5. Auflage (ed. Brunnert) - AFG Werne Chemie Oberstufe - … · für Chemieinteressierte ab...

Schulinternes Curriculum zum Kernlehrplan (2013) für die gymnasiale Oberstufe am Anne-Frank-Gymnasium für das Fach

Chemie 5. Auflage (ed. Brunnert)

Aktualisierung der letzten Fassung vom 3. Dezember 2017 (Fachlehrer*innen) Stand: 03.09.2018

A n n e - Fr a n k - G ymnasium Werne Städt. Gymnasium für Mädchen und Jungen

Inhaltsverzeichnis

1 Die Chemie-Fachschaft am Anne-Frank-Gymnasium .................................. S. 1

2 Entscheidungen zum Unterricht ................................................................. S. 9

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen ............. S. 72

4 Qualitätssicherung und Evaluation .......................................................... S. 75

1 Die Chemie-Fachschaft am Anne-Frank-Gymnasium

Das Anne-Frank-Gymnasium besuchen zurzeit etwa 660 SchülerInnen. Es befin-det sich am Werner Stadtrand. Im nahe gelegenen Bergkamen befindet sich das Chemieunternehmen Bayer, mit dem unsere Gymnasiasten im Zuge von Wett-bewerben (z.B. Tag der Chemie, Internationale Chemieolympiade), Berufsorien-tierungspraktika und naturwissenschaftlichen Exkursionen bzw. Betriebsbesichti-gungen in enger Verbindung stehen. Auf diese Weise können die SchülerInnen sich über naturwissenschaftlich-technische Berufe und naturwissenschaftliche Studiengänge informieren und eigene Einblicke in den Bereich der Chemie und Pharmazie gewinnen. Unser Gymnasium kooperiert in der Oberstufe mit dem nahe gelegenen Gymnasium St. Christophorus (siehe unten).

Die Lehrerbesetzung unseres Gymnasiums ermöglicht einen ordnungsgemäßen sowie ungekürzten Fachunterricht in der Sekundarstufe I und II. Die Fachschaft besteht aus folgenden Mitgliedern, die hier alphabetisch aufgeführt sind (vgl. auch die Lehrerübersicht auf unserer Internetpräsenz www.afg-werne.de):

Herr Averbeck, StR Chemie, Sport

Herr Brunnert, StR Chemie, Englisch

Herr Damberg, OStD Chemie, Erdkunde, Physik

Frau Gößling, OStR' Chemie, Latein

Herr Hierl, StD Chemie, katholische Religionslehre

Herr Kluger, StD Chemie, Mathematik

Zurzeit (Dezember 2017) hat Herr Averbeck den Fachvorsitz Chemie inne und wird von Herrn Brunnert sowie Herrn Hierl vertreten. Herr Brunnert ist mit der Sammlungsleitung beauftragt worden. Zudem ist er Gefahrstoffbeauftragter.

Unsere Schule bietet seit dem Schuljahr 2015/16 für die neuen Sextaner eine dreigefächerte Wahlmöglichkeit an. So können sie eine Wahl aus den drei Berei-chen MINT, Sprache/Bilingual sowie Sport treffen (vgl. Schulprogramm auf unse-rer Homepage www.afg-werne.de) und im Zuge der MINT-Profilierung kommen sie auch mit einem vertieften Chemie-Angebot in Kontakt. Neben dieser Neue-

http://www.afg-werne.de/http://www.afg-werne.de/

rung der MINT-Profilierung wählen seit langen Jahren viele AFG-SchülerInnen die Bio/Chemie-Differenzierungskurse in der Jahrgangsstufe 8. Diese Bio/Chemie-Diff-Kurse setzten sich schwerpunktmäßig mit chemischen sowie biochemischen Zusammenhängen auseinander. So machen sich die jungen Naturwissenschaftler auf, um beispielsweise Gewässer zu analysieren und Bodenproben experimentell zu untersuchen. Überdies wird eine AG zur Internationalen Chemieolympiade für Chemieinteressierte ab Jahrgangsstufe 9 angeboten, die an der Olympiade teilnehmen.

In der Sekundarstufe I wird in den Jahrgangsstufen 7, 8 und 9 Chemie im Umfang der vorgesehenen zwei Stunden pro Woche unterrichtet, wohingegen der Wahl-pflichtbereich, also der Bio/Chemie-Differenzierungs-Kurs, mit drei Stunden pro Woche stattfindet.

In der Oberstufe wird das Fach Chemie in der Regel in der Einführungsphase mit zwei bis drei Grundkursen, in der Qualifikationsphase je Jahrgangsstufe mit ein bis zwei Grundkursen und in der Regel mit einem Leistungskurs vertreten. Dieser Leistungskurs wird seit Jahren erfolgreich in enger Kooperation mit dem Gymna-sium St. Christophorus angeboten, d.h. der LK-Unterricht wird abwechselnd am AFG bzw. am GSC erteilt. Die Kooperation ermöglichte in der Vergangenheit je-des Jahr die Einrichtung sowohl eines Chemie-Leistungskurses als auch eines Physik-Leistungskurses. Das soll auch in Zukunft so sein. Darüber hinaus finden manchmal auch Kooperationen im Bereich der Biologie-Leistungskurse statt, wo-bei nicht unerwähnt bleiben soll, dass in jedem Jahr mindestens ein Biologie-Leistungskurs am AFG eingerichtet wird. Die Kooperation führt dazu, dass den SchülerInnen ein breites Kurs-Auswahlspektrum ermöglicht wird. Insofern mani-festiert sich auch hier das Leitbild unserer Schule, unsere SchülerInnen in ihren unterschiedlich ausgeprägten Fähigkeiten und Interessen zu sehen – und sie in der Ausbildung dieser Stärken und Interessenlagen bestmöglich zu unterstützen.

An unserer Schule ist der Unterricht im so genannten Doppelstunden-Modell or-ganisiert. So konstituieren sich die Unterrichtseinheiten in der Regel als Doppel-stunden zu 90 Minuten und teilweise als Einzelstunden zu je 45 Minuten. In der Oberstufe gibt es in der Regel im Grundkurs eine Doppel- und eine Einzelstunde, im Leistungskurs zwei Doppelstunden und eine Einzelstunde wöchentlich. (Für weiterführende Informationen zur Taktung des Unterrichtstages besuchen Sie bitte die Homepage unseres Gymnasiums: www.afg-werne.de.)

Dem Fach Chemie stehen fünf moderne, vergleichbar eingerichtete naturwis-senschaftliche Schüler-Experimentierräume zur Verfügung, die sich alle im Erd-geschoss befinden. Von diesen hervorragend eingerichteten Schülerübungsräu-

men sind zwei aufgrund ihrer direkten Nähe zur Chemiesammlung explizit dem Fachbereich Chemie zugeordnet. Hier befinden sich chemiespezifische Gerät-schaften in den Schränken. Die anderen Räume sind in der Regel für den Physik- und Biologieunterricht reserviert, wobei dem Fachbereich Physik überdies ein Hörsaal zur Verfügung steht. Für den ggf. in diesen schwerpunktmäßig den ande-ren Naturwissenschaften zugeordneten Räumen stattfindenden Chemie-Experimentalunterricht bedeutet das, dass alle chemiespezifischen Materialien mitgebracht werden, was aufgrund der kurzen Wege unproblematisch ist. Im Zu-ge der aktuellen Modernisierungsarbeiten am Schulgebäude wurde zuletzt auch eine neue Heizungsanlage in den Naturwissenschaften installiert und eine neue Dämmung angebracht.

Die Ausstattung der Chemiesammlung mit Geräten, Chemikalien. Modellen und weiteren Materialien für Demonstrations- und für Schülerexperimente ist her-vorragend, die vom Schulträger darüber hinaus bereitgestellten Mittel reichen für das Erforderliche aus. Drittmittel-Anträge beim Fonds der chemischen Industrie (FCI) auf Unterrichtsförderung, um den Unterricht noch weiter zu spezialisieren und noch schülerorien-tierter zu gestalten, werden regelmäßig gestellt Zuletzt wurde im Sommer 2017 ein Antrag po-sitiv beschieden. Im Herbst 2017 wurde die ur-sprüngliche Fördersumme sogar zu einer Höchstförderung aufgestockt und un-ser Chemieunterricht als besonders förderungswürdig eingestuft. Darüber freuen wir uns sehr, denn dadurch kommt dem breit angelegten Chemieangebot am AFG eine besondere Wertschätzung zu. Aus diesen Geldern werden weitere Elektrochemie-Experimentierkoffer und eine Präzisionswaage gekauft. (Bereits im Jahr 2015 unterstützte der FCI mit Fördersummen. Auch hier gab es eine Erst-fördersumme und dann eine weitere Fördersumme. Dafür schafften wir Spezial-chemikalien und ein Absorptionsspektrometer an.) Auch in zwei Jahren werden wir wieder einen Antrag stellen. Erträge aus Chemiewettbewerben, z.B. dem „Tag der Chemie“ der Bayer AG, kommen insofern allen Anne-Frank-Gymnasiasten zu Gute, als dass hiervon besondere Materialien und Chemikalien besorgt werden, die dann im regulären Chemieunterricht Verwendung finden. Zuletzt wurden 2016 Schülerexperimentierkästen für die Elektrochemie ange-schafft.

Regelmäßig nehmen Schülergruppen der Sekundarstufe I oder II am Chemie-wettbewerb „Tag der Chemie“ in den Werken der Bayer AG in Bergkamen teil. Hier bearbeiten sie vielfältige chemiebezogene Aufgaben, die für die unter-schiedlichen Stufen jeweils unterschiedlich gestellt werden. Aufgrund des großen

Andranges ist es uns seit einiger Zeit möglich, lediglich eine Wettbewerbsgruppe ins Rennen zu schicken.

Interessierte SchülerInnen der Sek. I nehmen an Wettweberben wie Chemie die stimmt und Dechemaxx teil.

Einzelne Schülerinnen und Schüler der Stufen 9, EP, Q1 und Q2 nehmen seit eini-gen Jahren an (den Vorrunden) der Internationalen Chemieolympiade teil und haben sich hier erfolgreich den herausfordernden Auf-gaben gestellt. In diesem Zuge besuchten sie mehrere Vorbereitungsseminare an der Universität Münster, die sich mit Aspekten der Anorganischen Chemie, der Orga-nischen Chemie sowie der Physikalischen Chemie ausei-nandersetzten. Hier hörten die Schüler zunächst Professoren-Vorträge und im Anschluss wurden in kleineren Gruppen Aufgaben bearbeitet, wobei sie von Stu-dierenden des Faches Chemie betreut wurden. (Links: www.icho.de bzw. www.icho-nrw.de sowie http://bit.ly/17N2zxS als Information zum Landessemi-nar an der Universität Münster; letzter Zugriff 27.11.2017).

Der an der Technischen Universität Dortmund beheimatete Fachbereich Che-miedidaktik bietet in den Weihnachtsferien und in den Sommerferien eine je-weils zweitägige Experimentalveranstaltung für SchülerInnen der Sekundarstufe I

an. An dieser „Freies Experimentieren“ ge-nannten Veranstaltung dürfen ausschließlich Partnerschulen der Dortmunder Fachdidaktik teilnehmen. Der Pool dieser Partnerschulen rekrutiert sich vornehmlich aus Schulen des

Dortmunder Stadtbereich, jedoch liegt das Werner AFG im Einzugsbereich und darüber hinaus sind die (Zug-) Anbindungen an den Universitätscampus gut, so dass der Transfer zu den Schüler-Experimentalveranstaltungen „Chemisch expe-rimentieren“ recht einfach erfolgen kann. Folglich wurde 2014/15 ein Antrag, unsere Schule als Chemiedidaktik-Partnerschule aufzunehmen, eingereicht. Die-ser wurde im Winter 2015 positiv beschieden und Anfang 2016 konnten bereits vier Schüler der Stufe 8 an zwei Blockseminaren an der Universität Dortmund teilnehmen (vgl. Bericht auf unserer Homepage; weitere Links: Startseite des An-gebots der TU Dortmund: http://bit.ly/1CEHYDH; letzter Zugriff 27.11.2017 Ein älterer Kurzbericht über das Projekt aus dem Jahr 2002 (PDF-Datei): http://bit.ly/1vC4Ocx; letzter Zugriff 27.11.2017).

Die Schule hat sich vorgenommen, das Experimentieren in allen Jahrgangsstufen besonders zu fördern. In diesem Zuge werden auszugsartig neue experimentelle

http://www.icho.de/http://www.icho-nrw.de/http://bit.ly/1CEHYDHhttp://bit.ly/1vC4Ocx

Unterrichtskonzepte in den Chemieunterricht einbezogen, also zum Beispiel das START-Konzept für die Stufe 7, den so genannten Anfangsunterricht der Chemie. Dieses Konzept wurde von den Chemielehrern Samir Benmokthar und Andreas Wagner an der Universität Münster im Arbeitskreis von Prof. Dr. Harsch entwi-ckelt und legt den Focus auf experimentelles Arbeiten (also selbstständiges Ent-decken) und ein vertieftes Verständnis der Abläufe auf submikroskopischer Ebe-ne. Interessierte können sich auf den Seiten des Friedrich-Verlages, in dem diese Publikation im Jahr 2014 aufgelegt wurde, über dieses Konzept informieren. In der Einführungsphase, Stufe 10, wurden in der Vergangenheit Auszüge des PIN-Konzeptes verwendet, die ebenfalls das Schülerexperimentieren hervorheben sowie einen vertieften Einblick in Reaktionsfolgen der organischen Chemie er-möglichen. Dieses PIN-Konzept wurde an den Universitäten Münster und Leipzig von Prof. Dr. Harsch bzw. Prof.' Dr.' Heimann entwickelt. Die in der EP unterrich-tenden Fachkräfte entscheiden selbst, in wie fern sie das PIN-Konzept einflech-ten möchten (Links: Start-Konzept: http://bit.ly/1EkRDBA; PIN-Konzept: http://bit.ly/2hWl0qV; letzter Zugriff 27.11.2017).

Unsere Fachschaft hat sich dazu entschieden, auch innovativen Unterrichtsinhalten Platz einzuräumen (vgl. CHEMKON-Artikel „Von Innovationen der Chemie zu innovativen Lernanlässen für den Chemieunterricht und darüber hinaus.“ (2017); letzter Zugriff 27.11.2017). Im Unterricht sollen zunächst im Kalenderjahr 2018 kleine Sequen-zen ausprobiert werden, die sich mit dem Thema Photochemie befassen und an der Bergischen Universität Wuppertal im Arbeitskreis von Herrn Prof. Dr. Tausch entwickelt wurden. Frau Yasemin Yurdanur betreut das Projekt und hat Experi-mente und Arbeitsmaterialen entwickelt an denen die Energieform Licht betei-ligt ist. Dieses alles stellt sie zum Ausprobieren und Evaluieren am AFG zur Verfü-gung. Hier geht es z.B. um Modellexperimente zur Photosynthese bzw. zu Ener-gieumsätzen in der Natur, um Phosphoreszenz und Fluoreszenz sowie Sol-vatochromie (vgl. auch die Videosequenzen auf der Seite des AK Tausch www.chemididaktik.uni-wuppertal.de sowie den CHEMKON-Artikel „Photonen und Moleküle – Tradition trifft Innovation.“ (2017) http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ckon.201790009/full; letzter Zugriff 27.11.2017 ). Es ist angedacht, eine offizielle Kooperation zwischen AFG und der Chemiedidaktik in Wuppertal einzugehen. In diesem Zusammenhang ist es auch angedacht, kleine bilinguale Chemiemodule in der Mittelstufe und in der Ober-stufe auszuprobieren und zu evaluieren.

http://bit.ly/2hWl0qVhttp://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ckon.201790009/full

Da das Anne-Frank-Gymnasium sich als Europaschule (http://www.europaschulen.nrw.de/, vgl. Schulprogramm auf unserer Website) positioniert, leistet die Fachschaft Chemie, wie jeder andere Fachbereich auch, einen Beitrag, indem immer wieder Bezüge zu Europa hergestellt werden. Diese sind mit einer kleinen Europafahne im Curriculum der Sekundarstufen I und II markiert. Ebenso beachten wir, wie die Tablet-PCs, die die neuen SchülerInnen im Zuge der ZUKUNFTS-Klassen am AFG (Stichwort Digitale Schule, vgl. Schulpro-gramm auf unserer Website) erhalten, sinnvoll und gewinnbringend in den Alltag des Chemieunterrichts integrieren können. Hier geht es insbesondere um das Aufzeichnen und die Analyse von Schülerexperimenten, für die Oberstufe z.B. im Bereich der Reaktionsgeschwindigkeiten: Diese können per Kamera aufgezeich-net und im Anschluss mit einem Tabellenkalkulationsprogramm ausgewertet werden. Überdies bietet sich die Chance, submikroskopische Vorgänge anhand von Stop-Motion-Filmen nachzuvollziehen. So könnten beispielsweise verschie-dene Reaktionsmechanismen dargestellt werden. Weiterhin können (Zwischen-) Ergebnisse schnell präsentiert und begutachtet sowie kritisch im Plenum disku-tiert und die jeweilige Vorgehensweise von Schülerinnen und Schülern präsen-tiert werden. Diese Einbettung im Zuge des Anne-Frank-Gymnasiums als Digitale Schule ist als work in progress zu verstehen, so dass sich die Zugänge sicher mit der konkreten Auseinandersetzung sowie im Austausch mit SchülerInnen und ChemiekollegInnen weiter entwickeln werden. Wir sind überzeugt, dass die Schü-ler im Bereich von MINT von den Neuerungen profitieren können, und zwar mo-tivational wie auch im Bereich des Lernzuwachses, wie bereits erste Studien be-weisen: „Die University of London etwa hat in einer Studie die bisherigen For-schungsergebnisse zum Thema zusammengefasst und herausgefunden, dass der Einsatz von Tablets die Lernbereitschaft der Schüler erhöht. Und der amerikani-sche Bildungsverlag Houghton Mifflin Harcourt kommt nach einem einjährigen Unterrichtsversuch zu dem Ergebnis, dass Tablet-Klassen im Fach Mathematik deutlich besser abschneiden als solche, die mit einem herkömmlichen Textbuch arbeiten“ (Quelle: Himmer, Nina. „Das wischende Klassenzimmer.“ Frankfurter Allgemeine Zeitung. Onlineausgabe der Ressort Beruf & Chance. Seite 2. 10. Feb-ruar 2015. http://www.faz.net/-gyq-7zh1o Abgerufen am 17. Februar 2015).

2 Entscheidungen zum Unterricht

Die nachfolgend dargestellte Umsetzung der verbindlichen Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans findet auf zwei Ebenen statt. Das Übersichtsraster gibt den Lehrkräften einen raschen Überblick über die laut Fachkonferenz verbindli-

http://www.europaschulen.nrw.de/http://www.faz.net/-gyq-7zh1o

chen Unterrichtsvorhaben pro Schuljahr. In dem Raster sind außer dem Thema des jeweiligen Vorhabens das schwerpunktmäßig damit verknüpfte Inhaltsfeld bzw. die Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte des Vorhabens sowie Schwer-punktkompetenzen ausgewiesen. Die Konkretisierung von Unterrichtsvorhaben führt weitere Kompetenzerwartungen auf und verdeutlicht vorhabenbezogene Absprachen, z.B. zur Festlegung auf einen Aufgabentyp bei der Lernerfolgsüber-prüfung durch eine Klausur.

2.1 Unterrichtsvorhaben

Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans bei den Lernenden auszubilden und zu entwickeln.

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

Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.1) wird die für alle Lehre-rinnen und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindliche Verteilung der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kollegin-nen und Kollegen einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichts-vorhaben zu den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genann-ten Kompetenzen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaf-fen. Um Klarheit für die Lehrkräfte herzustellen und die Übersichtlichkeit zu ge-währleisten, werden in der Kategorie „Kompetenzen“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkreti-sierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene konkretisierter Unterrichts-vorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerinteressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.B. Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. (Als 75 % wurden für die Einführungsphase 90 Unterrichtsstunden, für den Grundkurs in der Q1 ebenfalls 90 und in der Q2 60 Stunden und für den Leistungskurs in der Q1 150 und für Q2 90 Unterrichtsstunden zugrunde gelegt.) Unsere prozentualen Zeitangaben be-ziehen sich hierauf. In der Planung ist in der Regel weiterhin zu berücksichtigen, dass am Ende der Q2 noch etwas Zeit verbleibt, um eine überblicksartige Wie-derholung zentraler Themen für das anstehende Abitur zu gewährleisten.

Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichtsvorha-ben“ zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absicherung von Lerngruppenübertritten und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkon-ferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausweisung „konkreti-sierter Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.2) empfehlenden Charakter. Referen-darinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktisch-methodischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfungen, die im Ein-zelnen auch den Kapiteln 2.2 bis 2.4 zu entnehmen sind. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvor-haben sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit der Lehrkräfte jederzeit mög-lich. Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompetenzen des Kernlehrplans Berück-sichtigung finden.

Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben: Einführungsphase Chemie am Anne-Frank-Gymnasium Werne Unterrichtsvorhaben I: Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF1 Wiedergabe

UF2 Auswahl

UF3 Systematisierung

E2 Wahrnehmung und Messung

E4 Untersuchungen und Experimente

E6 Modelle

K2Recherche

K3 Präsentation

K4 Argumentation

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltlicher Schwerpunkt:

Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen

Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Steuerung chemischer Reaktionen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF1 Wiedergabe



E3 Hypothesen


E5 Auswertung

E6 Modelle

K1 Dokumentation

K2 Recherche

B1 Kriterien

B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltlicher Schwerpunkt: Gleichgewichtsreaktionen

Unterrichtsvorhaben III: Kontext: Kohlenstoff und Kohlenstoffkreislauf Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF4 Vernetzung

E1 Probleme und Fragestellungen

E7 Arbeits- und Denkweisen

K3 Präsentation

B3 Werte und Normen

B4 Möglichkeiten und Grenzen

Fortsetzung Unterrichtsvorhaben III Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: - Stoffkreislauf in der Natur - Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen - Nanochemie des Kohlenstoffs

Summe Einführungsphase: ca. 86 Stunden

Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase (Q1) Chemie am Anne-Frank-Gymnasium Werne – LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben I: Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten, ggf. weitere Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: •UF1Wiedergabe •UF2Auswahl •UF3Systematisierung •E3 Hypothesen •E4Untersuchungen und Experimente •E5 Auswerten •E6Modelle •K1 Dokumentation •K2Recherche •K3Präsentation •B1 Kriterien •B2 Entscheidungen •B3 Werte und Normen Inhaltsfeld 2: Säuren, Basen und analytische Verfahren Inhaltliche Schwerpunkte: Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen Titrationsmethoden im Vergleich Zeitbedarf: ca. 35%

Unterrichtsvorhaben II bis IV: Kontexte: Strom für Taschenlampe und Smartphone auf Basis elektrochemischer Prozesse (Vorhaben II), Elektroautos – Fortbewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse (Vorhaben III), Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen (Vor-haben IV), ggf. weitere Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: •UF3 Systematisierung •UF4 Vernetzung •E1 Probleme und Fragestellungen •E2 Wahrnehmung und Messung •E5 Auswerten •E7 Denk- und Arbeitsweisen •K3 Präsentation •K4 Argumentation •B2 Entscheidungen •B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld 3: Elektrochemie Inhaltliche Schwerpunkte: Elektrochemische Gewinnung von Stoffen Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozesse Mobile Energiequellen Korrosion und Korrosionsschutz Zeitbedarf: ca. 50 % (ca. Vorhaben II und III ca. 40%, Vorhaben IV ca. 10%)

Unterrichtvorhaben V Kontext: Unser Lebensstandard baut auf eine Vielzahl synthetischer Stoffe – Reak-tionswege in der organischen Chemie Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1Wiedergabe UF2Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E3 Hypothesen K2 Recherche K3 Präsentation Inhaltsfeld: Organische Produkte Inhaltlicher Schwerpunkt: •Organische Verbindungen und Reaktionswege •Reaktionsabläufe Zeitbedarf: ca. 15%

Summe Qualifikationsphase (Q1) am Anne-Frank-Gymnasium Werne – LEISTUNGSKURS: 126 Stunden

Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase am Anne-Frank-Gymnasium Werne (Q2) – LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben VI: Kontext: Maßgeschneiderte Produkte: Die Vielfalt der Kunststoffe im Alltag: Ei-genschaften und Verwendung Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF1 Wiedergabe



E5 Auswertung


K3 Präsentation

B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswege Reaktionsabläufe Organische Werkstoffe Zeitbedarf: ca. 40%

Unterrichtsvorhaben VII: Kontext: Benzol als unverzichtbarer Ausgangsstoff bei Synthesen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF2 Auswahl

E3 Hypothesen

E6 Modelle


B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswege Reaktionsabläufe Zeitbedarf: ca. 20%

Unterrichtsvorhaben VIII: Kontext: Farbstoffe im Alltag und Analytik Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF1 Wiedergabe



E5 Auswertung

E6 Modelle

K1 Dokumentation

B1 Kriterien

Fortsetzung Unterrichtsvorhaben VIII:

K3 Präsentation

K4 Argumentation

B2 Entscheidungen

B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltlicher Schwerpunkt: Farbstoffe und Farbigkeit Konzentrationsbestimmungen durch Lichtabsorption Zeitbedarf: ca. 40%

Summe Qualifikationsphase (Q2) – LEISTUNGSKURS: 84 Stunden

Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase am Anne-Frank-Gymnasium Werne (Q1) – GRUNDKURS Unterrichtsvorhaben I: Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: • UF1 Wiedergabe • UF2 Auswahl • UF3 Systematisierung • E2 Wahrnehmung und Messung • E3 Hypothesen • E4 Untersuchungen und Experimente • E5 Auswerten • K1 Dokumentation • K2 Recherche • K3 Präsentation • B1 Kriterien • B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren Inhaltliche Schwerpunkte: Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen Zeitbedarf: ca. 35%

Unterrichtsvorhaben II: Kontext: Strom für Taschenlampe und Smartphone auf Basis elektrochemischer Pro-zesse Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen für die zusammenhängen-den Unterrichtsvorhaben II, III und IV: • UF2 Auswahl • UF3 Systematisierung • UF4 Vernetzung • E1 Probleme und Fragestellungen • E2 Wahrnehmung und Messung • E4 Untersuchungen und Experimente • E5 Auswerten • E6 Modelle • E7 Denk- und Arbeitsweisen • K1 Dokumentation • K2 Recherche • K3 Präsentation • K4 Argumentation • B1 Kriterien • B2 Entscheidungen • B3 Werte und Normen • B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfelder: Elektrochemie Inhaltlicher Schwerpunkt: Mobile Energiequellen Zeitbedarf: 25%

Unterrichtsvorhaben III: Kontext: Elektroautos–Fortbewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: s.o. Inhaltsfelder: Elektrochemie Inhaltliche Schwerpunkte: Mobile Energiequellen Elektrochemische Gewinnung von Stoffen Zeitbedarf: ca. 15%

Unterrichtsvorhaben IV: Kontext: Korrosion zerstört Werte Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: s.o. Inhaltsfelder: Elektrochemie Inhaltlicher Schwerpunkt: Korrosion Zeitbedarf: ca. 5%

Unterrichtsvorhaben V: Kontext: „Unser hoher Lebensstandard basiert auf einer Vielzahl synthetischer Stoffe“ – Reaktionswege in der organischen Chemie Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E3 Hypothesen K2 Recherche K3 Präsentation B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswege Zeitbedarf: ca. 20%

Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: 86 Stunden

Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase am Anne-Frank-Gymnasium Werne (Q2) – GRUNDKURS Unterrichtsvorhaben VI: Kontext: Die Vielfalt der Kunststoffe im Alltag: Eigenschaften und Verwendung Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

UF2 Auswahl

UF3 Systematisierung Inhaltliche Schwerpunkte:

E1 Probleme und Fragestellungen Organische Verbindungen und Reaktionswege

E4 Untersuchungen und Experimente Organische Werkstoffe

E5 Auswertung


K3 Präsentation

B3 Werte und Normen Zeitbedarf: ca. 50% (incl. Einer Wiederholung/Anknüpfung an das Unterrichtsvorhaben V, das am Ende der Q1 thematisiert wird)

Unterrichtsvorhaben VII: Kontext: Farbstoffe in Alltag und Analytik Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

UF1 Wiedergabe

UF3 Systematisierung Inhaltlicher Schwerpunkt: Farbstoffe und Farbigkeit

E1 Probleme und Fragestellungen


E6 Modelle


K3 Präsentation

K4 Argumentation

B4 Möglichkeiten und Grenzen Zeitbedarf: ca. 50%

Summe Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS: 54 Stunden

Einführungsphase (EP) am Gymnasium – Chemie (Stand: XI-2014) Übersicht über die Unterrichtsvorhaben

EP Chemie Unterrichtsvorhaben I Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff


Inhaltlicher Schwerpunkt:

Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler sollen…

UF1 Wiedergabe

UF2 Auswahl




E6 Modelle

K2Recherche

K3 Präsentation

K4 Argumentation

Schwerpunkt-Basiskonzepte:

Struktur-Eigenschaft

Donator-Akzeptor

Sequenzierung in-haltlicher Aspekte

Konkretisierung des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Sachaspekte unter Berücksichti-gung von Methoden/ Materia-lien/Lernmitteln

Absprachen der Fachkonferenz/ Di-daktisch-methodische An-merkung

Was sind Aromastoffe Stoffklassen, funktio-nelle Gruppen und ihre Benennung Vom Alkohol zum Al-dehyd- Redoxreaktionen und Oxidationszahlen Vom Aldehyd zur Car-bonsäure Ester- Aromastoffe aus dem Labor

beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkom-men, Verwendung und Eigenschaften wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester (UF2),

ordnen organische Verbindungen aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in Stoffklassen ein (UF3),

erklären an Verbindungen aus den Stoffklassen der Alkane und Alkene das C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2),

beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie (Gerüstisomerie und Po-sitionsisomerie) am Beispiel der Alkane und Alko-hole (UF1, UF3),

benennen ausgewählte organische Verbindungen mithilfe der Regeln der systematischen Nomen-klatur (IUPAC) (UF3),

erläutern ausgewählte Eigenschaften organischer Verbindungen mit Wechsel-wirkungen zwischen den Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken, Van-der-Waals-Kräfte) (UF1, UF3),

erklären die Oxidationsreihen der Alkohole auf molekularer Ebene und ordnen den Atomen Oxi-dationszahlen zu (UF2),

ordnen Veresterungsreaktionen dem Reaktions-typ der Kondensationsreaktion begründet zu (UF1),

führen qualitative Versuche unter vorgegebener

Friedrich Wöhler (1800-1882) – Der europäische Urvater der Synthese: Ein neuer Blick auf die „organische Chemie“ durch die gelungene Darstellung von Harnstoff im Chemielabor (wenn nicht bereits in Klasse 9 behandelt)

Aromastoffe

Lavendel- und Orangenöl

Isolierung von Aromastoffen

Z. B. Gaschromatographie

Vom Duftstoff zum Parfüm

Alkohol als Lösemittel

Die Stoffklasse der Alkohole -Strukturanalyse an ausgewählten

organischen Stoffen

Stoffklassen und funktionelle Grup-pen

IUPAC-Nomenklatur

Vom Alkohol zum Oxidationsprodukt o Oxidationszahlen und Re-

doxgleichungen o Aldehyde, Ketone und Car-

bonsäuren

Fragestellung durch und protokollieren die Be-obachtungen (u.a. zur Untersuchung der Ei-genschaften organischer Verbindungen) (E2, E4),

nutzen bekannte Atom- und Bindungsmodelle zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlen-stoff-modifikationen (E6),

stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3),

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

erläutern die Grundlagen der Entstehung eines Gaschromatogramms und entnehmen diesem In-formationen zur Identifizierung eines Stoffes (E5),

dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigen-schaften organischer Verbindungen, zur Ein-stellung eines chemischen Gleichgewichts, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreis-laufes) (K1),

nutzen angeleitet und selbstständig chemiespezi-fische Tabellen und Nachschlagewerke zur Pla-nung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2),

beschreiben und visualisieren anhand geeigneter Anschauungsmodel-le die Strukturen organischer Verbindungen (K3),

wählen bei der Darstellung chemischer Sachver-halte die jeweils an-gemessene Formelschreib-weise aus (Verhältnisformel, Summenformel,

Ester herstellen

Strukturformel) (K3),

analysieren Aussagen zu Produkten der organi-schen Chemie (u.a. aus der Werbung) im Hinblick auf ihren chemischen Sachgehalt und korrigieren unzutreffende Aussagen sachlich fundiert (K4),

recherchieren angeleitet und unter vorgegebenen Fragestellungen Eigenschaften und Verwendun-gen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Re-chercheergebnisse adressatengerecht (K2, K3),

recherchieren Informationen (u.a. zum Kohlen-stoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus unterschiedli-chen Quellen und strukturieren und hinter-fragen die Aussagen der Informationen (K2, K4),

zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Alkohole) und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2)

EP Chemie Unterrichtsvorhaben II Kontext: Steuerung chemischer Reaktionen


Inhaltliche Schwerpunkte: Gleichgewichtsreaktionen


UF1 Wiedergabe



E3 Hypothesen


E5 Auswertung

E6 Modelle

K1 Dokumentation

K2 Recherche

B1 Kriterien

B2 Entscheidungen Schwerpunkt-Basiskonzepte:

Chemisches Gleichgewicht

Energie

Sequenzierung inhaltlicher As-pekte


Sachaspekte unter Berück-sichtigung von Methoden/ Ma-terialien/Lernmitteln

Absprachen der Fachkonferenz/ Didaktisch-methodische Anmerkung

Geschwindigkeit che-mischer Reaktionen Variablen chemischer Reaktionen Esterbildung als che-misches Gleichgewicht Gleichgewichtskon-stante Verschiebung chemi-scher Gleichgewichte Gleichgewichtsreakti-on in der Industrie und Technik

erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktion unter dem Aspekt der Geschwindigkeit und defi-nieren die Reaktionsgeschwindigkeit als Diffe-

renzenquotient c/t (UF1),

erläutern die Merkmale eines chemischen Gleich-gewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1),

erläutern an ausgewählten Reaktionen die Beein-flussung der Gleichgewichtslage durch eine Kon-zentrationsänderung (bzw. Stoffmengenände-rung), Temperaturänderung (bzw. Zufuhr oder Entzug von Wärme) und Druckänderung (bzw. Vo-lumenänderung) (UF3),

formulieren für ausgewählte Gleichgewichtsreak-tionen das Massenwirkungsgesetz (UF3),

interpretieren Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4),

beschreiben und erläutern den Einfluss eines Ka-

Die Reaktionsgeschwindigkeit - Temperatur, Konzentrations- und Ober-flächenabhängigkeit chemischer Reaktio-nen - Einfluss Katalysator Gleichgewichtsreaktion am Beispiel der Esterbildung und Esterhydrolyse - Modellexperimente zur Gleichgewichts-reaktion (Stechheberversuch, Apfelkrieg) - Entwicklung des Massenwirkungsgeset-zes Das Prinzip von Le Châtelier- - Abhängigkeit chemischer Gleichge-wichtsreaktionen von Druck, Temperatur und Konzentration Die Ammoniak-Synthese nach Haber Bosch als Beispiel für die Anwendung des Prinzips von Le Châtelier in der Industrie.

talysators auf die Reaktionsgeschwindigkeit mit-hilfe vorgegebener graphischer Darstellungen (UF1, UF3).

interpretieren den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (u.a. Oberfläche, Konzentration, Temperatur) (E5),

führen qualitative Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Be-obachtungen (u.a. zur Untersuchung der Eigen-schaften organischer Verbindungen) (E2, E4),

planen quantitative Versuche (u.a. zur Untersu-chung des zeitlichen Ablaufs einer chemischen Reaktion), führen diese zielgerichtet durch und dokumentieren Beobachtungen und Ergebnisse (E2, E4),

formulieren Hypothesen zum Einfluss verschiede-ner Faktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit und entwickeln Versuche zu deren Überprüfung (E3),

erklären den zeitlichen Ablauf chemischer Reakti-onen auf der Basis einfacher Modelle auf moleku-larer Ebene (u.a. Stoßtheorie für Gase) (E6),

interpretieren ein einfaches Energie-Reaktionsweg-Diagramm (E5, K3),

beschreiben und erläutern das chemische Gleich-gewicht mithilfe von Modellen (E6),

dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigen-schaften organischer Verbindungen, zur Einstel-lung eines chemischen Gleichgewichts, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislaufes) (K1),

Fritz Haber (1886-1934): Kriegsverbre-cher und Welternährer in einer Person? – Ein umstrittener europäischer Nobelpreis-träger (1919) und seine bahnbrechenden chemischen Errungenschaften im Bereich der Ammoniak-Synthese

nutzen angeleitet und selbstständig chemiespezi-fische Tabellen und Nachschlagewerke zur Pla-nung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2),

wählen bei der Darstellung chemischer Sachver-halte die jeweils an-gemessene Formelschreib-weise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (K3),

stellen für Reaktionen zur Untersuchung der Re-aktionsgeschwindigkeit den Stoffumsatz in Ab-hängigkeit von der Zeit tabellarisch und graphisch dar (K1),

recherchieren Informationen (u.a. zum Kohlen-stoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus unterschiedli-chen Quellen und strukturieren und hinter-fragen die Aussagen der Informationen (K2, K4),

zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Alkohole) und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2),

beschreiben und beurteilen Chancen und Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts (B1).

EP Chemie Unterrichtsvorhaben III Kontext: Kohlenstoff und Kohlenstoffkreislauf

Inhaltsfeld : Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltliche Schwerpunkte: - Stoffkreislauf in der Natur - Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen - Nanochemie des Kohlenstoffs


UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen

Zeitbedarf:

Planungsgrundlage: Einheiten

E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen

Schwerpunkt-Basiskonzepte:

Struktur-Eigenschaft

Chemisches Gleichgewicht

Sequenzierung in-haltlicher Aspekte

Konkretisierung des Kernlehrplans (mit Bezügen zu SI und Q1/2)

Die Schülerinnen und Schüler …

Sachaspekte unter Berücksichti-gung von Methoden/ Materia-lien/Lernmitteln

Absprachen der Fach-konferenz/ Didak-tisch-methodische Anmerkung

Kohlenstoff Kohlenstoff als Werk-stoff Kohlenstoffkreislauf Treibhauseffekt Kalkkreislauf

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

interpretieren den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (u. a. Oberfläche, Konzentration, Temperatur) (E5)

führen qualitative Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Be-obachtungen (u. a. zur Untersuchung der Eigen-schaften organischer Verbindungen) (E2, E4)

erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bin-dungsmodelle (E7)

unterscheiden zwischen dem natürlichen und dem anthropogen erzeugten Treibhauseffekt und beschreiben ausgewählte Ursachen und ihre Fol-gen (E1)

Kohlenstoff – Ein Element der anorgani-schen Chemie - Diamant, Graphit und Co. Kohlenstoff, ein Element für die Zukunft - Nanotechnologie - Fullerene - Modifikationen des Kohlenstoffs Kohlenstoffkreislauf - Treibhauseffekt - Versauerung/Übersäuerung der Meere - Atmosphäre im Wandel Kalkkreislauf - Der CO2-Kreislauf in der Natur (Tropf-steinhöhle) - Der Kalkkreislauf in der Bauindustrie

formulieren Fragestellungen zum Problem des Verbleibs und des Einflusses anthropogen erzeug-ten Kohlenstoffdioxids (u. a. im Meer) unter Ein-bezug von Gleichgewichten (E1)

formulieren Hypothesen zur Beeinflussung natür-licher Stoffkreisläufe (u. a. Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) (E3)

beschreiben die Vorläufigkeit der Aussagen von Prognosen zum Klimawandel (E7)

dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u. a. zur Untersuchung der Eigen-schaften organischer Verbindungen, zur Einstel-lung eines chemischen Gleichgewichts, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislaufes) (K1)

wählen bei der Darstellung chemischer Sachver-halte die jeweils angemessene

Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Sum-menformel, Strukturformel) (K3)

veranschaulichen chemische Reaktionen zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf graphisch oder durch Symbole (K3)

recherchieren Informationen (u. a. zum Kohlen-stoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus unterschiedli-chen Quellen und strukturieren und hinterfragen die Aussagen der Informationen (K2, K4)

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

beschreiben und bewerten die gesellschaftliche Relevanz prognostizierter Folgen des anthropo-genen Treibhauseffektes (B3)

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

Unterrichtsvorhaben I – Leistungskurs Chemie – Qualifikationsphase 1 (Stand: 01.02.2015)

Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten, ggf. weitere Kontexte

Inhaltsfeld 2: Säuren, Basen und analytische Verfahren

Inhaltliche Schwerpunkte: Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen Titrationsmethoden im Vergleich

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzer-wartungen: • UF1Wiedergabe • UF2Auswahl • UF3Systematisierung • E3 Hypothesen • E4Untersuchungen und Experimente • E5 Auswerten • E6Modelle • K1 Dokumentation • K2Recherche • K3Präsentation • B1 Kriterien • B2 Entscheidungen • B3 Werte und Normen Schwerpunkt-Basiskonzepte: • Chemisches Gleichgewicht • Donator-Akzeptor

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Sachaspekte unter Berücksichtigung von Methoden/ Materialien/Lernmitteln (Anregungen und Vorschläge zur konkreten Arbeitsweise, d.h. alle fol-genden Aufführungen sind als Beispiele gedacht, da am Lehrwerk Chemie 2000+ Qualifikatiosphase (2014) orientiert)

Merkmale von Säuren und Basen Leitfähigkeit

Konzentrationsbestimmung von Säuren und Basen durch Titration

□ recherchieren zu Alltagsprodukten, in denen Säuren und Basen enthalten sind, und diskutieren unterschiedliche Aus-sagen zu deren Verwendung adressatengerecht (K2, K4) □ beurteilen den Einsatz, die Wirksamkeit und das Gefah-renpotenzial von Säuren und Basen in Alltagsprodukten (B1, B2) □ beschreiben den Einfluss von Säuren und Basen auf die Umwelt an Beispielen und bewerten mögliche Folgen (B3) □ erläutern die unterschiedlichen Leitfähigkeiten von sau-ren und alkalischen Lösungen sowie von Salzlösungen glei-cher Stoffmengenkonzentrationen (E6) (ggf. erst am Ende der Sequenz, vgl. dort)

□ identifizieren Säuren und Basen in Produkten des Alltags und beschreiben diese mithilfe des Säure-Base-Konzepts von Brønsted (UF1, UF3) □ planen Experimente zur Bestimmung der Konzentration von Säuren und Basen in Alltagsprodukten bzw. Proben aus der Umwelt angeleitet und selbstständig (E1, E3) □ erläutern das Verfahren einer Säure-Base-Titration mit Endpunktsbestimmung über einen Indikator, führen diese

Sauer macht lustig – Säuren und Basen im Alltag (Einstieg über den Geschmack mit so genannten „sauren Zungen“, Brause, etc.)

Wie viel Säure ist da drin? Konzentrationsbestimmung durch Volumetrie (Titration)

Säure-Base-Konzept von Brönsted Protonenübergänge bei Säure-Base-Reaktionen Neutralisationswärme

pH-Wert pH-metrische Titration

zielgerichtet durch und werten sie aus (E3, E4, E5) □ bewerten durch eigene Experimente gewonnene Analy-seergebnisse zu Säure-Base-Reaktionen im Hinblick auf ihre Aussagekraft (u. a. Nennen und Gewichten von Fehlerquel-len) (E4, E5) □ bewerten die Qualität von Produkten und Umweltpara-metern auf der Grundlage von Analyseergebnissen zu Säu-re-Base-Reaktionen (B1)

□ zeigen an Protolysereaktionen auf, wie sich der Säure-Base-Begriff durch das Konzept von Brønsted verändert hat (E6, E7) □ stellen eine Säure-Base-Reaktion in einem Funktions-schema dar und erklären daran das Donator-Akzeptor-Prinzip (K1, K3) □ erklären die Reaktionswärme bei Neutralisationen mit der zugrundeliegenden Protolysereaktion (E3, E6)

□ interpretieren Protolysen als Gleichgewichtsreaktionen und beschreiben das Gleichgewicht unter Nutzung des KS-Wertes (UF2, UF3) □ beschreiben eine pH-metrische Titration, interpretieren charakteristische Punkte der Titrationskurve (u.a. Äquiva-lenzpunkt, Halbäquivalenzpunkt) und erklären den Verlauf mithilfe des Protolysekonzepts (E5)

„Ohne Wasser nicht sauer“ – Das Säure-Base-Konzept von Brönsted Kalorimetrische Untersuchungen bzw. Messungen bei der Säure-Base-Titration (fakultativ)

Können Salze sauer sein? – Protolysegleichungen bei Säure-Base-Reaktionen

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Autoprotolyse des Wassers

Stärke von Säuren

□ erläutern die Autoprotolyse und das Ionenprodukt des Wassers (UF1) □ berechnen pH-Werte wässriger Lösungen schwacher ein-protoniger Säuren mithilfe des Massenwirkungsgesetzes (UF2)

□ berechnen pH-Werte wässriger Lösungen starker Säuren und starker Basen (Hydroxide) (UF2) □ erklären fachsprachlich angemessen und mithilfe von Re-aktionsgleichungen den Unterschied zwischen einer schwa-chen und einer starken Säure bzw. einer schwachen und einer starken Base unter Einbeziehung des Gleichgewichts-konzepts (K3) □ erläutern das Verfahren einer Säure-Base-Titration mit Endpunktsbestimmung über einen Indikator, führen diese zielgerichtet durch und werten sie aus (E3, E4, E5) □ bewerten durch eigene Experimente gewonnene Analy-seergebnisse zu Säure-Base-Reaktionen im Hinblick auf ihre Aussagekraft (u. a. Nennen und Gewichten von Fehlerquel-len) (E4, E5) □ klassifizieren Säuren und Basen mithilfe von KS-, KB- und pKS-, KB-Werten (UF3) □ berechnen pH-Werte wässriger Lösungen einprotoniger schwacher Säuren und entsprechender schwacher Basen mithilfe des Massenwir-kungsgesetzes (UF2)

Spurensuche in reinem Wasser – Autoprotolyse des Wassers und pH-Wert

Starke Säuren, schwache Säuren – worauf kommt es an? - KS, pKS, KB und pKB Indikatoren als Reaktionsteilnehmer und ihre Rolle Wasserstoffprotonen-Donator bzw. -Akzeptor Puffersysteme – zum Beispiel anhand des „Lebenssaftes“ Blut

Leitfähigkeit

□ machen Vorhersagen zu Säure-Base-Reaktionen anhand von KS- und pKS-Werten und KB und pKB-Werten (E3) □ beschreiben und erläutern Titrationskurven starker und schwacher Säuren (K3) □ nutzen chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewer-ke zur Auswahl eines geeigneten Indikators für eine Titrati-on mit Endpunktsbestimmung (K2) □ bewerten durch eigene Experimente gewonnene oder recherchierte Analyseergebnisse zu Säure-Base-Reaktionen auf der Grundlage von Kriterien der Produktqualität oder des Umweltschutzes (B4) □ beschreiben den Einfluss von Säuren und Basen auf die Umwelt an Beispielen und bewerten mögliche Folgen (B3)

□ dokumentieren die Ergebnisse einer Leitfähigkeitstitration mithilfe graphischer Darstellungen (K1) □ erklären das Phänomen der elektrischen Leitfähigkeit in wässrigen Lösungen mit dem Vorliegen frei beweglicher Ionen (E6) □ beschreiben das Verfahren einer Leitfähigkeitstitration (als Messgröße genügt die Stromstärke) zur Konzentrati-onsbestimmung von Säuren bzw. Basen in Proben aus All-tagsprodukten oder der Umwelt und werten vorhandene Messdaten aus (E2, E4, E5)

Titration auch ohne Indikator? Leitfähigkeitstitrationen (Titration farbiger Lösungen)

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□ vergleichen unterschiedliche Titrationsmethoden (u.a. Säure-Base-Titration mit einem Indikator, Leitfähigkeitstit-ration, pH-metrische Titration) hinsichtlich ihrer Aussage-kraft für ausgewählte Fragestellungen (E1, E4) □ erläutern die unterschiedlichen Leitfähigkeiten von sau-ren und alkalischen Lösungen sowie von Salzlösungen glei-cher Stoffmengenkonzentrationen (E6) (ggf. bereits am An-fang der Sequenz, vgl. dort)

[Ende Unterrichtsvorhaben I, LK Chemie Q1]

Unterrichtsvorhaben II, III und IV – Leistungskurs Chemie – Qualifikationsphase 1 Kontexte: Strom für Taschenlampe und Smartphone auf Basis elektrochemischer Prozesse (Vorhaben II), Elektroautos – Fort-bewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse (Vorhaben III), Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen (Vorhaben

IV), ggf. weitere Inhaltsfeld 3: Elektrochemie

Inhaltliche Schwerpunkte: Elektrochemische Gewinnung von Stoffen Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozesse Mobile Energiequellen Korrosion und Korrosionsschutz

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzer-wartungen: • UF3 Systematisierung • UF4 Vernetzung • E1 Probleme und Fragestellungen • E2 Wahrnehmung und Messung • E5 Auswerten • E7 Denk- und Arbeitsweisen • K3 Präsentation • K4 Argumentation • B2 Entscheidungen • B4 Möglichkeiten und Grenzen Schwerpunkt-Basiskonzepte: • Chemisches Gleichgewicht • Donator-Akzeptor • Energie

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Faraday-Gesetze Umkehrbarkeit von Redox-Reaktionen

Spannungsreihe der Metalle und Nichtmetalle

□ erläutern und berechnen mit den Faraday-Gesetzen Stoff- und Energieumsätze bei elektrochemischen Prozessen (UF2) □ werten Daten elektrochemischer Untersuchungen mithil-fe der Nernst-Gleichung und der Faraday-Gesetze aus (E5) □ schließen aus experimentellen Daten auf elektrochemi-sche Gesetzmäßigkeiten (u. a. Faraday-Gesetze) (E6) □ erweitern die Vorstellung von Redoxreaktionen, indem sie Oxidationen/Reduktionen auf der Teilchenebene als Elekt-ronen-Donator-Akzeptor-Reaktionen interpretieren (E6, E7) □ stellen Oxidation und Reduktion als Teilreaktionen und die Redoxreaktion als Gesamtreaktion übersichtlich dar und beschreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3)

□ entwickeln Hypothesen zum Auftreten von Redoxreaktio-nen zwischen Metallen/Metallionen und Nichtmetal-len/Nichtmetallionen (E3) □ stellen Oxidation und Reduktion als Teilreaktionen und die Redoxreaktion als Gesamtreaktion übersichtlich dar und beschreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich

Wasser unter Strom – Elektrolyse und Faraday-Gesetze Michael Faraday (1791-1867) –Der angloeuropäische Physikochemiker gilt als Urvater der Elektrochemie Wenn Elektronen Partner wechseln – das Donator-Akzeptor-Prinzip bei Redoxreaktionen („Elektrolyse

Metalle sind unterschiedlich gut oxidierbar – die Spannungsreihe der Metalle und jene der Nichtmetalle LK (hier: Herausfinden einer Redoxreihe anhand von Versuchen) Edler und unedler Charakter von Metallen

Elektrolyse Galvanische Zellen Standard-Elektrodenpotentiale

korrekt (K3)

□ beschreiben und erklären Vorgänge bei einer Elektrolyse (u. a. von Elektrolyten in wässrigen Lösungen) (UF1, UF3) □ erläutern die bei der Elektrolyse notwendige Zersetzungs-spannung unter Berücksichtigung des Phänomens der Über-spannung (UF2) □ deuten die Reaktionen einer Elektrolyse als Umkehr der Reaktionen eines galvanischen Elements (UF4) □ erklären den Aufbau und die Funktionsweise einer galva-nischen Zelle (u. a. Daniell-Element) (UF1, UF3) □ analysieren und vergleichen galvanische Zellen bzw. Elekt-rolysen unter energetischen und stofflichen Aspekten (E1, E5) □ dokumentieren Versuche zum Aufbau von galvanischen Zellen und Elektrolysezellen übersichtlich und nachvollzieh-bar (K1) □ planen Experimente zum Aufbau galvanischer Zellen, zie-hen Schlussfolgerungen aus den Messergebnissen und lei-ten daraus eine Spannungsreihe ab (E1, E2, E4, E5) □ beschreiben den Aufbau einer Standard-Wasserstoff-Halbzelle (UF1) □ entwickeln aus vorgegebenen Materialien galvanische Zellen und treffen Vorhersagen über die zu erwartende Spannung unter Standardbedingungen (E1, E3) □ berechnen Potentialdifferenzen unter Nutzung der Stan-dardelektrodenpotentiale und schließen auf die möglichen

Ionen und Elektronen: Ladungsträger in Metallen und Lösungen Stromleitung in Lösung und Metallen Elektrolyse von Zinkbromid (Vergleich mit Galvanischem Element; Blick auf die Prozesse bei Kathode u. Anode) Strom aus Redox-Reaktionen: Das Daniell-Element Redox-Potentiale: Edle und unedle Metalle Redox-Potentiale der Halogene – Vergleich verschiedener Elemente der Gruppe der „Salzbildner“ Die Konzentration macht's – Redoxpotentiale sind berechenbar // Konzentrationsketten

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Nernst-Gleichung Elektrochemische Energieumwandlungen (z.B. in Batterien) Kenndaten von Batterien und Akkus

Redoxreaktionen (UF2, UF3) □berechnen Potentiale und Potentialdifferenzen mithilfe der Nernst-Gleichung und ermitteln Ionenkonzentrationen von Metallen und Nichtmetallen (u. a. Wasserstoff und Sauerstoff) (UF2) □ planen Versuche zur quantitativen Bestimmung einer Metallionen-Konzentration mithilfe der Nernst-Gleichung (E4) □ werten Daten elektrochemischer Untersuchungen mithilfe der Nernst-Gleichung und der Faraday-Gesetze aus (E5) □ berechnen Potentialdifferenzen unter Nutzung der Standardelektrodenpotentiale und schließen auf die möglichen Redoxreaktionen (UF2, UF3)

□ erläutern die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie und deren Umkehrung (E6) □ stellen Oxidation und Reduktion als Teilreaktionen und die Redoxreaktion als Gesamtreaktion übersichtlich dar und beschreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3) □ erklären Aufbau und Funktion elektrochemischer Span-nungsquellen aus Alltag und Technik (Batterie, Akkumula-tor, Brennstoffzelle) unter Zuhilfenahme grundlegender As-pekte galvanischer Zellen (u. a. Zuordnung der Pole, elekt-rochemische Redoxreaktion, Trennung der Halbzellen) (UF4) □ erläutern den Aufbau und die Funktionsweise einer Was-

Die Nernst-Gleichung Fällungsgleichgewicht und Löslichkeitsprodukt als Anwendung der Nernst-Gleichung Potentiometrie Messungen von Wasserstoffprotonen-Konzentrationen mit der pH-Elektrode Die Taschenlampen-Batterie Eine Moderne Batterie (z.B. anhand der Zink-Luft-Batterie in Hörgeräten) und ggf. der Lithium-Ionen-Akku Der Bleiakkumulator Ein Beispiel aus dem Bereich der Brennstoffzellen Ein Beispiel aus dem Bereich der Brennstoffzellen

Elektrochemische Korrosion Korrosionsschutz

serstoff-Brennstoffzelle (UF1, UF3) □ recherchieren Informationen zum Aufbau mobiler Ener-giequellen und präsentieren mithilfe adressatengerechter Skizzen die Funktion wesentlicher Teile sowie Lade- und Entladevorgänge (K2, K3) □ argumentieren fachlich korrekt und folgerichtig über Vor-züge und Nachteile unterschiedlicher mobiler Energiequel-len und wählen dazu gezielt Informationen aus (K4) □ erläutern und beurteilen die elektrolytische Gewinnung eines Stoffes aus ökonomischer und ökologischer Perspekti-ve (B1, B3) □ vergleichen und bewerten innovative und herkömmliche elektrochemische Energiequellen (u. a. Wasserstoff-Brennstoffzelle, Alkaline-Zelle) (B1) □ diskutieren die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie in der Chemie (B4) □ diskutieren Möglichkeiten der elektrochemischen Ener-giespeicherung als Voraussetzung für die zukünftige Ener-gieversorgung (B4)

□ erläutern elektrochemische Korrosionsvorgänge und Maßnahmen zum Korrosionsschutz (u. a. galvanischer Über-zug, Opferanode) (UF1, UF3) □ diskutieren Folgen von Korrosionsvorgängen unter ökolo-gischen und ökonomischen Aspekten (B2) □ diskutieren ökologische Aspekte und wirtschaftliche Schäden, die durch Korrosionsvorgänge entstehen können

Wenn der Rost alles frisst – die Korrosion von Metallen Damit der Rost nicht alles frisst – Schutz vor Korrosionsschäden (z.B. Phosphatierung mit Cola-Limonaden) Z.B. Meeresbewohner werden durch die Schiffahrt

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(B2) □ bewerten für konkrete Situationen ausgewählte Methoden des Korrosionsschutzes bezüglich ihres Aufwandes und Nutzens (B3, B2) □ recherchieren Beispiele für elektrochemische Korrosion und Möglichkeiten des Korrosionsschutzes (K2, K3)

geschädigt: Fischkrankheiten durch Zinkionen-Anreicherungen im Meer aufgrund der Verwendung von Opferanoden

[Ende Unterrichtsvorhaben II, III und IV; LK Chemie Q1]

Unterrichtsvorhaben V bis VIII – Leistungskurs Chemie – Qualifikationsphase 2 (Stand: 01.02.2015)

Kontexte: Maßgeschneiderte Produkte: 1) „Unser hoher Lebensstandard basiert auf einer Vielzahl synthetischer Stoffe“ – Reaktionswege in der organischen Chemie (Teil der Q1) (Vorhaben V) 2) Die Vielfalt der Kunststoffe im Alltag: Eigenschaften und Verwendung (Vorhaben VI) 3) Benzol als unverzichtbarer Ausgangsstoff bei Synthesen (Vorhaben VII) 4) Farbstoffe in Alltag und Analytik (Vorhaben VIII)

Inhaltsfeld 4: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Inhaltliche Schwerpunkte: •Organische Verbindungen und Reaktionswege •Reaktionsabläufe •Organische Werkstoffe •Farbstoffe und Farbigkeit •Konzentrationsbestimmung durch Lichtabsorption

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartun-gen: •UF2 Auswahl •UF3 Systematisierung •UF4 Vernetzung •E2 Wahrnehmung und Messung •E3 Hypothesen •E4 Untersuchungen und Experimente •E5 Auswertung •E6 Modelle •E7 Arbeits- und Denkweisen •K1 Dokumentation •K3 Präsentation •K4 Argumentation •B1 Kriterien •B3 Werte und Normen •B4 Möglichkeiten und Grenzen Schwerpunkt-Basiskonzepte: •Basiskonzept Struktur – Eigenschaft •Basiskonzept Donator – Akzeptor

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•Basiskonzept Energie




[Unser hoher Lebensstandard… [Q1]] Stoffklassen und Reaktionstypen zwischenmolekulare Wechselwirkungen

beschreiben den Aufbau der Moleküle (u.a.

Strukturisomerie) und die charakteristischen

Eigenschaften von Vertretern der Stoffklassen der

Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und

Ester und ihre chemischen Reaktionen (u.a.

Veresterung, Oxidationsreihe der Alkohole) (UF1,

UF3),

vergleichen ausgewählte organische Verbindungen

und entwickeln Hypothesen zu deren

Reaktionsverhalten aus den Molekülstrukturen (u.a.

I-Effekt, M-Effekt, sterischer Effekt) (E3),

erklären Stoffeigenschaften und Reaktionsverhalten

mit dem Einfluss der jeweiligen funktionellen

Gruppen und sagen Stoffeigenschaften vorher

(UF1),

Aufbau von organischen Molekülen nach fachlichen Kriterien ordnen oder strukturieren Reaktionswege in der organischen Chemie

[Kunststoffe] Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere Eigenschaften makromolekularer Verbindungen Struktur und Eigenschaften von Polymeren Radikalische Polymerisation Radikalische Substitution elektrophile Addition an Alkene Vergleich von elektrophiler Addition

recherchieren zur Herstellung, Verwendung und

Geschichte ausgewählter organischer Verbindungen

und stellen die Ergebnisse adressatengerecht vor

(K2, K3),


mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen (u.a.

Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol- Kräfte,

Wasserstoffbrücken) (UF 3, UF4),

untersuchen Kunststoffe auf ihre Eigenschaften,

planen dafür zielgerichtete Experimente (u.a. zum

thermischen Verhalten), führen diese durch und

werten sie aus (E1, E2, E4, E5),

ermitteln Eigenschaften von organischen

Werkstoffen und erklären diese anhand der

Struktur (u.a. Thermoplaste, Elastomere,

Duromere) (E5),

beschreiben und erläutern die Reaktionsschritte

einer radikalischen Polymerisation (UF1, UF 3),

klassifizieren organische Reaktionen als

Substitutionen, Additionen, Eliminierungen und

Kondensationen (UF3),

Hart oder weich, plastisch oder elastisch? Polyethen, Polypropen Polyvinylchlorid und Co Vom Monomer zum Polymer Andere Radikale, andere Produkte

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und elektrophiler Substitution Induktive Effekte bei elektrophilen Additionen Substitution und Eliminierung nucleophile Substitution Nucleophile-Addition und Polyurethane Polyamide durch Polykondensation Polyester durch Polykondensation

formulieren Reaktionsschritte einer elektrophilen

Addition und einer nucleophilen Substitution und

erläutern diese (UF1),

analysieren und vergleichen die Reaktionsschritte

unterschiedlicher Reaktionstypen (u.a. elektrophile

Addition und elektrophile Substitution) (E6),

vergleichen ausgewählte organische Verbindungen

und entwickeln Hypothesen zu deren

Reaktionsverhalten aus den Molekülstrukturen (u.a.

I-Effekt, M-Effekt, sterischer Effekt) (E3),

verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgen und

Reaktionswegen zur gezielten Herstellung eines

erwünschten Produktes (UF2, UF4),

erläutern die Planung einer Synthese ausgewählter

organischer Verbindungen sowohl im

niedermolekularen als auch im makromolekularen

Bereich (E4),

erläutern und bewerten den Einsatz von Erdöl und

nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung

von Produkten des Alltags und der Technik (B3),

demonstrieren an ausgewählten Beispielen mit

geeigneten Schemata den Aufbau und die Funktion

„maßgeschneiderter“ Moleküle (K3),

Angriffsziel: Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung Andere Elektrophile, andere Alkene Reaktionswege zu Monomeren Angriffsziel: Die Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindung Spinnbares aus der Retorte Fäden, Platten, Flaschen

erklären den Aufbau von Makromolekülen aus

Monomer-Bausteinen und unterscheiden

Kunststoffe aufgrund ihrer Synthese als

Polymerisate oder Polykondensate (u.a. Polyester,

Polyamide, Polycarbonate) (UF1, UF3),

erläutern die Eigenschaften von Polymeren

aufgrund der molekularen Strukturen (u.a.

Kettenlänge, Vernetzungsgrad) und erklären ihre

praktische Verwendung (UF3, UF4),

erklären Reaktionsabläufe unter dem Gesichtspunkt

der Produktausbeute und Reaktionsführung (UF4),

untersuchen Kunststoffe auf ihre Eigenschaften,

planen dafür zielgerichtete Experimente (u.a. zum

thermischen Verhalten), führen diese durch und

werten sie aus (E1, E2, E4, E5),

erläutern die Planung einer Synthese ausgewählter

organischer Verbindungen sowohl im

niedermolekularen als auch im makromolekularen

Bereich (E4),

verwenden geeignete graphische Darstellungen bei

der Erläuterung von Reaktionswegen und

Reaktionsfolgen (K1, K3),

beschreiben und visualisieren anhand geeigneter

Anschauungsmodelle den Verlauf ausgewählter

chemischer Reaktionen in Teilschritten (K3),

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Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffe Verwertung von Kunststoffabfällen Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit bei der Produktion

präsentieren die Herstellung ausgewählter

organischer Produkte und Zwischenprodukte unter

Verwendung geeigneter Skizzen oder Schemata

(K3),

demonstrieren an ausgewählten Beispielen mit

geeigneten Schemata den Aufbau und die Funktion

„maßgeschneiderter“ Moleküle (K3),

erläutern und bewerten den Einsatz von Erdöl und

nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung

von Produkten des Alltags und der Technik (B3),

beurteilen Nutzen und Risiken ausgewählter

Produkte der organischen Chemie unter

vorgegebenen Fragestellungen (B4),

diskutieren und bewerten Wege zur Herstellung

ausgewählter Alltagsprodukte (u.a. Kunststoffe)

bzw. industrieller Zwischenprodukte aus

ökonomischer und ökologischer Perspektive (B1,

B2, B3),

bewerten die Grenzen chemischer

Modellvorstellungen über die Struktur organischer

Verbindungen und die Reaktionsschritte von

Synthesen für die Vorhersage der Bildung von

Reaktionsprodukten (B4)

Bio-Kunststoffe Aus alt mach neu Ökonomie und Ökologie – keine Gegensätze

[Farbstoffe Farben durch Lichtabsorption Spektrum und Lichtabsorption Energiestufenmodell zur Lichtabsorption und Lichtemission Absorptionsspektren und Konzentrationen von Lösungen Lambert-Beer-Gesetz Molekülstruktur und Farbigkeit

Das aromatische System und das Benzol-Molekül Elektrophile (Erst- u. Zweit-) Substitution an Aromaten

werten Absorptionsspektren fotometrischer

Messungen aus und interpretieren die Ergebnisse

(E5),

erläutern Zusammenhänge zwischen

Lichtabsorption und Farbigkeit fachsprachlich

angemessen (K3),

berechnen aus Messwerten zur Extinktion mithilfe

des Lambert-Beer- Gesetzes die Konzentration von

Farbstoffen in Lösungen (E5),

gewichten Analyseergebnisse (u.a. fotometrische

Messung) vor dem Hintergrund umweltrelevanter

Fragestellungen (B1, B2),

beschreiben und diskutieren aktuelle Entwicklungen

im Bereich organischer Werkstoffe und Farbstoffe

unter vorgegebenen und selbstständig gewählten

Fragestellungen (K4).

erläutern das Reaktionsverhalten von aromatischen

Verbindungen (u.a. Benzol, Phenol) und erklären

dies mit Reaktionsschritten der elektrophilen Erst-

und Zweitsubstitution (UF1, UF2),

geben ein Reaktionsschema für die Synthese eines

Warum sehen wir Blattgrün? Wie entstehen Leuchtfarben? Fluoreszenz und Phosphoreszenz Photometrische Messungen Vielfalt der Farbstoff-Moleküle

Magische Ringe Derivate des Benzols

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Technisch wichtige elektrophile Substitutionen Phenol und Anilin Synthese von Azofarbstoffen Indigo, Anthrachinon, und Triphenylmethanfarbstoffe

Azofarbstoffes an und erläutern die Azokupplung

als elektrophile Zweitsubstitution (UF1, UF3),

stellen Erkenntnisse der Strukturchemie in ihrer

Bedeutung für die Weiter-entwicklung der Chemie

(u.a. Aromaten, Makromoleküle) dar (E7)

erläutern das Reaktionsverhalten von aromatischen

Verbindungen (u.a. Benzol, Phenol) und erklären

dies mit Reaktionsschritten der elektrophilen Erst-

und Zweitsubstitution (UF1, UF2),

machen eine Voraussage über den Ort der

elektrophilen Zweitsubstitution am Aromaten und

begründen diese mit dem Einfluss des

Erstsubstituenten (E3, E6),

beschreiben die Struktur und Bindungsverhältnisse

aromatischer Verbindungen mithilfe mesomerer

Grenzstrukturen und erläutern Grenzen dieser

Modellvorstellung (E6, E7),

erklären die Farbigkeit von vorgegebenen Stoffen

(u.a. Azofarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe)

durch Lichtabsorption und erläutern den

Zusammenhang zwischen Farbigkeit und

Molekülstruktur mithilfe des Mesomeriemodells

(mesomere Grenzstrukturen, Delokalisation von

Elektronen, Donator-/Akzeptorgruppen) (UF1, E6).

Toluol – Substitution am Kern oder in der Seitenkette Kein Farbstoff ohne … Farbstoffe nach Maß Weitere Farbstoffklassen

Färben von Textilien mit Direkt- und Küpenfarbstoffen Farbstoffe weitere Anwendungen

erklären vergleichend die Struktur und deren

Einfluss auf die Farbigkeit ausgewählter organischer

Farbstoffe (u.a. Azofarbstoffe,

Triphenylmethanfarbstoffe) (E6),

beschreiben und diskutieren aktuelle Entwicklungen

im Bereich organischer Werkstoffe und Farbstoffe

unter vorgegebenen und selbstständig gewählten

Fragestellungen (K4).

Blau machen

Färberwaid – das westeuropäische „blaue Gold“ als Pendant zu Indigo

Lebensmittelfarbstoffe

[Ende Unterrichtsvorhaben V, VI und VII, LK Chemie Q2]

49

Unterrichtsvorhaben I – Grundkurs Chemie – Qualifikationsphase 1

Kontexte: Säuren und Basen in Alltagsprodukten

Inhaltsfeld 2: Säuren, Basen und analytische Verfahren

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

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: • UF1 Wiedergabe • UF2 Auswahl • UF3 Systematisierung • E3 Hypothesen • E4 Untersuchungen und Experimente • E5 Auswerten • K1 Dokumentation • K2 Recherche • K3 Präsentation • B1 Kriterien • B2 Entscheidungen Schwerpunkt-Basiskonzepte: • Chemisches Gleichgewicht • Donator-Akzeptor

Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierung des Kern-lehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Sachaspekte unter Berücksichtigung von Me-thoden/ Materialien/Lernmitteln (Anregungen und Vorschläge zur konkreten Arbeitsweise, d.h. alle folgenden Auf-führungen sind als Beispiele gedacht, da am Lehrwerk Chemie 2000+ Qualifikatios-phase (2014) orientiert)

Merkmale von Säuren und Basen Leitfähigkeit

Konzentrationsbestimmung von Säuren und Basen durch Titration

□ recherchieren zu Alltagsprodukten, in denen Säuren und Basen enthalten sind, und diskutieren unterschiedliche Aussa-gen zu deren Verwendung adressatenge-recht (K2, K4) □ beurteilen den Einsatz, die Wirksamkeit und das Gefahrenpotenzial von Säuren und Basen in Alltagsprodukten (B1, B2)

□ identifizieren Säuren und Basen in Pro-dukten des Alltags und beschreiben diese mithilfe des Säure-Base-Konzepts von Brønsted (UF1, UF3) □ planen Experimente zur Bestimmung der Konzentration von Säuren und Basen in Alltagsprodukten bzw. Proben aus der Umwelt angeleitet und selbstständig (E1, E3) □ erläutern das Verfahren einer Säure-Base-Titration mit Endpunktsbestimmung

Sauer macht lustig – Säuren und Basen im Alltag

Wie viel Säure ist da drin? Konzentrationsbestimmung durch Volumetrie (Titration) Kalorimetrische Untersuchungen bzw. Messungen bei der Säure-Base-Titration (fakultativ)

51

Säure-Base-Konzept von Brönsted Protonenübergänge bei Säure-Base-Reaktionen

pH-Wert

über einen Indikator, führen diese zielge-richtet durch und werten sie aus (E3, E4, E5) □ bewerten durch eigene Experimente gewonnene Analyseergebnisse zu Säure-Base-Reaktionen im Hinblick auf ihre Aus-sagekraft (u. a. Nennen und Gewichten von Fehlerquellen) (E4, E5) □ bewerten die Qualität von Produkten und Umweltparametern auf der Grundla-ge von Analyseergebnissen zu Säure-Base-Reaktionen (B1)

□ zeigen an Protolysereaktionen auf, wie sich der Säure-Base-Begriff durch das Konzept von Brønsted verändert hat (E6, E7) □ stellen eine Säure-Base-Reaktion in ei-nem Funktionsschema dar und erklären daran das Donator-Akzeptor-Prinzip (K1, K3)

□ interpretieren Protolysen als Gleichge-wichtsreaktionen und beschreiben das Gleichgewicht unter Nutzung des KS-Wertes (UF2, UF3)

„Ohne Wasser nicht sauer“ – Das Säure-Base-Konzept von Brönsted

Können Salze sauer sein? – Protolysegleichungen bei Säure-Base-Reaktionen

Autoprotolyse des Wassers

Stärke von Säuren

□ erläutern die Autoprotolyse und das Ionenprodukt des Wassers (UF1) □ berechnen pH-Werte wässriger Lösun-gen schwacher einprotoniger Säuren mit-hilfe des Massenwirkungsgesetzes (UF2)

□ berechnen pH-Werte wässriger Lösun-gen starker Säuren und starker Basen (Hydroxide) (UF2) □ erklären fachsprachlich angemessen und mithilfe von Reaktionsgleichungen den Unterschied zwischen einer schwa-chen und einer starken Säure unter Ein-beziehung des Gleichgewichtskonzepts (K3) □ erläutern das Verfahren einer Säure-Base-Titration mit Endpunktsbestimmung über einen Indikator, führen diese zielge-richtet durch und werten sie aus (E3, E4, E5) □ bewerten durch eigene Experimente gewonnene Analyseergebnisse zu Säure-

Spurensuche in reinem Wasser – Autoprotolyse des Wassers und pH-Wert

Starke Säuren, schwache Säuren – worauf kommt es an? - KS, pKS, KB und pKB Indikatoren als Reaktionsteilnehmer und ihre Rolle Wasserstoffprotonen-Donator bzw. -Akzeptor Puffersysteme – zum Beispiel anhand des „Lebenssaftes“ Blut (fakultativ)

53

Leitfähigkeit

Base-Reaktionen im Hinblick auf ihre Aus-sagekraft (u. a. Nennen und Gewichten von Fehlerquellen) (E4, E5) □ klassifizieren Säuren mithilfe von KS- und pKS-Werten (UF3) □ machen Vorhersagen zu Säure-Base-Reaktionen anhand von KS- und pKS-Werten (E3)

□ dokumentieren die Ergebnisse einer Leitfähigkeitstitration mithilfe graphischer Darstellungen (K1) □ erklären das Phänomen der elektri-schen Leitfähigkeit in wässrigen Lösungen mit dem Vorliegen frei beweglicher Ionen (E6) □ beschreiben das Verfahren einer Leitfä-higkeitstitration (als Messgröße genügt die Stromstärke) zur Konzentrationsbe-stimmung von Säuren bzw. Basen in Pro-ben aus Alltagsprodukten oder der Um-welt und werten vorhandene Messdaten aus (E2, E4, E5)

Titration auch ohne Indikator? Leitfähigkeitstitrationen

[Ende Unterrichtsvorhaben I – GK]

Unterrichtsvorhaben II, III und IV – Grundkurs Chemie – Qualifikationsphase 1 Kontexte: Strom für Taschenlampe und Smartphone auf Basis elektrochemischer Prozesse (Vorhaben II), Elektroautos – Fort-

bewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse (Vorhaben III), Korrosion zerstört Werte (Vorhaben IV)

Inhaltsfeld 3: Elektrochemie

Inhaltliche Schwerpunkte: • Elektrochemische Gewinnung von Stoffen • Mobile Energiequellen • Korrosion

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartun-gen: • UF3 Systematisierung • UF4 Vernetzung • E1 Probleme und Fragestellungen • E2 Wahrnehmung und Messung • E5 Auswerten • E7 Denk- und Arbeitsweisen • K3 Präsentation • K4 Argumentation • B2 Entscheidungen • B4 Möglichkeiten und Grenzen Schwerpunkt-Basiskonzepte: • Donator-Akzeptor • Umkehrbarkeit von Redox-Reaktionen • Energie

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Faraday-Gesetze Umkehrbarkeit von Redox-Reaktionen

Spannungsreihe der Metalle und Nichtmetalle

erläutern und berechnen mit den Faraday-Gesetzen Stoff- und Energieumsätze bei elektrochemischen Prozessen (UF2) □ erweitern die Vorstellung von Redoxreaktionen, indem sie Oxidationen/Reduktionen auf der Teilchenebene als Elekt-ronen-Donator-Akzeptor-Reaktionen interpretieren (E6, E7) □ stellen Oxidation und Reduktion als Teilreaktionen und die Redoxreaktion als Gesamtreaktion übersichtlich dar und beschreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3)

□ entwickeln Hypothesen zum Auftreten von Redoxreaktio-nen zwischen Metallen/Metallionen (E3) □ planen Experimente zum Aufbau galvanischer Zellen, zie-hen Schlussfolgerungen aus den Messergebnissen und lei-ten daraus eine Spannungsreihe ab (E1, E2, E4, E5) □ stellen Oxidation und Reduktion als Teilreaktionen und die Redoxreaktion als Gesamtreaktion übersichtlich dar und

Wasser unter Strom – Elektrolyse und Faraday-Gesetze Michael Faraday (1791-1867) – Der angloeuropäische Physikochemiker gilt als Urvater der Elektrochemie

Wenn Elektronen Partner wechseln – das Donator-Akzeptor-Prinzip bei Redoxreaktionen

Metalle sind unterschiedlich gut oxidierbar – die Spannungsreihe der Metalle Edler und unedler Charakter von Metallen

Elektrolyse Galvanische Zellen

beschreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3)

□ beschreiben und erklären Vorgänge bei einer Elektrolyse (u. a. von Elektrolyten in wässrigen Lösungen) (UF1, UF3) □ erläutern die bei der Elektrolyse notwendige Zersetzungs-spannung unter Berücksichtigung des Phänomens der Über-spannung (UF2) □ erklären den Aufbau und die Funktionsweise einer galva-nischen Zelle (u. a. Daniell-Element) (UF1, UF3) □ deuten die Reaktionen einer Elektrolyse als Umkehr der Reaktionen eines galvanischen Elements (UF4) □ erläutern die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie und deren Umkehrung (E6) □ analysieren und vergleichen galvanische Zellen bzw. Elekt-rolysen unter energetischen und stofflichen Aspekten (E1, E5) □ dokumentieren Versuche zum Aufbau von galvanischen Zellen und Elektrolysezellen übersichtlich und nachvollzieh-bar (K1) □ stellen Oxidation und Reduktion als Teilreaktionen und die Redoxreaktion als Gesamtreaktion übersichtlich dar und beschreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3)

Ionen und Elektronen: Ladungsträger in Metallen und Lösungen Stromleitung in Lösung und Metallen Elektrolyse von Zinkbromid Strom aus Redox-Reaktionen: Das Daniell-Element Redox-Potentiale: Edle und unedle Metalle Redox-Potentiale der Halogene – Vergleich verschiedener Elemente der Gruppe der „Salzbildner“

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Standard-Elektrodenpotentiale Elektrochemische Energieumwandlungen (z.B. in Batterien)

□ beschreiben den Aufbau einer Standard-Wasserstoff-Halbzelle (UF1) □ berechnen Potentialdifferenzen unter Nutzung der Stan-dardelektrodenpotentiale und schließen auf die möglichen Redoxreaktionen (UF2, UF3) [Batterien] □ erklären Aufbau und Funktion elektrochemischer Span-nungsquellen aus Alltag und Technik (Batterie, Akkumula-tor, Brennstoffzelle) unter Zuhilfenahme grundlegender As-pekte galvanischer Zellen (u. a. Zuordnung der Pole, elekt-rochemische Redoxreaktion, Trennung der Halbzellen) (UF4) □ recherchieren Informationen zum Aufbau mobiler Ener-giequellen und präsentieren mithilfe adressatengerechter Skizzen die Funktion wesentlicher Teile sowie Lade- und Entladevorgänge (K2, K3) □ argumentieren fachlich korrekt und folgerichtig über Vor-züge und Nachteile unterschiedlicher mobiler Energiequel-len und wählen dazu gezielt Informationen aus (K4) □ erläutern und beurteilen die elektrolytische Gewinnung eines Stoffes aus ökonomischer und ökologischer Perspekti-ve (B1, B3) □ vergleichen und bewerten innovative und herkömmliche elektrochemische Energiequellen (u. a. Wasserstoff-

Die Konzentration macht's – Redoxpotentiale sind berechenbar // Konzentrationsketten Die Taschenlampen-Batterie Ein weiteres Beispiel aus dem Bereich der modernen Batterien (fakultativ) Der Bleiakkumulator Die Wasserstoff-Brennstoffzelle als Beispiel einer Brennstoffzelle

Elektrochemische Korrosion

Brennstoffzelle) (B1) □ diskutieren die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie in der Chemie (B4) □ erläutern elektrochemische Korrosionsvorgänge (UF1, UF3) □ diskutieren Folgen von Korrosionsvorgängen unter ökolo-gischen und ökonomischen Aspekten (B2)

Wenn der Rost alles frisst – die Korrosion von Metallen

[Ende Unterrichtsvorhaben II, III und IV – GK]

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Unterrichtsvorhaben V, VI und VII – Grundkurs Chemie – Qualifikationsphase 2 (Stand: 01.02.2015) Kontexte: Maßgeschneiderte Produkte 1) „Unser hoher Lebensstandard basiert auf einer Vielzahl synthetischer Stoffe“ – Reaktionswege in der organischen Chemie (Vorhaben V) 2) Die Vielfalt der Kunststoffe im Alltag: Eigenschaften und Verwendung (Vorhaben VI) 3) Farbstoff in Alltag und Analytik (Vorhaben VII) Inhaltsfeld 4: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Inhaltliche Schwerpunkte: • Organische Verbindungen und Reaktionswege • Organische Werkstoffe • Farbstoffe und Farbigkeit

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzer-wartungen: • UF2 Auswahl • UF4 Vernetzung • E3 Hypothesen • E4 Untersuchungen und Experimente • E5 Auswertung • K3 Präsentation • B3 Werte und Normen Schwerpunkt-Basiskonzepte: • Basiskonzept Struktur – Eigenschaft • Basiskonzept Donator – Akzeptor




Stoffklassen und Reaktionstypen zwischenmolekulare Wechselwirkungen Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere Eigenschaften makromolekularer Verbindungen Struktur und Eigenschaften von Polymeren Radikalische Polymerisation Radikalische Substitution elektrophile Addition an Alkene Elektrophile Addition und elektrophile Substitution, ggf. Vergleich Induktive Effekte bei elektrophilen Additionen Substitution und Eliminierung nucleophile Substitution Ggf. Nucleophile Addition und

Recherchieren zur Herstellung, Verwendung und

Geschichte ausgewählter organischer Verbindungen

und stellen die Ergebnisse adressatengerecht vor (K2,

K3)

beschreiben den Aufbau der Moleküle (u.a.

Strukturisomerie) und die charakteristischen

Eigenschaften von Vertretern der Stoffklassen der

Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und

Ester und ihre chemischen Reaktionen (u.a.

Veresterung, Oxidationsreihe der Alkohole) (UF1,

UF3),


mit dem Einfluss der jeweiligen funktionellen

Gruppen und sagen Stoffeigenschaften vorher

(UF1),


mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen (u.a.

Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol- Kräfte,

Wasserstoffbrücken) (UF 3, UF4),

klassifizieren organische Reaktionen als

Substitutionen, Additionen, Eliminierungen und

Die Vielfalt der Kunststoffe im Alltag: Eigenschaften und Verwendung Aufbau von organ

5. Auflage (ed. Brunnert) - AFG Werne Chemie Oberstufe - … · für Chemieinteressierte ab...

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