffen unter Bezug-nahme auf deren funktionelle Grup-pen und Stoffeigenschaften darge-stellt werden. Mögliche Themen: Ester als Lösemittel für Klebstoffe und Lacke.Aromastoffe (Aldehyde und Alkoho-le) und Riechvorgang;Carbonsäuren: Antioxidantien (Kon-servierungsstoffe)Weinaromen: Abhängigkeit von Reb-sorte oder Anbaugebiet.Terpene (Alkene) als sekundäre Pflan-zenstoffe

Fakultativ: Herstellung eines Parfums Duftpyramide Duftkreis Extraktionsverfahren

führen qualitative Versuche unter vorgege-bener Fragestellung durch und protokollie-ren die Beobachtungen (u.a. zur Untersu-chung der Eigenschaften organischer Ver-bindungen) (E2, E4).

Filmausschnitt: „Das Parfum“

S-Exp. zur Extraktion von Aroma-stoffen

Ggf. Exkursion ins Duftlabor

Diagnose von Schülerkonzepten: Eingangsdiagnose, Versuchsprotokolle

Leistungsbewertung: C-Map, Protokolle, Präsentationen, schriftliche Übungen

Hinweise:

Internetquelle zum Download von frei erhältlichen Programmen zur Erstellung von Mind- und Concept Mapps:http://www.lehrer-online.de/mindmanager-smart.phphttp://cmap.ihmc.us/download/Material zur Wirkung von Alkohol auf den menschlichen Körper: www.suchtschweiz.ch/fileadmin/user_upload/.../alkohol_koerper.pdfFilm zum historischen Alkotest der Polizei (Drägerröhrchen):http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/16/oc/alkoholtest/alkoholtest.vlu/Page/vsc/de/ch/16/oc/alkoholtest/02_kaliumdichromatoxidatio-n.vscml.htmlFilm zur künstlichen Herstellung von Wein und zur Verwendung künstlich hergestellter Aromen in Lebensmitteln, z.B. in Fruchtjoghurt:http://medien.wdr.de/m/1257883200/quarks/wdr_fernsehen_quarks_und_co_20091110.mp4 Animation zur Handhabung eines Gaschromotographen: Virtueller Gaschromatograph: http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/3/anc/croma/virtuell_gc1.vlu.html

Gaschromatogramme von Weinaromen und weitere Informationen zu Aromastoffen in Wein:http://www.forschung-frankfurt.uni-frankfurt.de/36050169/Aromaforschung_8-15.pdfhttp://www.analytik-news.de/Fachartikel/Volltext/shimadzu12.pdfhttp://www.lwg.bayern.de/analytik/wein_getraenke/32962/linkurl_2.pdf

Journalistenmethode zur Bewertung der Verwendung von Moschusduftstoffen in Kosmetika:http://www.idn.uni-bremen.de/chemiedidaktik/material/Journalistenmethode%20Moschusduftstoffe.pdf

29

http://www.idn.uni-bremen.de/chemiedidaktik/material/Journalistenmethode%20Moschusduftstoffe.pdf

http://www.lwg.bayern.de/analytik/wein_getraenke/32962/linkurl_2.pdf

http://www.analytik-news.de/Fachartikel/Volltext/shimadzu12.pdf

http://www.forschung-frankfurt.uni-frankfurt.de/36050169/Aromaforschung_8-15.pdf

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/3/anc/croma/virtuell_gc1.vlu.html

http://medien.wdr.de/m/1257883200/quarks/wdr_fernsehen_quarks_und_co_20091110.mp4

http://www.suchtschweiz.ch/fileadmin/user_upload/.../alkohol_koerper.pdf

2.1.3 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase GK

Q1/2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben V

Kontext: Säurenund Basen in All-tagsstoffen und de-ren Einflüsse aufdie UmweltInhaltsfeld: Inhaltliche Schwerpunk-te:Eigenschaften und Struk-turen von Säuren und Ba-sen

Konzentrationsbestim-mung von Säuren undBasen durch Titration

Zeitbedarf:

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:UF1 WiedergabeUF2 AuswahlUF3 SystematisierungE1 Probleme und FragestellungenE2 Wahrnehmung und MessungE4 Untersuchungen und ExperimenteE5 AuswertungK1 DokumentationK2 RechercheB1 Kriterien

Basiskonzept (Schwerpunkt): Struktur-EigenschaftChemisches GleichgewichtDonator-Akzeptor

Sequenzierung inhalt-licher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen desKernlehrplans

Die Schülerinnen undSchüler ….

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Säuren als Pro-tonendonatoren

Basen als Proto-nenakzeptoren

Protolyse und Protolyseschritte

Protolysegleich-gewichte von Salzen in Was-ser

Identifizieren Säuren undBasen in Produkten desAlltags und beschreibendiese mit Hilfe des Säu-re-Base-Konzeptes vonBronsted (UF1, UF3)zeigen an Protolysereak-tionen auf, wie sich derSäure-Base-Begriffdurch das Konzept vonBronsted verändert hat(E6, E7)erklären das Phänomender elektrischen Leitfä-higkeit in wässrigen Lö-sungen mit dem Vorlie-

Experiment:Einleiten von HCl-Gas und NH3-Gas in Wasser (Indikator / Leitfähigkeit)

Übung mit ein- und mehrprotonigen Säuren

Experiment:Lösen verschiedener Salze in Wasser mit Indikator

31

gen frei beweglicher Io-nen (E6)stellen eine Säure-Base-Reaktion in einem Reak-tionsschema dar und er-klären daran das Dona-tor-Akzeptor-Prinzip (K1,K3)recherchieren zu Alltags-produkten in denen Säu-ren und Basen enthaltensind, und diskutieren un-terschiedliche Aussagenzu deren Verwendungadressatengerecht (K2,K4)beurteilen den Einsatz,die Wirksamkeit und dasGefahrenpotenzial vonSäuren und Basen in All-tagsprodukten (B1, B2)

Titration mit Endpunktbestim-mung (Indikator)

Planen Experimente zurBestimmung der Kon-zentration von Säurenund Basen in Alltagspro-dukten bzw. Proben ausder Umwelt angeleitetund selbstständig. (E1,E3)erläutern das Verfahreneiner Säure-Base-Titrati-on mit Endpunktbestim-mung über einen Indika-tor und führen diesenzielgerichtet durch undwerten sie aus. (E3, E4,E5)bewerten durch eigeneExperimente gewonneneAnalyseergebnisse zuSäure-Base-Reaktionenim Hinblick auf ihre Aus-sagekraft (u. a. Nennenund gewichten von Feh-lerquellen) (E4, E5)bewerten die Qualitätvon Produkten und Um-weltparametern auf der

Titration von Essigsäure und Essigessenz

Titration von Schwefelsäure

32

Grundlage von Analy-seergebnisse zu Säure-Base-Reaktionen (B1)

Einführung pH-WertStarke und schwacheSäurenAutoprotolyse des Was-sers

Interpretieren Protolysenals Gleichgewichtsreakti-onen und beschreibendas Gleichgewicht unterNutzung des Ks-Wertes.(UF2, UF3)erläutern die Autoproto-lyse und das Ionenpro-dukt des Wassers (UF1)berechnen pH-Wertewässriger Lösungenstarker Säuren und star-ker Basen (Hydroxide)(UF2)klassifizieren Säuren mitHilfe von Ks-Werten undpKs-Werten (UF3)berechnen pH-Wertewässriger Lösungenschwacher, einprotonigerSäuren mit Hilfe desMWG. (UF2)machen Vorhersagen zuSäure-Base-Reaktionenanhand von Ks- undpKs-Werten (E3)erklären fachsprachlichangemessen und mit Hil-fe von Reaktionsglei-chungen den Unter-schied zwischen einerschwachen und einestarken Säure unter Ein-beziehung des Gleichge-wichtkonzepts (K3)beurteilen den Einsatz,die Wirksamkeit und dasGefahrenpotenzial von

Experimente:Verdünnungsreihe von Salzsäure mit pH-Wertmessung

Vergleich: Verdünnungsreihe mit Ethansäure

Vergleich: Vollständige und unvollständige Protolyse

pH7 bei „neutralem“ Wasser? Woher kommen die Hydronium-Ionen

pH-Berechnung einprotoniger Säuren

33

Säuren und Basen in All-tagsprodukten (B1, B2)

Leitfähigkeitstitration Planen Experimente zurBestimmung der Kon-zentration von Säurenund Basen in Alltagspro-dukten bzw. Proben ausder Umwelt angeleitetund selbstständig. (E1,E3)erklären das Phänomender elektrischen Leitfä-higkeit in wässrigen Lö-sungen mit dem Vorlie-gen frei beweglicher Io-nen (E6)beschreiben das Verfah-ren einer Leitfähigkeitsti-tration (als Messgrößegenügt die Stromstärke)zur Konzentrationsbe-stimmung von Säurenbzw. Basen in Probenaus Alltagsproduktenoder der Umwelt undwerten vorhandeneMessdaten aus (E2, E4,E5)bewerten durch eigeneExperimente gewonneneAnalyseergebnisse zuSäure-Base-Reaktionenim Hinblick auf ihre Aus-sagekraft (u. a. Nennenund gewichten von Feh-lerquellen) (E4, E5)dokumentieren die Er-gebnisse einer Leitfähig-keitstitration mit Hilfegraphischer Darstellun-

Experiment:Titration Salzsäure gegen Natronlauge mit Leitfähigkeitsmesser(Das Experiment funktioniert meist nicht, weshalb es nur theoretisch betrachtet wird.)

34

gen (K1)bewerten die Qualitätvon Produkten und Um-weltparametern auf derGrundlage von Analy-seergebnisse zu Säure-Base-Reaktionen (B1)

Diagnose von Schülerkon-zepten:Leistungsbewertung:Klausur, Präsentation der

Gruppenergebnisse

Klausur Präsentation von Gruppenergebnissen ggf. Versuchsprotokolle

35

Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben VIKontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle

Basiskonzepte (Schwerpunkt):Basiskonzept Donator-AkzeptorBasiskonzept Energie



Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: zur Lösung chemischer Probleme zielführende Definitionen, Konzepte

sowie funktionale Beziehungen zwischen chemischen Größen ange-messen und begründet auswählen (UF2).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathe-

matischen Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationenchemische Prozesse erklären oder vorhersagen (E6).

bedeutende naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Ver-änderungen in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kultu-rellen Entwicklung darstellen (E7).

Kompetenzbereich Kommunikation: bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoreti-

schen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachspracheund fachübliche Darstellungsweisen verwenden (K1).

sich mit anderen über chemische Sachverhalte und Erkenntnisse kri-tisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurtei-lungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen (K4).

Kompetenzbereich Bewertung: fachliche, wirtschaftlich-politische und ethische Maßstäbe bei Bewer-

tungen von naturwissenschaftlich-technischen Sachverhalten unter-scheiden und angeben (B1).

an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründenkontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicherForschung aufzeigen und ethisch bewerten (B3).


36

Inhaltliche Schwerpunkte: Mobile Energiequellen Elektrochemische Gewinnung von Stoffen


37

Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben VI

Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur BrennstoffzelleInhaltsfeld: ElektrochemieInhaltliche Schwerpunkte:

Elektrochemische Gewinnung von Stoffen Mobile Energiequellen


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl E6 Modelle E7 Vernetzung K1 Dokumentation K4 Argumentation B1 Kriterien B3 Werte und Normen

Basiskonzepte (Schwerpunkte): Basiskonzept Donator-AkzeptorBasiskonzept Energie


Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …


Woher bekommt das Brennstoffzellen-Auto den Wasserstoff, seinen Brenn-stoff?

ElektrolyseZersetzungsspannungÜberspannung

beschreiben und erklärenVorgänge bei einer Elek-trolyse (u.a. von Elektro-lyten in wässrigen Lösun-gen) (UF1, UF3).

deuten die Reaktionen einer Elektrolyse als Um-

Bild eines mit Wasserstoff betriebenen Brennstoff-zellenautos oder Einsatz einer Filmsequenz zum Betrieb eines mit Wasserstoff betriebenen Brenn-stoffzellenautos

Demonstrationsexperiment zur Elektrolyse von angesäuertem WasserBeschreibung und Deutung der Versuchsbeob-achtungen- Redoxreaktion- endotherme Reaktion

kehr der Reaktionen ei-ner galvanischen Zelle (UF4).

erläutern die bei der Elektrolyse notwendige Zersetzungsspannung unter Berücksichtigung des Phänomens der Überspannung (UF2).

erweitern die Vorstellung von Redoxreaktionen, in-dem sie Oxidationen/Re-duktionen auf der Teil-chenebene als Elektro-nen-Donator-Akzep-tor-Reaktionen interpre-tieren (E6, E7).

- Einsatz von elektrischer Energie: W = U*I*t

Schüler- oder Lehrerexperiment zur Zersetzungs-spannungDie Zersetzungsspannung ergibt sich aus der Diffe-renz der Abscheidungspotentiale. Das Abschei-dungspotential an einer Elektrode ergibt sich aus derSumme des Redoxpotentials und dem Überpotenti-al.

Wie viel elektrische Ener-gie benötigt man zur Ge-winnung einer Wasser-stoffportion?

Quantitative ElektrolyseFaraday-Gesetze

erläutern und berechnen mit den Faraday-Geset-zen Stoff- und Energie-umsätze bei elektroche-mischen Prozessen (UF2).

dokumentieren Versuchezum Aufbau von galvani-schen Zellen und Elek-tro-lysezellen übersicht-lich und nachvollziehbar (K1).

Schülerexperimente oder Lehrerdemon-strationsexperimente zurUntersuchung der Elektrolyse in Abhängigkeit von der Stromstärke und der Zeit.Formulierung der Gesetzmäßigkeit: n I*t

LehrervortragFormulierung der Faraday-Gesetze / des Fara-day-GesetzesBeispiele zur Verdeutlichung der Berücksichtigung der IonenladungEinführung der Faraday-Konstante, Formulierung des 2. Faraday`schen Gesetzes

39

erläutern und beurteilen die elektrolytische Ge-winnung eines Stoffes aus ökonomischer und ökologischer Perspektive(B1, B3).

Aufgabenstellung zur Gewinnung von Wasser-stoff und Umgang mit Größengleichungen zur Berechnung der elektrischen Energie, die zur Ge-winnung von z.B. 1 m3 Wasserstoff notwendig ist.Zunächst eine Grundaufgabe; Vertiefung und Diffe-renzierung mithilfe weiterer Aufgaben

Diskussion: Wasserstoffgewinnung unter ökologi-schen und ökonomischen Aspekten

Wie funktioniert eine Was-serstoff-Sauerstoff-Brenn-stoffzelle?Aufbau einer Wasser-stoff-Sauerstoff-Brennstoff-zelle

Vergleich einer Brennstoff-zelle mit einer Batterie und einem Akkumulator

erläutern die Umwand-lung von chemischerEnergie in elektrischeEnergie und deren Um-kehrung (E6).

stellen Oxidation und Re-duktion als Teilreaktio-nen und die Redoxreakti-on als Gesamtreaktion übersichtlich dar und be-schreiben und erläutern

Beschreibung und Erläuterung einer schemati-schen Darstellung einer Polymermembran-Brenn-stoffzelleSpannung eines Brennstoffzellen-Stapels (Stacks)Herausarbeitung der Redoxreaktionen

die Reaktionen fach-sprachlich korrekt (K3).

Antrieb eines Kraftfahr-zeugs heute und in der Zu-kunftVergleich einer Brennstoff-zelle mit einer Batterie undeinem Akkumulator

Verbrennung von Kohlen-wasserstoffen, Ethanol/Me-thanol, Wasserstoff

argumentieren fachlichkorrekt und folgerichtigüber Vorzüge und Nach-teile unterschiedlichermobiler Energiequellenund wählen dazu gezieltInformationen aus (K4).

vergleichen und bewer-ten innovative und her-kömmliche elektrochemi-sche Energiequellen (u.a. Wasserstoff-Brenn-stoffzelle) (B1).

Expertendiskussion zur vergleichenden Betrach-tung von verschiedenen Brennstoffen (Benzin, Die-sel, Erdgas) und Energiespeichersystemen (Akku-mulatoren, Brennstoffzellen) eines Kraftfahrzeugesmögliche Aspekte: Gewinnung der Brennstoffe, Ak-kumulatoren, Brennstoffzellen, Reichweite mit einer Tankfüllung bzw. Ladung, Anschaffungskosten, Be-triebskosten, Umweltbelastung


Selbstüberprüfung zum Umgang mit Begriffen und Größen zur Energie und Elektrizitätslehre und zu den Grundlagen der vorange-gangenen Unterrichtsreihe (galvanische Zelle, Spannungsreihe, Redoxreaktionen)

Leistungsbewertung: Schriftliche Übung zu den Faraday-Gesetzen / zum Faraday-Gesetz, Auswertung von Experimenten, Diskussionsbeiträge Klausuren/ Facharbeit …

Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:Interessant ist die Abbildung von einem Brennstoffzellen-Bus mit Beschriftung, die z.B. auf „Null-Emissionen“ hinweist, z.B. http://www.-brennstoffzellenbus.de/bus/. Im Internet sind auch animierte Darstellungen zu den chemischen Reaktionen, in vereinfachter Form, in einer Brennstoffzelle zu finden, z.B. h ttp://www.brennstoffzellenbus.de/bzelle/index.html.Die Chance der Energiespeicherung durch die Wasserstoffgewinnung mithilfe der Nutzung überschüssigen elektrischen Stroms aus Solar-und Windkraftanlagen wird dargestellt in http://www.siemens.com/innovation/apps/pof_microsite/_pof-spring-2012/_html_de/elektroly-se.html.Ein Vergleich der alkalischen Elektrolyse und der der Elektrolyse mir einer PEM-Zelle wird ausführlich beschrieben in http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Workshopbaende/ws2007/ws2007_07.pdf.Sehr ergiebige Quelle zu vielen Informationen über die Wasserstoffenergiewirtschaft, Brennstoffzellen und ihre Eigenschaften http://www.-

41

http://www.diebrennstoffzelle.de/

http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Workshopbaende/ws2007/ws2007_07.pdf

http://www.siemens.com/innovation/apps/pof_microsite/_pof-spring-2012/_html_de/elektrolyse.html

http://www.siemens.com/innovation/apps/pof_microsite/_pof-spring-2012/_html_de/elektrolyse.html

http://www.brennstoffzellenbus.de/bzelle/index.html

http://www.brennstoffzellenbus.de/bus/

http://www.brennstoffzellenbus.de/bus/

diebrennstoffzelle.de.

http://www.diebrennstoffzelle.de/

Q 1 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VII

Kontext: Korrosion vernichtet Werte - Wie entsteht elektrochemische Korrosion?

Basiskonzepte (Schwerpunkt):Basiskonzept Donator-AkzeptorBasiskonzept Chemisches Gleichgewicht



Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten

Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern (UF1). chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und

strukturieren (UF3).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen

Modellierungen, Gedankenexperimeten und Simulationen chemische Prozesse er-klären oder vorhersagen (E6).

Kompetenzbereich Bewertung: Auseinandersetzungen und Kontroversen zu chemischen und anwendungsbezo-

genen Problemen differenziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und ei-gene Standpunkte auf der Basis von Sachargumenten vertreten (B2)


Inhaltlicher Schwerpunkt: - Korrosion


43

Q 1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben V

Kontext: Korrosion vernichtet Werte – Wie entsteht elektrochemische Korrosion?Inhaltsfeld: ElektrochemieInhaltlicher Schwerpunkt:

Korrosion

Zeitbedarf: 6 Stunden à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E6 Modelle B2 Entscheidungen

Basiskonzepte (Schwerpunkte): Basiskonzept Donator-Akzeptor Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht


Konkretisierte Kompetenzerwartungen des KernlehrplansDie Schülerinnen und Schüler …


Korrosion vernichtet Werte

diskutieren Folgen von Korrosionsvorgän-gen unter ökologischen und ökonomischenAspekten (B2).

Abbildungen zu Korrosionsschäden [1] der Materialproben mit Kor-rosionsmerkmalen

Sammlung von Kenntnissen und Vorerfahrungen zur Korrosion

Kosten durch KorrosionsschädenWie kommt es zur Kor-rosion? LokalelementRosten von Eisen:

Sauerstoffkorrosion und Säurekorrosion

erläutern elektrochemische Korrosionsvor-gänge (UF1, UF3).

erweitern die Vorstellung von Redoxreakti-onen, indem sie Oxidationen/Reduktionen auf der Teilchenebene als Elektronen-Do-nator-Akzeptor-Reaktionen interpretieren (E6, E7).

stellen Oxidation und Reduktion als Teilre-aktionen und die Redoxreaktion als Ge-samtreaktion übersichtlich dar und be-schreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3).

Experimente:Säurekorrosion von Zink mit und ohne Berührung durch Kupfer Schülerexperimente:Nachweis von Eisen(II)-Ionen und Hydroxid-Ionen bei der Sauerstoff-korrosion von Eisen

Wirtschaftliche und diskutieren Folgen von Korrosionsvorgän- Schülervortrag: Aktuelles Beispiel von Korrosionsschäden mit einem

ökologische Folgen von Korrosion

gen unter ökologischen und ökonomischenAspekten (B2).

lokalen Bezug

Diskussion: Ursachen und Folgen von Korrosionsvorgängen

45

Leistungsbewertung: Auswertung der Experimente Schülervortrag Multiple-Choice-TestHinweise auf eine Auswahl weiterführender Materialien und Informationen:1. www.korrosion-online.de

Umfangreiches Informations- und Lernangebot rund um das Thema Korrosion und Korrosionsschutz mit vielen und interessanten Abbildungen.

2. http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/korrosion/korrosion.htmBeschreibung von Erscheinungsformen der Korrosion, Experimente und Maßnahmen zum Korrosionsschutz.

3. Film: Korrosion und Korrosionsschutz (FWU: 420 2018): Tricksequenzen zu den Vorgängen bei der Korrosion und Rostschutzverfahren.

Q1 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VIII

Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum Anwendungsprodukt

Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur – EigenschaftBasiskonzept Chemisches GleichgewichtBasiskonzept Energie



Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren (UF3).

http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/korrosion/korrosion.htm

http://www.korrosion-online.de/

Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen Vorgängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemi -schen Wissens erschließen und aufzeigen (UF4).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: mit Bezug auf Theorien, Konzepte, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ih-

rer Überprüfung ableiten (E3). Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien einschließ-

lich der Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).

Kompetenzbereich Kommunikation: chemische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressaten-

gerecht präsentieren (K3).

Kompetenzbereich Bewertung: an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftli -

cher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten (B3).


Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswege


47

Q1 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VIII

Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum AnwendungsproduktInhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und FarbstoffeInhaltliche Schwerpunkte:

Organische Verbindungen und Reaktionswege


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente K3 Präsentation B3 Werte und Normen

Basiskonzepte (Schwerpunkte): Basiskonzept Struktur-Eigenschaft, Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht, Basiskonzept Energie


Konkretisierte Kompetenzer-wartungen des Kernlehr-plansDie Schülerinnen und Schüler…

Lehrmittel/ Materialien/Methoden

Verbindliche AbsprachenDidaktisch-methodische Anmerkungen

Erdöl, ein Gemisch vielfälti-ger KohlenwasserstoffeStoffklassen und Reaktions-

typen zwischenmolekulare Wech-

selwirkungenStoffklassen homologe ReiheDestillationCracken

erklären Stoffeigenschaften mitzwischenmolekularen Wech-selwirkungen (u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräf-te, Wasserstoffbrücken) (UF3, UF4).

verknüpfen Reaktionen zu Re-aktionsfolgen und Reaktions-wegen zur gezielten Herstel-lung eines erwünschten Pro-duktes (UF2, UF4).

Demonstration von Erdölund Erdölprodukten: Erdöl,Teer, Paraffin, Heizöl, Die-sel, Superbenzin, SuperE10, Schwefel

Film: Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus Erdöl Die fraktionierende Destil-lation

Arbeitsblatt mit Destillati-

Thema: Vom Erdöl zum Superbenzin – Kartenab-frage vor Themenformulierung

Selbstständige Auswertung des Films mithilfe des Arbeitsblattes; mündliche Darstellung der Destilla-tion, Klärung des Begriffs FraktionWdhg.: Summenformel, Strukturformel, Nomen-klatur; Stoffklassen: Alkane, Cycloalkane, Alkene, Cycloalkene, Alkine, Aromaten (ohne Erklärung der Mesomerie), Nutzung des eingeführten Schul-buchs

Die Karten zu den Arbeitstakten müssen ausge-

48

erklären Stoffeigenschaften und Reaktionsverhalten mit dem Einfluss der jeweiligen funktionellen Gruppen und sa-gen Stoffeigenschaften voraus (UF1).

erläutern die Planung einer Synthese ausgewählter organi-scher Verbindungen sowohl im niedermolekularen als auch im makromolekularen Bereich (E4).

verwenden geeignete graphi-sche Darstellungen bei der Er-läuterung von Reaktionswegen und Reaktionsfolgen (K1, K3).

erläutern und bewerten den Einsatz von Erdöl und nach-wachsenden Rohstoffen für dieHerstellung von Produkten des Alltags und der Technik (B3).

onsturm

Arbeitsblätter zur Vielfalt der Kohlenwasserstoffe (Einzelarbeit, Korrektur in Partnerarbeit)

Film: Verbrennung von Kohlenwasserstoffen im Otto- und DieselmotorArbeitsblatt mit Darstel-lung der Takte

Grafik zur Zusammenset-zung von Erdölen und zumBedarf der ProdukteDemonstrationsexperi-ment zum Cracken Kraft-fahrzeugbenzin – Verbren-nung und Veredelung (Cra-cken, Reformieren)

schnitten und in die Chemiemappe eingeklebt werden, die Takte sind zutreffend zu beschriften,intensives Einüben der Beschreibung und Erläute-rung der Grafik

Benzin aus der Erdöldestillation genügt dem An-spruch der heutigen Motoren nichtEinführung der Octanzahl, Wiederaufgreifen der Stoffklassen

Versuchsskizze, Beschreibung und weitgehend selbstständige Auswertung

Wege zum gewünschten Produktelektrophile AdditionSubstitution

formulieren Reaktionsschritte einer elektrophile Addition und erläutern diese (UF1).

verknüpfen Reaktionen zu Re-aktionsfolgen und Reaktions-wegen zur gezielten Herstel-lung eines erwünschten Pro-

Aufgabe zur Synthese des Antiklopfmittels MTBE: Erhöhen der Klopffestigkeitdurch MTBE (ETBE)Säurekatalysierte elektro-phile Addition von Metha-

Übungsbeispiel um Sicherheit im Umgang mit komplexen Aufgabenstellungen zu gewinnen, Ein-zelarbeit betonen

Einfluss des I-Effektes herausstellen, Lösen der Aufgabe in Partnerarbeit

49

duktes (UF2, UF4).

klassifizieren organische Reak-tionen als Substitutionen, Addi-tionen, Eliminierungen und Kondensationen (UF3).

schätzen das Reaktionsverhal-ten organischer Verbindungen aus den Molekülstrukturen ab (u.a. I-Effekt, sterischer Effekt) (E3).

verwenden geeignete graphi-sche Darstellungen bei der Er-läuterung von Reaktionswegenund Reaktionsfolgen (K1, K3).

nol an 2-Methylpropen (Ad-dition von Ethanol an 2-Methylpropen)

Übungsaufgabe zur Re-aktion von Propen mit Wasser mithilfe einer Säu-reAbfassen eines Textes zur Beschreibung und Er-läuterung der Reaktions-schritte


Selbstüberprüfung zu Vorstellungen und Kenntnissen zu „Energieträgern“Leistungsbewertung:

Darstellen eines chemischen Sachverhalts, Aufstellen von Reaktionsschritten, Beschreibung und Erläuterung von Reaktionsschritten schriftliche Übung Klausuren/Facharbeit ...

Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:Eine leicht verständliche Darstellung in 15 Minuten zu Aspekten der Entstehung des Erdöls, Suche nach Erdöl, Verarbeitung des Erdöls, Arbeit auf einer Erdölplattform und einer Havarie eines Erdöltankers findet man im Film „Multitalent Erdöl“ des Schulfernsehens (Planet Schule): http://ww-w.planet-schule.de/sf/php/02_sen01.php?sendung=6901.In 6 Kurzfilmen werden auf der Video-DVD (4602475) „Erdölverarbeitung“ die Aspekte: 1. Atmosphärische Destillation (6:30 Min.), 2. Vakuumdestil-lation (2:10 Min.), 3. Cracken (5:20 Min.), 4. Entschwefelung (6:30 Min.), 5. Benzinveredlung (6:30 Min.), 6. Schmierölverarbeitung (3:50 Min.) be-handelt.In der Video-DVD „Der Viertakt-Ottomotor“ (4605559) wird in den ersten 8 Minuten das Funktionsprinzip des Motors veranschaulicht. In der Video-DVD „Der Viertakt-Dieselmotor (4605560) wird in den ersten 8 Minuten das Funktionsprinzip dieses Motors veranschaulicht.Zur Umweltrelevanz des Stoffes Methyltertiärbutylether (MTBE) unter besonderer Berücksichtigung des Gewässerschutzes finden sich Informatio-

50

http://www.planet-schule.de/sf/php/02_sen01.php?sendung=6901

http://www.planet-schule.de/sf/php/02_sen01.php?sendung=6901

nen des Umwelt Bundesamtes in: http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/grundwasser/mtbe.htm. Die Seite einthält auch eine Ta-belle zum MTBE-Anteil in verschiedenen Benzinsorten.Zum Einsatz von ETBE findet man Informationen auf: http://www.aral.de/aral/sectiongenericarticle.do?categoryId=9011811&contentId=7022567.

Eine kurze Simulation der Bromierung von Ethen mit Untertexten ist dargestellt in: http://www.chemiekiste.de/Chemiebox/Bromadd.htm.

51

http://www.chemiekiste.de/Chemiebox/Bromadd.htm

http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/grundwasser/mtbe.htm

Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben IX

Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen

Basiskonzepte (Schwerpunkt):Basiskonzept Struktur – Eigenschaft Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:


Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: zur Lösung chemischer Probleme zielführende Definitionen, Konzepte sowie

funktionale Beziehungen zwischen chemischen Größen angemessen und be-gründet auswählen (UF2).

Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen Vor-gängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemischen Wissens erschließenund aufzeigen (UF4).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: mit Bezug auf Theorien, Konzepte, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive

Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten(E3).

Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogenunter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien einschließlich der Sicherheitsvor-schriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).

Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogenunter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien durchführen oder deren Durchfüh-rung beschreiben (E5).

Kompetenzbereich Kommunikation: chemische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsan-

gemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren(K3).

Kompetenzbereich Bewertung: an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse

Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigenund ethisch bewerten (B3).


Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswege Organische Werkstoffe


52

Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben IX

Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen Inhaltsfeld 4: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswege Organische Werkstoffe


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung K3 Präsentation B3 Werte und Normen

Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur – Eigenschaft


Konkretisierte Kompetenzerwartungendes KernlehrplansäDie Schülerinnen und Schüler ….

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche AbsprachenDidaktisch-methodische An-merkungen

Die Vielfalt der Kunst-stoffe im Alltag:Eigenschaften und Ver-wendung

Eigenschaften von makromolekularen Verbindungen

Thermoplaste Duromere Elastomere

zwischenmolekulare

erläutern die Eigenschaften von Polymeren aufgrund der molekularen Strukturen (u.a. Kettenlänge, Vernetzungsgrad) und erklären ihre praktische Verwendung (UF2, UF4).

untersuchen Kunststoffe auf ihre Eigenschaf-ten, planen dafür zielgerichtete Experimente (u.a. zum thermischen Verhalten), führen die-se durch und werten sie aus (E1, E2, E4, E5).

ermitteln Eigenschaften von organischen Werkstoffen und erklären diese anhand der Struktur (u.a. Thermoplaste, Elastomere und

Demonstration:Plastiktüte, PET-Flasche, Joghurtbe-cher, Schaumstoff, Gehäuse eines Elektrogeräts (Duromer)

S-Exp.: thermische u. a. Eigenschaf-ten von Kunststoffproben

Eingangstest: intermolekulare Wechselwirkungen, funktionelle Gruppen, Veresterung

Materialien:

Ausgehend von Kunststoffen inAlltagsprodukten werden derenEigenschaften und Verwendun-gen erläutert.Thermoplaste (lineare und strauchähnlich verzweigte Ma-kromoleküle, Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Was-serstoffbrücken; amorphe und kristalline Bereiche),Duromere und Elastomere (Vernetzungsgrad)

53

Wechselwirkungen Duromere) (E5). Kunststoffe aus dem Alltag

Vom Monomer zum Polymer: Bau von Polymeren undKunststoffsynthesen

Reaktionsschritte der radikalischen Poly-merisation

Polykondensation Polyester

Polyamide: Nylonfasern

beschreiben und erläutern die Reaktions-schritte einer radikalischen Polymerisation (UF1, UF3).

präsentieren die Herstellung ausgewählter or-ganischer Produkte und Zwischenprodukte unter Verwendung geeigneter Skizzen oder Schemata.(K3)

schätzen das Reaktionsverhalten organischerVerbindungen aus den Molekülstrukturen ab (u.a. I-Effekt, sterischer Effekt) (E3).

erklären den Aufbau von Makromolekülen aus Monomer-Bausteinen und unterscheiden Kunststoffe aufgrund ihrer Synthese als Poly-merisate oder Polykondensate (u.a. Polyes-ter, Polyamide) (UF1, UF3).

erläutern die Planung der Synthese ausge-wählter organischer Verbindungen sowohl im niedermolekularen als auch im makromoleku-laren Bereich (E4).

Schülerexperimente:

Polymerisation von Styrol

Polykondensation: Synthese ein-facher Polyester aus Haushalts-chemikalien, z.B. Polymilchsäure oder Polycitronensäure.

„Nylonseiltrick“

Schriftliche Überprüfung

Während der Unterrichtsreihe kann an vielen Stellen der Be-zug zum Kontext Plastikge-schirr hergestellt werden. Polystyrol ist Werkstoff für Plastikgeschirr.

Reaktionsschritte der radikali-schen Polymerisation können in Lernprogrammen erarbeitet werden.

KunststoffverarbeitungVerfahren, z.B.: Spritzgießen Extrusionsblasformen Fasern spinnen

Geschichte der Kunst-stoffe

recherchieren zur Herstellung, Verwendung und Geschichte ausgewählter organischer Verbindungen und stellen die Ergebnisse adressatengerecht vor (K2, K3).

Einsatz von Filmen und Animatio-nen zu den Verarbeitungsprozessen.

Internetrecherche zu den ver-schiedenen Verarbeitungsver-fahren möglich.

Die Geschichte ausgewählter Kunststoffe kann in Form von Referaten erarbeitet werden.

54

Maßgeschneiderte Kunststoffe:Struktur-Eigenschafts-be-ziehungen von Kunststof-fen mit besonderen Ei-genschaften und deren Synthesewege aus Basischemikalien z.B.:

SAN: Styrol- Acrylnitril- Co-plymerisate

Cyclodextrine

Superabsorber

verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgen und Reaktionswegen zur gezielten Herstel-lung eines erwünschten Produktes (UF2, UF4).

verwenden geeignete graphische Darstellun-gen bei der Erläuterung von Reaktionswegen und Reaktionsfolgen (K1, K3).

demonstrieren an ausgewählten Beispielen mit geeigneten Schemata den Aufbau und dieFunktion „maßgeschneiderter“ Moleküle (K3).

Recherche: Syntheseweg zur Herstellung von SAN aus Basischemikalien. Modifikation der Werkstoffeigenschaf-ten von Polystyrol durch Copolymeri-sation mit Acrylnitril.

Flussdiagramme zur Veranschauli-chung von Reaktionswegen

Arbeitsteilige Projektarbeit zu wei-teren ausgewählten Kunststoffen, z.B.: Superabsorber, Cyclodextrine.

S-Präsentationen z.B. in Form von Postern mit Museumsgang.

Als Beispiel für maßgeschnei-derte Kunststoffe eignen sich Copolymerisate des Polysty-rols, z.B. SAN.

Die Schülergruppen informie-ren sich über die Synthesewe-ge, die Struktur-Eigen-schafts-Beziehungen und die Verwendung weiterer Kunst-stoffe und präsentieren ihre Er-gebnisse.

Zur arbeitsteiligen Gruppenar-beit können auch kleine S-Ex-perimente durchgeführt wer-den.

Kunststoffmüll ist wert-voll:Kunststoffverwertung stoffliche Verwertung rohstoffliche V. energetische V.

Ökonomische und ökolo-gische Aspekte zum Ein-satz von Einweggeschirr aus Polymilchsäure, Poly-styrol oder Belland-Mate-rial.

erläutern und bewerten den Einsatz von Erdölund nachwachsenden Rohstoffen für die Her-stellung von Produkten des Alltags und der Technik (B3).

diskutieren Wege zur Herstellung ausgewähl-ter Alltagsprodukte (u.a. Kunststoffe) bzw. in-dustrieller Zwischenprodukte aus ökonomi-scher und ökologischer Perspektive (B1, B2, B3).

beurteilen Nutzen und Risiken ausgewählter Produkte der organischen Chemie unter vor-gegebenen Fragestellungen (B4).

Schüler-Experiment: Herstellung von Stärkefolien

Podiumsdiskussion: z.B. zum The-ma „Einsatz von Plastikgeschirr Ein-weggeschirr auf öffentlichen Veran-staltungen!“

Fächerübergreifender As-pekt:Plastikmüll verschmutzt die Meere (Biologie: Ökologie).

Einsatz von Filmen zur Visuali-sierung der Verwertungspro-zesse.

Diagnose von Schülerkonzepten: Schriftliche Überprüfung zum Eingang, Präsentationen

Leistungsbewertung:

Präsentationen (Referate, Poster, Podiumsdiskussion), schriftliche Übung, Anteil an Gruppenarbeiten

55

Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:Allgemeine Informationen und Schulexperimente:http://www.seilnacht.comwww.chemieunterricht.de/dc2/plaste/Experimentiervorschrift zum Einbetten von kleinen Gegenständen in Polystyrol:http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/boc/polystyrol/indexInternetauftritt des Verbands der Kunststofferzeuger mit umfangreichem Material für Schulen. Neben Filmen und Animationen finden sich auch Un-terrichtseinheiten zum Download:http://www.plasticseurope.de/Document/animation-vom-rohol-zum-kunststoff.aspxInformationen zur Herstellung von PET-Flaschen: http://www.forum-pet.de Umfangreiche Umterrichtsreihe zum Thema Kunststoffe mit Materialien zum Belland-Material: http://www.chik.die-sinis.de/Unterrichtsreihen_12/B__Organik/Belland.pdfFilm zum Kunststoffrecycling und Informationen zum grünen Punkt:http://www.gruener-punkt.de/corporate /presse/videothek.html

56

http://www.gruener-punkt.de/corporate

http://www.chik.die-sinis.de/Unterrichtsreihen_12/B__Organik/Belland.pdf

http://www.forum-pet.de/

http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/boc/polystyrol/index

http://www.chemieunterricht.de/dc2/plaste/

http://www.seilnacht.com/

Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben X

Kontext: Bunte Kleidung

Basiskonzepte (Schwerpunkt):Basiskonzept Struktur – EigenschaftBasiskonzept Energie



Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen: Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten

Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern (UF1). chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und

strukturieren (UF3).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen

Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesseerklären oder vorhersagen (E6).

bedeutende naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungenin Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung dar-stellen (E7).

Kompetenzbereich Kommunikation: chemische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsan-

gemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren(K3).

Kompetenzbereich Bewertung: begründet die Möglichkeiten und Grenzen chemischer und anwendungsbezoge-

ner Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftli-chen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten (B4).


Inhaltliche Schwerpunkte: Farbstoffe und Farbigkeit


57

Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben X

Kontext: Bunte Kleidung Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltliche Schwerpunkte:

Organische Verbindungen und Reaktionswege Farbstoffe und Farbigkeit


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation B4 Möglichkeiten und Grenzen

Basiskonzept (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur – Eigenschaft, Basisikonzept Energie


Konkretisierte Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler ….

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche AbsprachenDidaktisch-methodische An-merkungen

Farbige Textilien- Farbigkeit und Licht- Absorptionsspek-

trum - Farbe und Struktur

erläutern Zusammenhänge zwischenLichtabsorption und Farbigkeit fach-sprachlich angemessen (K3).

werten Absorptionsspektren fotometri-scher Messungen aus und interpretierendie Ergebnisse (E5)

Bilder: Textilfarben – gestern undheute im Vergleich

Erarbeitung: Licht und Farbe, Fach-begriffe

Arbeitsblatt: Molekülstrukturen vonfarbigen organischen Stoffen im Ver-gleich

58

Der Benzolring- Struktur des Ben-

zols- Benzol als aromati-

sches System- Reaktionen des

Benzols- Elektrophile Substi-

tution

beschreiben die Struktur und Bindungs-verhältnisse aromatischer Verbindungenmithilfe mesomerer Grenzstrukturen underläutern Grenzen dieser Modellvorstel-lungen (E6, E7).

erklären die elektrophile Erstsubstitutionam Benzol und deren Bedeutung als Be-leg für das Vorliegen eines aromatischenSystems (UF1, UF3).

Film: Das Traummolekül - August Ke-kulé und der Benzolring (FWU)

Molekülbaukasten: Ermittlung mögli-cher Strukturen für Dibrombenzol

ggf. Info: Orbitalmodell

Erarbeitung: elektrophile Substitutionam Benzol

Arbeitsblatt: Vergleich der elektrophi-len Substitution mit der elektrophilenAddition

Trainingsblatt: Reaktionsschritte

Gelegenheit zur Wiederholung der Reaktionsschritte aus Q1

Vom Benzol zum Azofarb-stoff

- Farbige Derivatedes Benzols

- Konjugierte Doppel-bindungen

- Donator-/ Akzeptor-gruppen

- Mesomerie- Azogruppe

erklären die Farbigkeit von vorgegebe-nen Stoffen (u.a. Azofarbstoffe) durch Lichtabsorption und erläutern den Zu-sammenhang zwischen Farbigkeit und Molekülstruktur mithilfe des Mesomerie-modells (mesomere Grenzstrukturen, Delokalisation von Elektronen, Donator-/ Akzeptorgruppen) (UF1, E6).

erklären vergleichend die Struktur undderen Einfluss auf die Farbigkeit ausge-wählter organischer Farbstoffe (u.a. Azo-farbstoffe) (E6).

Lehrerinfo: Farbigkeit durch Substitu-enten

Einfluss von Donator-/ Akzeptorgrup-pen, konjugierten Doppelbindungen

Synthese: beta-Naphtholorange

Erarbeitung: Struktur der Azofarbstof-fe

Arbeitsblatt: Zuordnung von Strukturund Farbe verschiedener Azofarbstoffe

Welche Farbe für welchenStoff?

- ausgewählte Textil-fasern

- bedeutsame Textil-farbstoffe

erklären Stoffeigenschaften mit zwi-schenmolekularen Wechselwirkungen(u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrücken) (UF3, UF4).

Lehrerinfo: Textilfasern

Arbeitsteilige Gruppenarbeit:Färben von Textilien, u.a. mit Indigo,einem Azofarbstoff

Rückgriff auf die Kunststoffche-mie (z.B. Polyester)

Möglichkeiten zur Wiederho-lung und Vertiefung:

- pH-Wert und der Ein-

59

- Wechselwirkungzwischen Faser undFarbstoff

- Vor- und Nachteilebei Herstellung undAnwendung

beurteilen Nutzen und Risiken ausge-wählter Produkte der organischen Che-mie unter vorgegebenen Fragestellungen(B4).

recherchieren zur Herstellung, Verwen-dung und Geschichte ausgewählter orga-nischer Verbindungen und stellen die Er-gebnisse adressatengerecht vor (K2,K3).

Erstellung von Plakaten

fluss auf die Farbe- zwischenmolekulare

Wechselwirkungen- Herstellung und Verar-

beitung von Kunststof-fen


Trainingsblatt zu ReaktionsschrittenLeistungsbewertung:

Klausur, Präsentation der GruppenergebnisseBeispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:Zahlreiche Informationen zu Farbe und Farbstoffen sind z.B. im folgenden Lexikon zusammengestellt:

http://www.seilnacht.com/Lexikon/FLexikon.htmAuch zu aktuelleren Entwicklungen findet man Material: http://www.max-wissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/funktionelle+Farben.html

60

http://www.max-wissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/funktionelle+Farben.html

http://www.seilnacht.com/Lexikon/FLexikon.htm

2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit

In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schulpro-gramms hat die Fachkonferenz Chemie die folgenden fachmethodischen und fachdi-daktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen sich dieGrundsätze 1 bis 14 auf fächerübergreifende Aspekte, die auch Gegenstand derQualitätsanalyse sind, die Grundsätze 15 bis 27 sind fachspezifisch angelegt.

Überfachliche Grundsätze:

1.) Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und bestim-men die Struktur der Lernprozesse.

2.) Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leistungsver-mögen der Schülerinnen und Schüler.

3.) Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt.

4.)Medien und Arbeitsmittel sind lernernah gewählt.

5.) Die Schülerinnen und Schüler erreichen einen Lernzuwachs.

6.) Der Unterricht fördert und fordert eine aktive Teilnahme der Lernenden.

7.) Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Lernenden und bietetihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen.

8.) Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen Schülerin-nen und Schüler.

9.) Die Lernenden erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden dabeiunterstützt.

10.)Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw. Grup-penarbeit sowie Arbeit in kooperativen Lernformen.

11.)Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum.

12.)Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten.

13.)Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt.

14.)Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht.

Fachliche Grundsätze:

15.)Der Chemieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben und Kon-texten ausgerichtet.

16.)Der Chemieunterricht ist kognitiv aktivierend und verständnisfördernd.

17.)Der Chemieunterricht unterstützt durch seine experimentelle Ausrichtung Lern-prozesse bei Schülerinnen und Schülern.

61

18.) Im Chemieunterricht wird durch Einsatz von SchülerexperimentenUmwelt- und Verantwortungsbewusstsein gefördert und eine aktiveSicherheits- und Umwelterziehung erreicht.

19.)Der Chemieunterricht ist kumulativ, d.h., er knüpft an die Vorerfah-rungen und das Vorwissen der Lernenden an und ermöglicht den Er-werb von Kompetenzen.

20.)Der Chemieunterricht fördert vernetzendes Denken und zeigt dazueine über die verschiedenen Organisationsebenen bestehende Ver-netzung von chemischen Konzepten und Prinzipien mithilfe von Ba-siskonzepten auf.

21.)Der Chemieunterricht folgt dem Prinzip der Exemplarizität und gibtden Lernenden die Gelegenheit, Strukturen und Gesetzmäßigkeitenmöglichst anschaulich in den ausgewählten Problemen zu erkennen.

22.)Der Chemieunterricht bietet nach Erarbeitungsphasen immer auchPhasen der Metakognition, in denen zentrale Aspekte von zu erler-nenden Kompetenzen reflektiert werden.

23.) Im Chemieunterricht wird auf eine angemessene Fachsprache ge-achtet. Schülerinnen und Schüler werden zu regelmäßiger, sorgfälti-ger und selbstständiger Dokumentation der erarbeiteten Unterrichts-inhalte angehalten.

24.)Der Chemieunterricht ist in seinen Anforderungen und im Hinblick aufdie zu erreichenden Kompetenzen und deren Teilziele für die Schüle-rinnen und Schüler transparent.

25.) Im Chemieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellungdes jeweiligen Kompetenzstandes der Schülerinnen und Schülerdurch die Lehrkraft, aber auch durch den Lernenden selbst einge-setzt.

26.)Der Chemieunterricht bietet immer wieder auch Phasen der Übungund des Transfers auf neue Aufgaben und Problemstellungen.

27.)Der Chemieunterricht bietet die Gelegenheit zum regelmäßigen wie-derholenden Üben sowie zu selbstständigem Aufarbeiten von Unter-richtsinhalten.

62

2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrück-meldung

Auf der Grundlage von § 48 SchulG, § 13 APO-GOSt sowie Kapitel 3 desKernlehrplans Chemie hat die Fachkonferenz im Einklang mit dem ent-sprechenden schulbezogenen Konzept die nachfolgenden Grundsätze zurLeistungsbewertung und Leistungsrückmeldung beschlossen. Die nachfol-genden Absprachen stellen die Minimalanforderungen an das lerngrup-penübergreifende gemeinsame Handeln der Fachgruppenmitglieder dar.Bezogen auf die einzelne Lerngruppe kommen ergänzend weitere der inden Folgeabschnitten genannten Instrumente der Leistungsüberprüfungzum Einsatz.

ÜberprüfungsformenIn Kapitel 3 des KLP GOSt Chemie werden Überprüfungsformen in einernicht abschließenden Liste vorgeschlagen. Diese Überprüfungsformenzeigen Möglichkeiten auf, wie Schülerkompetenzen nach den oben ge-nannten Anforderungsbereichen sowohl im Bereich der „sonstigen Mitar-beit“ als auch im Bereich „Klausuren“ überprüft werden können

Beurteilungsbereich: Sonstige Mitarbeit

Folgende Aspekte sollen bei der Leistungsbewertung der sonstigen Mitar-beit eine Rolle spielen (die Liste ist nicht abschließend):

Sicherheit, Eigenständigkeit und Kreativität beim Anwenden fach-spezifischer Methoden und Arbeitsweisen

Verständlichkeit und Präzision beim zusammenfassenden Darstel-len und Erläutern von Lösungen einer Einzel-, Partner-, Gruppenar-beit oder einer anderen Sozialform sowie konstruktive Mitarbeit beidieser Arbeit

Klarheit und Richtigkeit beim Veranschaulichen, Zusammenfassenund Beschreiben chemischer Sachverhalte

sichere Verfügbarkeit chemischen Grundwissens

situationsgerechtes Anwenden geübter Fertigkeiten

angemessenes Verwenden der chemischen Fachsprache

63

konstruktives Umgehen mit Fehlern

fachlich sinnvoller, sicherheitsbewusster und zielgerichteter Um-gang mit Experimentalmaterialien

zielgerichtetes Beschaffen von Informationen

Erstellen von nutzbaren Unterrichtsdokumentationen, ggf. Portfolio

Klarheit, Strukturiertheit, Fokussierung, Zielbezogenheit und Adres-satengerechtigkeit von Präsentationen, auch mediengestützt

sachgerechte Kommunikationsfähigkeit in Unterrichtsgesprächen,Kleingruppenarbeiten und Diskussionen

Einbringen kreativer Ideen

fachliche Richtigkeit bei kurzen, auf die Inhalte weniger vorange-gangener Stunden beschränkten schriftlichen Überprüfungen

Beurteilungsbereich: Klausuren

Verbindliche Absprache:

Die Aufgaben für Klausuren in parallelen Kursen werden im Vorfeld abge-sprochen und nach Möglichkeit gemeinsam gestellt.

Für Aufgabenstellungen mit experimentellem Anteil gelten die Regelun-gen, die in Kapitel 3 des KLP formuliert sind.

Einführungsphase:

1 Klausur im ersten Halbjahr (90 Minuten), im zweiten Halbjahr werden 2Klausuren (je 90 Minuten) geschrieben.

Qualifikationsphase 1:

2 Klausuren pro Halbjahr (je 135 Minuten im GK), wobei in einem Fach dieletzte Klausur im 2. Halbjahr durch 1 Facharbeit ersetzt werden kann bzw.muss.

Qualifikationsphase 2.1:

2 Klausuren (je 135 Minuten im GK)

Qualifikationsphase 2.2:

64

1 Klausur, die – was den formalen Rahmen angeht – unter Abiturbedin-gungen geschrieben wird.

Die Leistungsbewertung in den Klausuren wird mit Blick auf die schriftli-che Abiturprüfung mit Hilfe eines Kriterienrasters („Erwartungshorizont“)durchgeführt, welches neben den inhaltsbezogenen Teilleistungen auchdarstellungsbezogene Leistungen ausweist. Dieses Kriterienraster wirdden korrigierten Klausuren beigelegt und Schülerinnen und Schülern aufdiese Weise transparent gemacht.

Die Zuordnung der Hilfspunkte zu den Notenstufen orientiert sich in derQualifikationsphase am Zuordnungsschema des Zentralabiturs. Die Noteausreichend soll bei Erreichen von ca. 50 % der Hilfspunkte erteilt werden.Von dem Zuordnungsschema kann abgewichen werden, wenn sich z.B.besonders originelle Teillösungen nicht durch Hilfspunkte gemäß den Kri-terien des Erwartungshorizonts abbilden lassen oder eine Abwertung we-gen besonders schwacher Darstellung angemessen erscheint,

Grundsätze der Leistungsrückmeldung und Beratung:

Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere Lern-produkte der sonstigen Mitarbeit erfolgt eine Leistungsrückmeldung, beider inhalts- und darstellungsbezogene Kriterien angesprochen werden.Hier werden zentrale Stärken als auch Optimierungsperspektiven für jedeSchülerin bzw. jeden Schüler hervorgehoben.

Die Leistungsrückmeldungen bezogen auf die mündliche Mitarbeit erfol-gen auf Nachfrage der Schülerinnen und Schüler außerhalb der Unter-richtszeit, spätestens aber in Form von mündlichem Quartalsfeedbackoder Eltern-/Schülersprechtagen. Auch hier erfolgt eine individuelle Bera-tung im Hinblick auf Stärken und Verbesserungsperspektiven.

Für jede mündliche Abiturprüfung (im 4. Fach oder bei Abweichungs-bzw. Bestehensprüfungen im 1. bis 3. Fach) wird ein Kriterienraster vor-gelegt.

65

2.4 Lehr- und Lernmittel

Für den Chemieunterricht in der Sekundarstufe II ist an der GesamtschuleMarienheide derzeit das Schulbuch Chemie heute (Schroedel-Verlag) ge-trennt für Einführungsphase und Qualifikationsphase eingeführt.

Unterstützende Materialien sind z.B. über die angegebenen Links bei denkonkretisierten Unterrichtsvorhaben angegeben. Diese findet man unter:

http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/lehrplaene/lehr-plannavigator-s-ii/

66

http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/lehrplaene/lehrplannavigator-s-ii/

http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/lehrplaene/lehrplannavigator-s-ii/

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifendenFragen

Die Fachkonferenz Chemie hat sich im Rahmen des Schulprogramms fürfolgende zentrale Schwerpunkte entschieden:

Zusammenarbeit mit anderen Fächern

Durch die unterschiedliche Belegung von Fächern können Schülerinnenund Schüler Aspekte aus anderen Kursen mit in den Chemieunterrichteinfließen lassen. Es wird Wert darauf gelegt, dass in bestimmten Frage-stellungen die Expertise einzelner Schülerinnen und Schüler gesucht wird,die aus einem von ihnen belegten Fach genauere Kenntnisse mitbringenund den Unterricht dadurch bereichern.

Vorbereitung auf die Erstellung der Facharbeit

Um eine einheitliche Grundlage für die Erstellung und Bewertung derFacharbeiten in der Jahrgangsstufe Q1 zu gewährleisten, findet im Vorfelddes Bearbeitungszeitraums eine fachübergreifender Themenwoche vorden Herbstferien statt.

Exkursionen

In der Gymnasialen Oberstufe sollen in Absprache mit der Stufenleitungnach Möglichkeit unterrichtsbegleitende Exkursionen durchgeführt wer-den. Diese sollen im Unterricht vor- bzw. nachbereitet werden. Die Fach-konferenz hält folgende Exkursionen für sinnvoll:

Q 2 ggf. Besuch eines kunststoffverarbeitenden Betriebes

Über die Erfahrungen wird in den Fachkonferenzen berichtet.

67

4 Qualitätssicherung und Evaluation

Evaluation des schulinternen Curriculums

Das schulinterne Curriculum stellt keine starre Größe dar, sondern ist als „lebendes Dokument“ zu betrachten.Dementsprechend werden die Inhalte stetig überprüft, um ggf. Modifikationen vornehmen zu können. Die Fachkon-ferenz trägt durch diesen Prozess zur Qualitätsentwicklung und damit zur Qualitätssicherung des Faches Chemiebei.

68

Documents

Chemie - gesamtschule-marienheide.de · 1 Die Fachgruppe Chemie in der Schule Gesamtschule Marienheide Die hier vorgestellte Schule ist eine Gesamtschule mit ca. 1150 Schülerin-nen