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Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 8
1
Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans
Unterrichtsinhalte
Hinweise/Vorschläge für mögliche Vertiefung und Erweiterung des Kompetenzerwerbs
Die Schülerinnen und Schüler können 1. Stoffe und ihre Eigenschaften
wichtige Eigenschaften und Kombinationen von Eigenschaften (Farbe, Geruch, Aggregatzustand, Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) ausgewählter Stoffe angeben (… Wasser, … Eisen …)
Untersuchung von Reinstoffen mögliche Alternativen:
Vergleich der Eigenschaften von Eisen, Schwefel und insbesondere Wasser
„Goldherstellung“ (Eigenschaftskombination)
ein sinnvolles Ordnungsschema zur Einteilung der Stoffe erstellen (Stoff, Reinstoff, Element, Verbindung, Metall, Nichtmetall, Stoffgemisch, Lösung, Emulsion, Suspension)
Stoffgemisch, Lösung, Suspension, Emulsion
Stoffpyramide
Destillation, Rotwein als Gemisch
u. U. wird die Stofftrennung im Rahmen des NwT-Unterrichts behandelt
Stoffeigenschaften experimentell ermitteln (Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Farbe, Geruch, Dichte, elektrische Leitfähigkeit, Löslichkeit)
Schmelz- und Erstarrungskurve mit dem Messwerterfassungssystem
das Teilchenmodell zur Erklärung von Aggregatzuständen, Diffusions- und Lösungsvorgängen anwenden;
Teilchenmodell
Erklärung des Mischungsvolumens von Ethanol und Wasser;
Hier auch Diffusion und Aggregatzustände
Sublimation von Iod
mit Laborgeräten sachgerecht umgehen und die Sicherheitsmaßnahmen anwenden
unter Beachtung der Sicherheitsmaßnahmen einfache Experimente durchführen, beschreiben und auswerten
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 8
2
Reaktionsschemata (Wortgleichungen) als qualitative Beschreibung von Stoffumsetzungen … als quantitative Beschreibung des Teilchenumsatzes formulieren;
Chemische Reaktion
Reaktion von Schwefel mit einem Metall (z. B. Eisen, Zink, Kupfer)
Praktikum: Qualitative Kupfersulfid-Synthese (alternativ: quantitative Kupfersulfid-Synthese
Analyse von Silberoxid als Umkehrreaktion der Synthese
bei chemischen Experimenten naturwissenschaftliche Arbeitsweisen anwenden (Erfassung des Problems, Hypothese, Planung von Lösungswegen, Prognose, Beobachtung, Deutung und Gesamtauswertung, Verifizierung und Falsifizierung);
chemische Reaktionen unter stofflichen und energetischen Aspekten erläutern (endotherme und exotherme Reaktionen, Aktivierungsenergie, Katalysator);
Synthese und Analyse
z.B. Bleisulfid
Element und Verbindung
Periodensystem der Elemente
Elementsymbole
Metalle und Nichtmetalle
PSEs im Klassensatz werden von DOW bzw. dem Fonds der chemischen Industrie zur Verfügung gestellt
Chemische Reaktionen und Energie
Exotherme und endotherme Reaktionen
Aktivierungsenergie, Katalysator
Energiediagramm
blaues und weißes Kupfersulfat
Herstellung des Zusammenhangs mit Silberoxid Synthese/Analyse
Katalyse auch später bei Wassersynthese am Platinkatalysator möglich
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 8
3
Die Schülerinnen und Schüler können
2. Luft, Sauerstoff und Oxide
wichtige Eigenschaften und Kombinationen von Eigenschaften (Farbe, Geruch, Aggregatzustand, Schmelztemperatur,
Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) ausgewählter Stoffe angeben (Luft, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid …);
Die Luft als Gasgemisch und ihre Zusammensetzung
Eigenschaften von Sauerstoff
mit Glimmspanprobe
Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise Teilchen beschreiben (Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, …)
Verbrennung
mit Kalkwasserprobe
Maßnahmen zum Brandschutz planen, durchführen und erklären;
Brandschutz Verknüpfung mit Sicherheitsbelehrung (Umgang mit Feuerlöscher) mit Dokumentation im Klassenbuch(!)
Redoxreaktionen als Sauerstoffübertragung … erklären
Oxidation als Reaktion mit Sauerstoff
Redoxreihe der Metalle (Affinität zu Sauerstoff, z.B. Mg, Zn, Al, Fe, Cu, Ag)
Reduktion als Umkehrung der Oxidation
Redoxreaktion
Anwendungen (z. B. Hochofenprozess, Aluminothermie)
Film „Aluminothermie
„Wer reduziert wen?“
Erklärung mit Hilfe von Energiediagrammen
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 8
4
Die Schülerinnen und Schüler können 3. Wasser und Wasserstoff
Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise Teilchen beschreiben (… Wasser, Wasserstoff; saure, neutrale, alkalische Lösungen …)
Nachweise für Wasser und Wasserstoff
Film „Explosion der „Hindenburg““
wichtige Eigenschaften und Kombinationen von Eigenschaften (Farbe, Geruch, Aggregatzustand, Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) ausgewählter Stoffe angeben (… Wasser, Wasserstoff …);
Eigenschaften von Wasser Bedeutung des Wassers nach Absprache mit Erdkunde, Biologie
Beispiele für alkalische und saure Lösungen angeben (Natronlauge, Ammoniaklösung, Salzsäure, Kohlensäure, Lösung einer weiteren ausgewählten Säure);
Wässrige Lösungen von Metall- und Nichtmetalloxiden
bei wässrigen Lösungen die Fachausdrücke „sauer“, „alkalisch“, „neutral“ der pH-Skala zuordnen
Saure und alkalische Lösungen, pH-Wert
Salzsäure ist die saure Lösung der Säure Chlorwasserstoff
Experimentelle Hausaufgabe mit Rotkohlsaft und Haushaltsreinigern
die Bedeutung saurer, alkalischer und neutraler Lösungen für Lebewesen erörtern
chemische Reaktionen unter stofflichen und energetischen Aspekten erläutern (… Katalysator)
Synthese von Wasser mit Platin-Katalysator
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 8
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Die Schülerinnen und Schüler können 4. Quantitative Beziehungen
Massengesetze anwenden (Gesetz von der Erhaltung der Masse, Gesetz der konstanten Massenverhältnisse
Gesetz von der Erhaltung der Masse
Gesetz der konstanten Massenverhältnisse
ein einfaches quantitatives Experiment durchführen (Ermittlung eines Massenverhältnisses)
Praktikum: Quantitative CuS-Synthese (alternativ: qualitative Kupfersulfid-Synthese (s. Kap. 1)
den Informationsgehalt einer chemischen Formel erläutern (Verhältnisformel …)
Atomhypothese von Dalton
den Aufbau ausgewählter Stoffe darstellen und Teilchenarten zuordnen (Atom, Molekül …)
Chemische Formel
wichtige Größen erläutern (Teilchenmasse, Stoffmenge, molare Masse …)
Atom und Molekül
atomare Masseneinheit
Exponentschreibweise wird in Mathematik erst in Klasse 9 behandelt
Berechnungen durchführen und dabei auf den korrekten Umgang mit Größen und deren Einheiten achten
Atom- und Molekülmasse
Avogadro-Konstante
Stoffmenge und ihre Einheit Mol
molare Masse
… Reaktionsgleichungen als quantitative Beschreibung des Teilchenumsatzes formulieren
Reaktionsgleichungen als quantitative Beschreibung einer Reaktion
Analyse von Wasser
Übungen Aufstellung und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 9
1
Kompetenzen und
Inhalte des
Bildungsplans
Unterrichtsinhalte
Hinweise/Vorschläge für
möglich Vertiefung und
Erweiterung des
Kompetenzerwerbs
Die Schülerinnen und Schüler können
wichtige Eigenschaften und Kombinationen
von Eigenschaften (Farbe, Geruch,
Aggregatzustand, Schmelztemperatur,
Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische
Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten)
ausgewählter Stoffe angeben
(Chlor, Magnesium, Natrium, Natrium-
chlorid, Natriumhydroxid, Magnesiumoxid);
Reaktionsgleichungen als quantitative
Beschreibung des Teilchenumsatzes
formulieren;
bei chemischen Experimenten natur-
wissenschaftliche Arbeitsweisen anwenden
(Erfassung des Problems, Hypothese,
Planung von Lösungswegen, Prognose,
Beobachtung, Deutung und Gesamt-
auswertung, Verifizierung und Falsifizierung)
Alkali-/Erdalkalimetalle
Abgestufte Eigenschaften der Alkalimetalle (Aufbewahrung, Anlaufen,
Schneidbarkeit, Flammenfärbung)
Reaktion mit Sauerstoff zu Oxiden
Reaktion von Lithium, Natrium mit Wasser (keine Verwendung von Kalium)
Verbrennung von Magnesium und Calcium, Löslichkeit
Abgestuftes Verhalten bei der Reaktion mit Wasser
Reaktionsgleichungen aufstellen
YouTube-Video „Braniac Alkali metals“
Analyse des Hydroxids
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 9
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Die Schülerinnen und Schüler können
wichtige Eigenschaften und Kombinationen
von Eigenschaften (Farbe, Geruch,
Aggregatzustand, Schmelztemperatur,
Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische
Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) von
Chlor angeben
Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise
Teilchen beschreiben (Chlorid-Ion)
Halogene
Halogene als Elementgruppe
Reaktionen mit Metallen und mit Wasserstoff
Chlorid-Nachweis
Eigenschaften von Chlorwasserstoff
Bildung von Salzsäure
Differenzierung zwischen Säure und saurer Lösung
insgesamt geringer Umfang an
einzelnen Stoffeigenschaften aber
deutliche Herausarbeitung der
Elementgruppe, Chlor als typischer
Vertreter
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 9
3
Die Schülerinnen und Schüler können
das Kern-Hülle-Modell von Atomen
(Protonen, Elektronen, Neutronen) und ein
Erklärungsmodell für die energetisch
differenzierte Atomhülle
(Ionisierungsenergie) beschreiben;
den Zusammenhang zwischen Atombau
und Stellung der Atome im PSE erklären
(Ordnungszahl, Protonenanzahl,
Elektronenanzahl, Massenzahl, Valenz-
elektronen, Hauptgruppe, Periode);
an einem Beispiel die Leistungen einer
Forscherpersönlichkeit beschreiben (CURIE).
Atombau und PSE
Geschichte des PSE (Mendelejew, Meyer)
Hauptgruppen (Elementfamilien), Perioden
Stoffeigenschaften und Grenzen des Dalton-Modells
Elektrizität, Radioaktivität (CURIE), Rutherfordscher
Streuversuch
Kern-Hülle-Modell
OZ, Protonen-, Elektronen-, Neutronenzahl
Kugelwolkenmodell
Elektronenverteilung in der Atomhülle (Prinzip der Hundschen Regel,
Lewis-Schreibweise der Atome, Oktettregel)
Kärtchenspiel PSE
Wertigkeitsbegriff
Schalenmodell
Die Schülerinnen und Schüler können
den Aufbau ausgewählter Stoffe darstellen
und Teilchenarten zuordnen(Atom, Molekül,
Ion);
den Informationsgehalt einer chemischen
Formel erläutern (Verhältnisformel,
Molekülformel, Strukturformel);
Bindungstypen
Ionenbindung der Salze
Elektrolyse einer Salzlösung (Ionen)
Leitfähigkeit von Salzlösungen bzw. -schmelze
Ionenbildung durch Elektronenübertragung / Ionengitter
Eigenschaften von Salzen
Versuch: Aluminium + Brom
Elektrolyse einer Zinkbromidlösung
Übung zu Summenformeln von Salzen
Wertigkeit
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 9
4
erläutern, wie positiv und negativ geladene
Ionen entstehen (Elektronenübergänge,
Edelgasregel);
die Ionenbindung erklären und damit
typische Eigenschaften der Salze
begründen;
Metallische Bindung
Eigenschaften von Metallen (Leitfähigkeiten, Verformbarkeit, Glanz)
Atomrümpfe / Elektronengas
Die Schülerinnen und Schüler können
das Donator-Akzeptor-Prinzip am Beispiel
von Elektronenübergängen
anwenden(Reaktion eines Metalls mit einem
Nichtmetall, Elektrolyse einer Salzlösung);
die Molekülbildung durch
Elektronenpaarbindung unter Anwendung
der Edelgasregel erläutern (bindende und
nichtbindende Elektronenpaare);
Verbindungen nach dem Bindungstyp
ordnen (Elektronenpaarbindung,
Ionenbindung); den räumlichen Bau von
Molekülen mithilfe eines geeigneten
Modells erklären;
Molekülstrukturen mit Sachmodellen
darstellen (Kugel-Stab-Modell,
Kalottenmodell);
Elektronenpaarbindung
Einführung des Molekülbegriffs am Beispiel des Wasserstoffs
Struktur-Molekülformeln in Lewis-Schreibweise
Mehrfachbindungen (O2, N2)
Kohlenstoffmodifikationen (Graphit, Diamant)
Räumlicher Bau von Molekülen, Übungen mit Molekülbaukästen
Versuch: Wasserstoff +
Kaliumpermanganatlösung (in statu
nascendi; molekularer Wasserstoff)
Doppelbindungsregel (P4,S8)
Fullerene (GFS, Bastelmodell)
Bindungswinkel
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 9
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polare und unpolare
Elektronenpaarbindungen unterscheiden
(Elektronegativität);
an einem Beispiel die Leistungen einer
Forscherpersönlichkeit beschreiben
(Pauling).
den Zusammenhang zwischen
Molekülstruktur und Dipol-Eigenschaft
herstellen;
zwischenmolekulare Wechselwirkungen
(VAN-DER-WAALS-Wechselwirkungen,
Dipol-Wechselwirkungen) nennen und
erklären.
Polare Atombindung, Elektronegativität (Pauling)
Zwischenmolekulare Wechselwirkungen
v.d.Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-WW, Wasserstoffbrücken
GFS über Linus Pauling
zwischenmolekulare Wechselwirkungen
(Wasserstoffbrücken) nennen und erklären.
die besonderen Eigenschaften von Wasser
erklären (räumlicher Bau des Wasser-
Moleküls, Wasserstoffbrücken);
Besondere Eigenschaften des Wassers
Aggregatzustand, Oberflächenspannung, Dichteanomalie
Wasser als Lösungsmittel für Salze
GFS Wasser
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 9
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Die Schülerinnen und Schüler können
Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise
Teilchen beschreiben (saure, neutrale,
alkalische Lösungen);
Beispiele für alkalische und saure Lösungen
angeben
(Natronlauge, Ammoniaklösung, Salzsäure,
Kohlensäure, Lösung einer weiteren
ausgewählten Säure);das Teilchenmodell zur
Erklärung von Lösungsvorgängen
anwenden;
Säuren und Basen
Saure und alkalische Lösungen aus dem Alltag
Natronlauge, Ammoniaklösung, Salzsäure, Kohlensäure,
Lösung einer weiteren ausgewählten Säure
Nichtmetalloxid + Wasser bzw.
Metalloxid + Wasser
die typischen Teilchen in sauren und
alkalischen
Lösungen nennen (Oxonium-Ionen,
Hydroxid-Ionen);
Reaktionen von Säuren mit Wasser als
Protonenübergang erkennen und erläutern
(Reaktion von Chlorwasserstoff);
wichtige Größen erläutern (Teilchenmasse,
Stoffmenge, molare Masse,
Stoffmengenkonzentration);
Protolysenreaktion (Oxoniumion, Hydroxidion)
Ammoniak + Chlorwasserstoff
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 9
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Berechnungen durchführen und dabei auf
denkorrekten Umgang mit Größen und
deren Einheiten achten;
das Donator-Akzeptor-Prinzip am Beispiel
von Protonenübergängen anwenden
(Reaktion von Chlorwasserstoff und einer
weiteren Säure mit Wasser);
Neutralisation
Brönsted Säure-Base-Begriff
Konzentrationsberechnungen von sauren Lösungen
Ein- und mehrprotonige Säuren
(Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure)
Hydrogencarbonat/-sulfat
die Bedeutung saurer, alkalischer und
neutraler Lösungen für Lebewesen erörtern;
wichtige Mineralstoffe und ihre Bedeutung
angeben (Natrium-, Kalium-, Ammonium-
Verbindungen, Chlorid, Sulfat, Phosphat,
Nitrat);
verschiedene Informationsquellen zur
Ermittlung chemischer Daten nutzen;
Säureschutzmantel der Haut, pH-Wert-Abhängigkeit von Enzymen, saurer
Regen, Versäuerung von Boden und Wasser
Säuren und ihre Salze
Recherche
GFS:
Mineralstoffe und ihre Bedeutung im
menschlichen Stoffwechsel
Dünger, Liebig-Fass
Arbeitsblatt zur biologischen
Wertigkeit
Wasser, Halogene/Halogenide
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 10
1
Kompetenzen und Inhalte
des Bildungsplans Unterrichtsinhalte
Hinweise/Vorschläge für
mögliche Vertiefung und
Erweiterung des
Kompetenzerwerbs
Die Schülerinnen und Schüler können
an einem Beispiel die Leistungen einer
Forscherpersönlichkeit beschreiben
(WÖHLER)
den Aufbau ausgewählter Stoffe darstellen
den Informationsgehalt einer chemischen
Formel erläutern (Verhältnisformel,
Molekülformel, Strukturformel)
die Rolle der Kohlenwasserstoffe als
Energieträger beurteilen
ausgewählte organische Reaktionstypen
nennen und erkennen (Dehydrierung)
die Verwendung ausgewählter organischer
Stoffe in Alltag oder Technik erläutern
(Methan, Ethen)
typische Eigenschaften ausgewählter
organischer Stoffe beschreiben (Alkane, ein
Organische Chemie
Harnstoffsynthese
Abgrenzung der organischen gegenüber den anorganischen
Verbindungen
Organische Chemie = Chemie der Kohlenstoffverbindungen
1. Kohlenwasserstoffe
1.1 Alkane
Homologe Reihe
Vorkommen / Verwendung / Eigenschaften der Alkane
Isomerie und systematische Nomenklatur (Molekülbaukästen)
Verbrennung von Alkanen (Aktivierungsenergie)
Bromierung eines Alkans (radikalische Substitution)
AB:Harnstoffsynthese / Wöhler
Haushaltszucker / Schwefelsäure
GFS: Verbrennungsmotor, Erdöl
(Entstehung, fraktionierte Destillation,
Cracken), FCKW und Ozonloch
Halogenierung im Vergleich (F2, Cl2, Br2, I2)
Computerlerneinheit der ETH Zürich
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 10
2
Alken)
zwischenmolekulare Wechsel-wirkungen
(VAN-DER-WAALS-Wechselwirkungen) nennen
und erklären
Molekülstrukturen mit Sachmodellen
darstellen (Kugel-Stab-Modell,
Kalottenmodell)
chemische Reaktionen unter stofflichen und
energetischen Aspekten erläutern
(endotherme und exotherme Reaktionen,
Aktivierungsenergie)
Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise
Teilchen beschreiben (Alken)
das Aufbauprinzip von Makro-molekülen an
einem Beispiel erläutern
an einem ausgewählten Stoff schädliche
Wirkungen auf Luft, Gewässer oder Boden
beurteilen und Gegenmaßnahmen
aufzeigen
den PC für Recherche, Darstellung von
Molekülmodellen und Versuchsauswertung
nutzen
1.2 Alkene
Homologe Reihe
Isomerie (cis/trans-Isomerie)
Ethen (Eigenschaften, Verwendung)
Elektrophile Addition (Nachweis der Doppelbindung mit
Bromwasser)
Polymersiation
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 10
3
Die Schülerinnen und Schüler können
Änderungen von Stoffeigenschaften
innerhalb einer ausgewählten homologen
Reihe beschreiben (Alkanole)
Molekülstrukturen mit Sachmodellen
darstellen (Kugel-Stab-Modell)
typische Eigenschaften ausgewählter
organischer Stoffe beschreiben (Alkanole,
ein Alkanal, Aceton, Glucose)
den Zusammenhang zwischen
Molekülstruktur und Dipol-Eigenschaft
herstellen;
zwischenmolekulare Wechselwirkungen
(Wasserstoffbrücken) nennen und erklären
die Gefahren des Alkohols als Suchtmittel
erläutern
2. Alkanole
Eigenschaften / Gewinnung von Ethanol
Gesundheitliche Auswirkungen von Alkoholkonsum
Homologe Reihe
Nomenklatur
Struktur (Molekülbaukästen)
Eigenschaften
Mehrwertige Alkohole
Projekte: Bierbrauen, Weinherstellung
Glykol, Glycerin, Sorbit
GFS: Glykol im Wein, Bioethanol
(Superkraftstoff E10)
Alkohol-Teströhrchen
Fehling-Probe
Die Schülerinnen und Schüler können
Redoxreaktionen als Sauerstoffübertragung
oder als Wasserstoffübertragung oder als
Elektronenübergang erklären
die Verwendung ausgewählter organischer
Stoffe in Alltag oder Technik erläutern
3. Aldehyde und Ketone
Oxidation (Oxidationszahlen, Dehydrierung zum Aldehyd bzw. Keton)
Nomenklatur
Eigenschaften / Verwendung
Propanal, Aceton, Glucose
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 10
4
Stoffe in Alltag oder Technik erläutern
(Ethanol, Aceton)
bei chemischen Experimenten
naturwissenschaftliche Arbeitsweisen
anwenden
(Erfassung des Problems, Hypothese,
Planung von Lösungswegen, Prognose,
Beobachtung, Deutung und
Gesamtauswertung,
Verifizierung und Falsifizierung)
ausgewählte organische Reaktionstypen
nennen und erkennen (Dehydrierung)
verschiedene Informationsquellen zur
Ermittlung chemischer Daten nutzen
Die Schülerinnen und Schüler können
die Verwendung ausgewählter organischer
Stoffe in Alltag oder Technik erläutern
(Essigsäure)
Reaktionen von Säuren mit Wasser als
Protonenübergang erkennen und erläutern
eine Titration zur Konzentrationsermittlung
einer Säure durchführen
ausgewählte organische Reaktionstypen
4. Carbonsäuren
Essigsäure (Eigenschaften, Herstellung)
Homologe Reihe (Nomenklatur, Vorkommen, Eigenschaften)
Titration von Speiseessig (Praktikum)
Exkursion zum Weinessiggut Doktorenhof
in Venningen (Pfalz) oder
Projekt Essigherstellung
GFS: Lebensmittelzusatzstoffe
Projekt: Lebensmittelkonservierung
Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 10
5
nennen und erkennen (Esterbildung als
Kondensationsreaktion)
Kohlenstoffverbindungen mit hilfe
funktioneller Gruppen ordnen
(Zweifachbindung zwischen
Kohlenstoffatomen, Hydroxyl-, Aldehyd-,
Keto-, Carboxyl- und Estergruppe)
Reaktion mit Alkoholen zu Estern (Kondensationsreaktion, Hydrolyse)
Praktikum
GFS: Duft- und Aromastoffe, Fette
Projekt: Seife
Die Schülerinnen und Schüler können
die chemischen Grundlagen für einen
Kohlenstoffkreislauf in der belebten oder
unbelebten Natur darstellen und die Rolle
der nachwachsenden Rohstoffe erläutern
5. Kohlenstoffdioxid, Kohlensäure und ihre Salze
Kohlenstoffdioxid (Eigenschaften, z.B. Löslichkeit)
Kohlensäure und ihre Salze (Hydrogencarbonate, Carbonate)
Wasserhärte
Kohlenstoffkreislauf und nachwachsende Rohstoffe
Titration mit EDTA
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (2-stündig)
1
Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans
Unterrichtsinhalte
Hinweise/Vorschläge für mögliche Vertiefung und
Erweiterung des Kompetenzerwerbs
Die Schülerinnen und Schüler können
an Beispielen die Bedingungen für die Einstellung eines chemischen Gleichgewichts erklären
das Massenwirkungsgesetz auf homogene Gleichgewichte anwenden
Faktoren nennen, welche die Gleichgewichtseinstellungen bei der Ammoniak-Synthese beeinflussen und mögliche technische Problemlösungen kommentieren;
die gesellschaftliche Bedeutung der Ammoniak-Synthese erläutern; die Leistungen von HABER und BOSCH präsentieren
den pH-Wert über die Autoprotolyse des Wassers erklären.
Säuren und Basen nach BRØNSTED definieren
Säure-Base-Reaktionen durchführen und Reaktionsgleichungen für verschiedene Säure-Base-Gleichgewichte in wässrigen Lösungen
1. Chemische Gleichgewichte
Unvollständige Reaktionen; umkehrbare Reaktionen
Gleichgewichtszustand: Einstellung, dynamisches Gleichgewicht
Prinzip von LE CHATELIER (Beeinflussung der Lage von Gleichgewichten)
Massenwirkungsgesetz: Allgemeine Form
HABER-BOSCH Verfahren: Ammoniaksynthese unter Berücksichtigung der Geschichte, technisch-zivilisatorische Bedeutung
Gleichgewichte in wässrigen Lösungen; Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert
Brønsted-Säure-Base-Theorie
korrespondierende Säure-Base-Paare
Säurestärken; Vergleich der pH-Werte gleich konzentrierter Lösungen von Salz- und Essigsäure
Demonstrationsversuche, z.B. weißes und blaues Kupfersulfat, Bildung und Zerlegung von Ammoniumchlorid
Modellversuch mit Standzylindern und verschieden dicken Glasrohren
Praktikum, z.B. Lernzirkel
Übungen (eventuell auch mit Berechnungen)
Film Bild(n)er der Chemie: Haber - Luft zum Essen; Lernzirkel „Chilesalpeter“
Praktikum: Bestimmung des Säuregehalts von Essig o.Ä. mit Titration
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (2-stündig)
2
angeben
Indikatoren; Wirkungsweise und Zusammensetzung eines Universal-Indikators
Die Schülerinnen und Schüler können
das Prinzip der Polymerisation auf ein geeignetes Beispiel anwenden;
jeweils ein Experiment zur Herstellung eines Polymerisats und eines Polykondensats durchführen
Kunststoffe typisieren (zum Beispiel mechanische, thermische Eigenschaften, Molekülstruktur, Thermoplaste, Duroplaste, Elaste)
zeigen, wie das Wissen um Struktur und Eigenschaften von Monomeren und Polymeren zur Herstellung verschiedener Werkstoffe genutzt wird
Vorteile und Nachteile bei der Verwendung von Massenkunststoffen erläutern
verschiedene Möglichkeiten der Verwertung von Kunststoffabfällen beschreiben und bewerten
das Prinzip der Polykondensation und Hydrolyse aus dem Leitthema „Moleküle des Lebens“ auf die Bildung von Kunststoffen übertragen
2. Kunststoffe
Prinzipien der Entstehung von Makromolekülen: Polymerisation Polykondensation Polyaddition Eigenschaften und Struktur von Kunststoffen: Thermoplaste, Duroplaste, Elaste und mechanische, thermische Eigenschaften Verwendung von Kunststoffprodukten Vergleich und Bewertung von thermischer, rohstofflicher und werkstofflicher Verwertung Vergleich: Kunststoffe – Naturstoffe
exemplarisch, verschiedene Beispiele
Chemie im Kontext „Kunststoffe im Auto“
z.B. PVC, PE, Polyurethan-Schaum, Kautschuk und Gummi
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (2-stündig)
3
Die Schülerinnen und Schüler können
Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften von Kohlenhydraten beschreiben; Nachweisreaktionen auf Zucker experimentell durchführen (z.B. Tollens-Probe, GOD-Test)
die Verknüpfung von Monomeren bei Kohlenhydraten darstellen
Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften beschreiben
die Funktionen in Lebewesen beschreiben (Energieträger, Bausubstanz)
ODER
3. Moleküle des Lebens
Glucose und Fructose: Vorkommen, Bedeutung, Eigenschaften, und Nachweis (Tollens, GOD)
Chiralität und asymmetrisches Kohlenstoffatom
Formeln in FISCHER-Projektion,
Ringformeln nach HAWORTH (alpha- und beta-Form)
Glykosidische Bindung
Disaccharide und Polysaccharide
Stärke und Cellulose
Seliwanoff-Nachweis
GFS: Gewinnung von Saccharose aus Zuckerrüben
GFS: Insulin
Die Schülerinnen und Schüler können
Vorkommen und Eigenschaften beschreiben
die Verknüpfung von Monomeren bei Proteinen darstellen; Proteine an ihrer Molekülstruktur erkennen; Proteine mit einfachen Labormethoden nachweisen
Proteine charakterisieren (Molekülstruktur und Eigenschaften, sowie Vorkommen und Bedeutung)
Eigenschaften und Struktur von Aminosäuren
Peptide; Peptidbindung
Aminosäuresequenz, Sekundär-, Tertiärstruktur der Proteine
Vorkommen und Bedeutung der Proteine: Enzyme
Nachweisreaktionen (Biuret- oder Ninhydrin-Reaktion)
Titration von Glycinhydrochlorid (Pufferungskurve zum Nachweis der Zwitterionenstruktur)
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (2-stündig)
4
ODER
Die Schülerinnen und Schüler können
Nukleinsäuren an ihrer Molekülstruktur erkennen
die Funktion von Nukleinsäuren in Lebewesen beschreiben (Informationsträger)
wichtige Bausteine: Ribose, Desoxyribose, Phosphorsäureester, Nucleobasen
Nucleinsäuren, Doppelhelix
Recherche zu WATSON, CRICK, FRANKLIN
Die Schülerinnen und Schüler können
Reaktionsgleichungen für Redoxreaktionen formulieren und den Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe (Oxidation) zuordnen
Redoxreaktionen beschreiben, die der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie dienen
die Bedeutung einer Brennstoffzelle für die zukünftige Energiebereitstellung erläutern
Elektrolysen als erzwungene Redoxreaktionen erklären
4. Elektrische Energie und Chemie
Oxidation, Reduktion
Redox - Reaktionen als Elektronenübertragungsreaktionen
Galvanische Zelle: Räumliche Trennung von Oxidation und Reduktion, Redox – Reihe; Elektrochemisches Gleichgewicht, Standardpotenziale
Wasserstoff – Sauerstoff – Brennstoffzelle
Experimentelle Einführung mit anschließendem Umbau zu einer Galvanischen Zelle durch Kurzschließen (Umkehrung des Stromflusses)
z.B. Daniell – Element
z.B. Elektrolyse von Zinkchlorid – Lösung
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (4-stündig)
1
Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans
Unterrichtsinhalte
Hinweise/Vorschläge für mögliche Vertiefung und
Erweiterung des Kompetenzerwerbs
Die Schülerinnen und Schüler können
1. Chemische Energetik
Einführung, Problemstellung
Exotherme, endotherme Reaktionen Energieminimumprinzip
Problematisierung der Triebkraft bzw. Richtung chemischer ReaktionenBeispiele aus Natur und Technik Demonstrationsversuche, z.B. weißes und blaues Kupfersulfat
eine kalorimetrische Messung planen, durchführen und auswerten;
offene, geschlossene und isolierte Systeme definieren
und
chemische Reaktionen unter stofflichen und energetischen Aspekten (exotherm, endotherm, Brennwert, Heizwert) erläutern;
den Satz von der Erhaltung der Energie auf chemische Reaktionen anwenden und Reaktionsenthalpien aus Bildungsenthalpien berechnen;
Kalorimetrie
Messung von Reaktionswärmen (Q): Spezifische Wärmekapazität des Wassers; Wärmekapazität C des Kalorimeters (Praktikum)
Systembegriff, Enthalpie
Offene, geschlossene, abgeschlossene (isolierte) Systeme Reaktionswärme Q
Bildungs- und Reaktionsenthalpien
Reaktionswärme bei konst. Druck ∆rH Berechnungen
Satz von Hess, Berechnungen
Spontane endotherme Reaktionen, Entropie
Entropiebegriff, Reaktionsentropien ∆rS
Neutralisationsreaktion Messwerterfassung
� Kursstufe Biologie: Zellen und Stoffwechsel � Zellen als offene Systeme
Reaktion von Zink mit Salzsäure zur Erarbeitung des Zusammenhangs von Q mit ∆rH , Volumenarbeit
Verbrennungsenthalpie, Neutralisationsenthalpie
Heizwert von Kerzenwachs mit dem
„Getränkedosenkalorimeter
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (4-stündig)
2
die Entropie als Maß für die Wahr-
scheinlichkeit eines Zustandes beschreiben;
Änderungen der Entropie bei chemischen Reaktionen abschätzen;
die GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung auf geeignete Beispiele anwenden
(Freie Reaktiosenthalpie);
Freie Reaktionsenthalpie, Gibbs-Helmholtz-Gleichung ∆rG,: Exergonische und endergonische Reaktionen, Berechnungsbeispiele Richtung chemischer Reaktionen. Gültigkeit und Grenzen des Enthalpieminimum-Prinzips
Grenzen der energetischen Betrachtungsweise
Kinetische Hemmung / metastabile Zustände
z.B.: Reaktion von Bariumhydroxid mit Ammoniumthiocyanat, Lösen von Kaliumnitrat etc
Modellbeispiel: Verteilungswahrscheinlichkeit von Teilchen eines Gases
an Beispielen die Grenzen der energetischen Betrachtungsweise aufzeigen (metastabiler Zustand und unvollständig ablaufende Reaktionen).
� Kursstufe Biologie: Grundlegende biologische Prinzipien: Fließgleichgewichte, ATP als Energieüberträger
Knallgasreaktion, Wasserstoffperoxid-
Zersetzung
Die Schülerinnen und Schüler können
umkehrbare Reaktionen und die Einstellung eines chemischen Gleichgewichtes beschreiben
(Veresterung und Ester-Hydrolyse);
2. Chemische Gleichgewichte
Die Behandlung der Reaktionskinetik bietet sich als Einstieg an:
Geschwindigkeit chemischer Reaktionen
Problemstellung Definition, Messmethoden
Beeinflussung der RG
Konzentrationsabhängigkeit ---> Kollisionsmodell, Temperaturabhängigkeit---> RGT-Regel, (Praktikum)
Umkehrbare Reaktionen
Versuchsplanung
z. B.: Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumiodid (Volumetrie) oder Landoldt’scher Zeitversuch
z. B.: Natriumthiosulfat + Salzsäure
Bildung/Thermolyse von Ammonium-chlorid; Reaktion zwischen Silber- und
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (4-stündig)
3
ein Modellexperiment zur Gleichgewichtseinstellung durchführen;
die Rolle eines Katalysators für die Gleichgewichtseinstellung erläutern;
das Massenwirkungsgesetz zur quantitativen Beschreibung von homogenen Gleichgewichtsreaktionen anwenden;
das Prinzip von LE CHATELIER zur Beeinflussung von Gleichgewichten anwenden (Änderungen von Konzentrationen, Druck und Temperatur);
Gleichgewichtseinstellung Kennzeichen und Kriterien des dynamischen Gleichgewichts
Katalyse
Eigenschaften und Merkmale von Katalysatoren
Homogene, heterogene Katalyse
Massenwirkungsgesetz Berechnungen von Gleichgewichtskonzentrationen, Gleichgewichtskonstanten
Gleichgewichtsverschiebungen Einfluss von Konzentrations-, Druck- und Temperaturänderungen
Eisen(II)-Ionen und ihre Umkehrung; Bildung und Zerlegung von Zinkbromid
z. B. Messwerterfassung zur Veresterung/ Esterhydrolyse;
Stechheber-Versuch
Simulationen: *Schöpfen-Programm mit Übungen
z.B: Rhodanidgleichgewicht, Stickstoff-dioxid/Distickstofftetroxid-Gleichgewicht
Lernzirkel
die Leistungen von HABER und BOSCH präsentieren;
Faktoren nennen, welche die Gleichgewichtseinstellung bei der Ammoniak-Synthese beeinflussen und mögliche technische Problemlösungen kommentieren;
die gesellschaftliche Bedeutung der Ammoniak-Synthese erläutern.
Ammoniaksynthese nach Haber-Bosch
Historie, Probleme
Anwendung des Prinzips vom kleinsten Zwang
Kompromiss der Reaktionsbedingungen
Stickstoffkreislauf, Probleme der Welternährung, Düngemittel
GFS/ Recherche und Präsentation
Internetrecherche „Chilesalpeter“
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (4-stündig)
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Die Schülerinnen und Schüler können
das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Säure-Base-Reaktionen übertragen;
Säure-Base-Reaktionen mithilfe der Theorie von BRØNSTED beschreiben;
die Gleichgewichtslehre auf Säure-Base-Reaktionen mit Wasser anwenden;
die Autoprotolyse des Wassers erläutern und den pH-Wert definieren;
pH-Werte von Lösungen einprotoniger, starker Säuren und von Hydroxid-Lösungen berechnen;
Säuren und Basen mithilfe der pKS-Werte (Säurestärke) beziehungsweise pKB-Werte (Basenstärke) klassifizieren;
im Näherungsverfahren pH-Werte für Lösungen schwacher Säuren und Basen berechnen;
3. Säure-Base-Gleichgewichte
Die Säure-Base-Theorie
nach BRØNSTED
Säure-Base-Begriff und korrespondierende Säure-Base-Paare Donator-Akzeptor-Prinzip
Autoprotolyse des Wassers und pH-Wert
Ionenprodukt des Wassers
pH-Werte wässriger Lösungen
starke Säuren und Basen (einfache Berechnungen von pH-Werten)
Die Stärke von Säuren und Basen (mit pH-Berechnung)
pKs und pKB-Werte als klassifizierende Größe für die Stärke von Säuren und Basen
pH-Wert-Berechnungen, ausgehend vom MWG (Näherungsverfahren)
vgl. Parallelen in der Elektrochemie
Übungen
Übungsaufgaben zur pH-Berechnung
Interpretieren von Tabellenwerten
Diskussion von Gleichgewichtslagen Übungsaufgaben
Puffersysteme und deren Bedeutung an Beispielen erklären;
Säure-Base-Titrationen zur Konzentrationsbestimmung planen und experimentell durchführen;
die Säure-Base-Theorie auf Indikatoren anwenden.
Pufferlösungen
Pufferwirkung bei Zusatz einer verdünnten Säure bzw. Base
Definition eines Puffersystems
Säure-Base-Titrationen und Indikatoren
Indikatoren als schwache Säuren
Vorstellung der wichtigsten schulrelevanten Indikatoren und ihre Umschlagsbereiche
Konzentrationsermittlung von Säuren und (oder) Basen unter Verwendung geeigneter Indikatoren (Praktikum)
Puffersysteme im Alltag
(z.B. Acetatpuffer Blut)
Messwerterfassung, LF - Titration
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Die Schülerinnen und Schüler können
Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften von Monosacchariden, Disacchariden und Polysacchariden beschreiben (Glucose, Fructose, Maltose, Cellobiose, Saccharose, Stärke, Amylose und Cellulose)
Nachweisreaktionen auf Zucker experimentell durchführen (Tollens-Probe, GOD-Test);
die Monomere biologisch wichtiger Makromoleküle nennen und deren Strukturformeln in Projektionsformeln nach Fischer und Haworth darstellen (D-Isomere, α- und ß -Form);
die glykosidische Bindung erläutern;
die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Aufbau ihrer Moleküle begründen
das Prinzip der Kondensationsreaktion anwenden und die Vielfalt als Ergebnis der Wiederholung einfacher Prozesse begründen;
die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Aufbau ihrer Moleküle begründen
4. Naturstoffe
Kohlenhydrate
Struktur, Eigenschaften, Bedeutung und Verwendung
Monosaccharide
Nachweis wichtiger Monosaccharide (Glucose und Fructose): [GOD-Test,Tollensreaktion]; (Praktikum)
Fischer-Projektion
Chiralität (hier: asymmetrisches Kohlenstoff-Atom) �
Spiegelbildisomerie (Enantiomere / Diastereomere),
Halbacetal: Haworth-Projektion
Übungen zur Umwandlung von Fischer in Haworth-Projektion und umgekehrt
Disaccharide
Eigenschaften, Bedeutung, Verwendung und Nachweis wichtiger Disaccharide
Glykosidische Bindung, Vollacetale, Hydrolyse
Biologie, Kursstufe � Moleküle des Lebens
Resorcin-Probe, Fehling-Probe
Molekülmodelle und Visualisierung am PC: Moleküldatenbanken im Internet,
z.B. mathmol-Datenbank
Optische Aktivität
Untersuchung von Maltose, Saccharose,
Nachweis reduzierender und nicht reduzierender Eigenschaften:
Industrielle Zuckergewinnung
Geschichte des Zuckers
Stevia eine Zuckerersatzpflanze
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Beispiele für die Nutzung nachwachsender Rohstoffe nennen
(Ökobilanzierung);
Polysaccharide
Struktur, Eigenschaften, Bedeutung, Verwendung wichtiger Polysaccharide Stärke und Cellulose Kondensationsreaktion als Aufbauprinzip
Strukturunterschiede
Nachwachsende Rohstoffe und ihre Bedeutung
Stärke und Cellulose als nachwachsende Rohstoffe
Kohlenhydrate in der Küche (evtl. GFS)
Amylose und Cellulose, Nachweis der Bausteine
Cellulose und ihre Bedeutung � Biologie: Stärke als Reservesubstanz, Cellulose als Gerüstsubstanz
Bioalkohol oder Folien aus Stärke
die Primärstruktur eines Peptids aus vorgegebenen Aminosäuren darstellen;
die Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur von Proteinen erläutern;
Denaturierungsvorgänge und deren Bedeutung erklären;
Nachweisreaktionen auf Proteine
experimentell durchführen (Biuret- oder Ninhydrin-Reaktion);
die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Aufbau ihrer Moleküle begründen (Enzyme)
Proteine
L-α -Aminosäuren (AS) als Bausteine Verknüpfung der AS-Bausteine
Peptide und Proteine
Peptidbindung, räumlicher Bau; Vergleich der Bindungsverhältnisse mit der glykosidischen Bindung
Struktur der Proteine
Eigenschaften und Nachweis der Proteine (Biuret-, Ninhydrinrkt)
(Praktikum)
Enzyme
Beispiele biologisch wichtige Funktionsproteine (Enzyme, Peptidhormone)
Biologie, Kursstufe � Struktur und Funktion
Aminosäuren im Alltag
Trennung von AS durch DC;
isoelektrischer Punkt, Messwerterfassung
�Aromaten, elektrophile Substitution
Xanthoproteinprobe, GFS:
Proteine in der Küche (z. B. Gelatine)
Proteine beim Friseur
Enzyme: Bau und Wirkungsweise Beeinflussung der Enzymaktivität Enzymwirkung von Urease
Messwerterfassung
� Biologie, Kursstufe � enzymatische Katalyse
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mithilfe von Modellen den Aufbau der DNA erklären und darstellen (Phosphorsäureester, Desoxyribose-Basenpaarung durch Wasserstoffbrücken);
Vorkommen und Bedeutung der DNA erklären; die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Aufbau ihrer Moleküle begründen
Nucleinsäuren
DNA
Vorkommen und Bedeutung
Desoxyribose, Phosphorsäureester, Nucleotide, Nucleoside, komplementäre Basenpaarung (Wasserstoffbrücken)
� Biologie, Kursstufe � Moleküle des Lebens
Modelle, Animationen und Visualisierung mit interaktiven Moleküldarstellungen, z. B.:
DNA-Tutorial (Maartz)
Watson/Crick
Genetischer Fingerabdruck
Die Schülerinnen und Schüler können
Eigenschaften, Vorkommen und Verwendung von Benzol beschreiben;
Grenzen bisher erarbeiteter Bindungsmodelle angeben und unerwartete Eigenschaften des Benzols aus der besonderen Molekülstruktur erklären
(delokalisierte Elektronen, Mesomerie, KEKULÉ);
am Beispiel des Benzols die mögliche Gesundheitsproblematik einer
5. Aromaten
Erforschung des Benzols
Historie der Aromaten, Eigenschaften, Vorkommen und Verwendung von Benzol
Kekulé und die Benzolformel
Bindungsverhältnisse im Benzolmolekül
Mesomerie und Aromatizität
Besonderheiten und Kriterien des aromatischen Zustandes--> Reaktionsverhalten, Mesomerieenergie: Molekülstruktur und Bindungsverhältnisse
DVD der BASF: „Herr Kekulé, ich kenne Sie nicht“
Formelvielfalt (Kekulés Träume)
Recherche in Gefahrstoffdatenbanken, Zeitungsarchiven Molekülvisualisierungen
Toluol als Benzol-Ersatzsubstanz (z.B. Bromierung von Toluol)
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (4-stündig)
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chemischen Substanz erläutern;
bei Diskussionen um gesundheits-gefährdende Stoffe fachlich fundiert argumentieren (MAK, TRK);
die Bedeutung oder Verwendung weiterer wichtiger Aromaten in Natur, Alltag und Technik beschreiben, sowie die systematischen Namen und die Strukturformeln dieser Aromaten angeben (Phenol, Toluol, Benzaldehyd, Benzoesäure, Styrol, Phenylalanin).
Gesundheitsproblematik, Gefahrstoffverordnungen
TRGS: Gefahrstoffdaten und Gefahrstoff-Kennzeichnungen, AGW und BGW
Wichtige Benzolderivate:
Phenol, Toluol, Benzaldehyd, Benzoesäure, Styrol, Anilin, Phenylalanin ---> Bedeutung bzw. Verwendung
Strukturformeln und systematische Nomenklatur
Eigenschaften und Reaktionen von Phenol
Elektrophile Substitution
Die Schülerinnen und Schüler können
Beispiele für die Bedeutung von Kunststoffen in Alltag und Technik nennen;
den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von Kunststoffen und ihrer Molekülstruktur erläutern (Thermoplaste, Duroplaste, Elaste, STAUDINGERs Theorie der Makromoleküle);
das Prinzip von Kunststoffsynthesen erläutern
(Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition) und die Kenntnisse auf geeignete Beispiele anwenden (Monomer und Polymer, Polyethen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyurethan);
6. Kunststoffe
Kunststoffe-Werkstoffe nach Maß
Untersuchung von Kunststoffeigenschaften
Struktureller Aufbau von Kunststoffen
Thermoplaste, Duroplaste, Elaste: thermische und mechanische Eigenschaften mit Erklärung aus der Molekül- und Ordnungsstruktur; Verarbeitungsmethoden
Die Herstellung von Kunststoffen
(radikalische) Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition, Prinzipien der Monomerenverknüpfung:
Anforderungen an die Monomerstruktur, Unterschiede der Polyreaktionen
Beziehungen zwischen Monomerenauswahl und Eigenschaften der Polymeren
z. B. Babywindeln, ein Kunststoff als Superabsorber mit Saugkraft
Geschichte der Kunststoffe (evtl. GFS)
Chemie im Alltag: Kunststoffe im Auto
Untersuchung von Kunststoffproben und einfache Klassifizierung
vgl. Naturstoffe
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (4-stündig)
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darstellen, wie das Wissen um Struktur und Eigenschaften von Monomeren und Polymeren zur
Herstellung verschiedener Werkstoffe genutzt wird;
Polymere selbst herstellen (Polymerisat, Polykondensat);
die Teilschritte einer Polymerisationsreaktion mit Strukturformeln und Reaktionsgleichungen
beschreiben (radikalische Polymerisation; Startreaktion, Kettenwachstum, Abbruchreaktion);
Lösungsstrategien zur Verwertung von Kunststoffabfällen darstellen (Werkstoffrecycling, Rohstoff-
recycling, energetische Verwertung; Nachhaltigkeit);
Aspekte der Nachhaltigkeit beim Einsatz von Kunststoffen zusammenstellen (PET-Flaschen, Kraftfahrzeugteile).
Reaktionsschritte der radikalischen Polymerisation;
Einfluss von Starterkonzentration, Polymerisationsdauer, Temperatur etc
Wiederverwertung von Kunststoffen
Methoden von Kunststoffrecycling
z. B.: Polymerisation von Styrol, MMA, Polykondensation von Milchsäure,
Herstellung eines Polyamids (Nylon), Polyaddition zur Herstellung eines
Polyurethans (PU-Schaum)
Vulkanisierung
Copolymerisation
Die Schülerinnen und Schüler können
das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenübergang anwenden (Oxidation, Reduktion Angabe von Redoxpaaren);
Redox-Reaktionen mithilfe von Oxidationszahlen identifizieren;
7. Elektrochemie
Redoxreaktionen
Redoxreaktionen als Elektronenübergang , Oxidationszahlen, Redoxpaare
Versuchsreihe, Parallelen zu S/B-Reaktionen
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (4-stündig)
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elektrochemische Experimente durchführen und auswerten;
den Aufbau einer galvanischen Zelle beschreiben;
die wesentlichen Prozesse bei Elektrolysen und galvanischen Zellen nennen und beschreiben;
den Zusammenhang zwischen Ionen-Konzentration und messbarer Potenzial-differenz in galvanischen Zellen erläutern;
den Aufbau und die Funktion der Standard-Wasserstoff-Halbzelle erläutern;
die Tabelle der Standardpotenziale zur Vorhersage von elektrochemischen Reaktionen anwenden;
die wesentlichen Prozesse bei Elektrolysen und galvanischen Zellen nennen und beschreiben;
Redoxreaktionen bei Metallen ---> Redoxreihe
Halbzellen – galvanische Zellen
Elektronenübergang als Stromfluss
(Praktikum)
Nernst’sche Modellvorstellung (Lösungstension, Spannung als Differenz von Elektrodengleichgewichten)
Spannungsmessungen
Anwendung der Nernst’schen Vorstellung
Konzentrationselemente
Standardpotenziale
Bezugspunkt: Standard-Wasserstoffhalbzelle
Umgang mit der Tabelle der Standardpotenziale
Elektrolyse
Elektrolyse als zwangsweise Umkehrung galvanischer Vorgänge (ZnBr2)
Zersetzungsspannung: Strom-Spannungskurve
Praktikum
Daniell-Element (Cu/Zn)
Elektrochemische Doppelschicht
Quantitativer Vergleich der Metalle (Potenzialreihe), Praktikum
Nernst’sche Gleichung
Korrosion, Korrosionsschutz
� Standardwasserstoffhalbzelle
Überspannung
Wichtige technische Elektrolysen, Überspannungseffekte: Choralkalielektrolyse,
Aluminiumgewinnung
Kupferraffination (Praktikum)
Galvanisieren (Verkupfern oder Versilbern)
Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (4-stündig)
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herkömmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen bei elektrochemischen Stromquellen (Brennstoffzelle) vergleichen;
Möglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie beschreiben.
Elektrochemische Stromquellen Primär- und Sekundärelemente:
Zink-/Kohle Element (Leclanche)
Brennstoffzelle
Bleiakkumulator
Knopfzellen
Nickel-Cadmium-Akku, NiMH- Akku
evtl. auch CHik: Elektrochemie