Chemie in der Qualifikationsphase G9 (Jahrgang 12&13)

Themen Fachinhalte Fachwissen Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung

12/1Treibstoffe

Kaloriemetrie

Satz von Hess

Die Schülerinnen und Schüler ... beschreiben die innere Energie eines

stofflichen Systems als Summe aus Kernenergie, chemischer Energie und thermischer Energie dieses Systems

nennen den ersten Hauptsatz der Thermodynamik.

beschreiben die Enthalpieänderung als ausgetauschte Wärme bei konstantem Druck.

nennen die Definition der Standard-Bildungsenthalpie.

führen Experimente zur Ermittlung von Reaktionsenthalpien in einfachen Kalorimetern durch.

erklären die Lösungsenthalpie als Summe aus Gitterenthalpie und Hydratationsenthalpie.

nutzen tabellierte Daten zurBerechnung von Standard-Reaktionsenthalpien aus Standard-Bildungsenthalpien.

übersetzen die Alltagsbegriffe Energiequelle, Wärmeenergie, verbrauchte Energie und Energieverlust inFachsprache.

stellen die Ent-halpieänderun- gen in einem Enthalpiedia-gramm dar.

interpretieren Enthalpiedia-gramme

• reflektieren die Unschärfe im All-tag verwendeter e n e r g e t i s c h e r Begriffe.

• nutzen ihre Kenntnisse zur Enthalpieänderungausgewählter All-tags- und Technik-prozesse.

• beurteilen die Energieeffizienz ausgewählter Pro-zesse ihrer Le-benswelt.

• bewerten die ge-sellschaftliche Re-levanz verschiede-ner Energieträger.

Triebkraft chemischerReaktionen

Gibbs Helm-holtz Glei-chung (eA)

beschreiben die Entropie als Maß der Unordnung eines Systems (eA).

erläutern das Wechselspiel zwischen Enthalpie und Entropie als Kriterium fürden freiwilligen Ablauf chemischer Prozesse (eA).

beschreiben Energieentwertung als Zunahme der Entropie (eA).

beschreiben die Aussagekraft der freien Enthalpie (eA).

nutzen die Gibbs-Helmholtz-Gleichung, um Aussagen zum freiwilligen Ablauf chemischer Prozesse zu machen.

führen Berechnungen mitder Gibbs-Helmholtz-Gleichung durch (eA).

Katalyse Energetische Aspekte von Katalysatoren

beschreiben die Aktivierungsenergie als Energiedifferenz zwischen Ausgangszu-stand und Übergangszustand.

beschreiben den Einfluss eines Katalysa-tors auf die Aktivierungsenergie.

nutzen die Modellvorstel-lung des Übergangszu-stands zur Beschreibung der Katalysatorwirkung.

• stellen die Aktivie-rungsenergie als Energiedifferenz zwischen Ausgangs-zustand und Über-gangszustand dar.

• stellen die Wirkungeines Katalysators in einem Energie-diagramm dar.

• beurteilen den Einsatz von Kata-lysatoren in techni-schen Prozessen.

Reaktions-geschwin-digkeit

Reaktionsge-schwindigkeit, was ist das?

definieren den Begriff der Reaktionsge-schwindigkeit als Änderung der Konzentrati-on pro Zeiteinheit.

beschreiben den Einfluss von Temperatur, Druck, Konzentration, Zerteilungsgrad und Katalysatoren auf die Reaktionsgeschwindig-keit.

planen geeignete Experi-mente zum Einfluss von Faktoren auf die Reakti-onsgeschwindigkeit und führen diese durch.

• recherchieren zu technischen Ver-fahren in unter-schiedlichen Quel-len und präsentie-ren ihre Ergebnis-se (eA).

• beschreiben die Bedeutung unter-schiedlicher Reak-tionsgeschwindig-keiten alltäglicher Prozesse.

Chemisches Gleich-gewicht

Dynamisches Gleichgewicht

Gleichgewichts-konstante und Massenwirkungs-gesetz

Verschiebung der Lage des Gleich-gewichts nach Le Chatelier

beschreiben das chemische Gleichgewicht auf Stoff- und Teilchenebene. erkennen die Notwendigkeit eines geschlos-senen Systems für die Einstellung des che-mischen Gleichgewichts.

unterscheiden zwischen Ausgangskonzentra-tion und Gleichgewichtskonzentration.

formulieren das Massenwirkungsgesetz.

können anhand der Gleichgewichtskonstan-ten Aussagen zur Lage des Gleichgewichts machen.

erkennen, dass sich nach Störung eines Gleichgewichts ein neuer Gleichgewichtszu-stand einstellt.

beschreiben den Einfluss von Konzentration, Druck und Temperatur auf den Gleichge-wichtszustand (Prinzip von Le Chatelier).

erkennen, dass die Gleichgewichtskonstante temperaturabhängig ist

führen ausgewählte Experi-mente zum chemischen Gleichgewicht durch.

schließen aus Versuchsda-ten auf Kennzeichen des chemischen Gleichge-wichts.

schließen aus einem Mo-dellversuch auf Kennzei-chen des chemischen Gleichgewichts.

berechnen Gleichge-wichts-konstanten und –konzen- trationen (eA).

führen Experimente zu Ein-flüssen auf chemische Gleichgewichte durch.

diskutieren die Übertragbarkeitder Modellvor-stellung. argu-mentieren mit-hilfe des Mas-senwirkungsge-setzes.

argumentieren mithilfe des Massenwir-kungsgesetzes.

recherchieren zu Katalysato-ren in techni-schen Prozes-sen.

• beurteilen die Steuerung von chemischen Reak-tionen in techni-schen Prozessen.

• beurteilen die Bedeutung der Beeinflussung chemischer Gleichgewichte in der Industrie und in der Natur.

• beschreiben die Möglichkeiten zur Steuerung techni-scher Prozesse.

Gleichgewicht undKatalysator

Löslichkeits-gleichgewichte (eA)

beschreiben, dass Katalysatoren die Ein-stellung des chemischen Gleichgewichts be-schleunigen.

beschreiben Löslichkeitsgleichgewichte als heterogene Gleichgewichte (eA).

beschreiben das Löslichkeitsprodukt (eA).

nutzen Tabellendaten, um Aussagen zur Löslichkeit von Salzen zu treffen (eA).

nutzen Tabellendaten zur Erklärung von Fällungsre-ak-tionen (eA).

12/2Säure-Base Chemie

Säure-Base Theo-rie nach Brönsted

Protolysereaktio-nen als Gleichge-wichtsreaktionen;konjugierte Säure-Base-Paare

Autoprotolyse desWassers und pH-Wert

Stärke von Säu-ren und BasenSäurekonstante und Basenkon-stante

Neutralisation

Säure-Base-Titra-tion

erläutern die Säure-Base-Theorie nach Brönsted.

stellen korrespondierende Säure-Base-Paareauf.

nennen die charakteristischen Teilchen wäss-riger saurer und alkalischer Lösungen (Hy-droni- um/Oxonium-Ion und Hydroxid-Ion).

erklären die Neutralisationsreaktion.

beschreiben die Autoprotolyse des Wassersals Gleichgewichts- reaktion.

erklären den Zusammenhang zwischen der Autoprotolyse des Wassers und dem pH-Wert.

nennen die Definition des pH- Werts.

beschreiben die Säurekonstante als spezielleGleichgewichtskonstante.

beschreiben die Basenkonstanten als spezi-elle Gleichgewichtskonstante.

differenzieren starke und schwache Säuren bzw. Basen anhand der pK

S-und pK

B-Werte.

• messen pH-Werte verschiede- ner wässriger Lösungen.

• messen den pH-Wert äquimola-rer Lösungen einprotoniger Säu-ren und schließen daraus auf dieSäurestärke.

• wenden ihre Kenntnisse zu ein-protonigen Säuren auf mehrpro-tonige Säuren an.

• titrieren starke Säuren gegen starke Basen (und umgekehrt).

berechnen die Stoffmengenkon-zentration saurer und alkalischer Probelösungen.

• wenden das Ionenprodukt des Wassers auf Konzentrati-onsberechnungen an (eA).• erkennen den Zusammenhangzwischen pH-Wert-Änderung und Konzentrationsänderung.

• ermitteln die Konzentration verschiedener saurer und alkali-scher Lösungen durch Titration.

• nehmen Titrationskurven ein- protoniger starker und schwacher Säuren auf.

• erklären qualitativ den Kurven-verlauf.• identifizieren und erklären charakteristische Punkte des Kurvenverlaufs (Anfangs-pH-Wert, Äquivalenzpunkt, Halbäquivalenzpunkt, End-pH-Wert).• berechnen charakteristische Punkte des Kurvenverlaufs und zeichnen Titrationskurvenausgewählter einprotoniger

stellen Protoly-segleichungen dar.

recherchieren zu Säuren und Basen in All-tags-, Technik- und Umweltbe-reichen und präsentieren ihre Ergebnis-se.

recherchieren pH-Wert-Anga-ben im Alltag.

argumentieren sachlogisch un-ter Verwendungder Tabellen-werte.

präsentieren und diskutieren Titrationskur-ven.

• beschreiben den historischen Weg der Entwicklung des Säure-Ba-se-Begriffs bis Brönsted.

• beurteilen den Einsatz von Säu-ren und Basen so-wie Neutralisati-onsreaktionen in Alltags-, Technik- und Umweltberei-chen.

• reflektieren die Bedeutung von pH-Wert- Angabenin ihrem Alltag.

pH-Wert Berech-nungen

erklären die pH-Werte von Salzlösungen anhand von pK

S-und pK

B-Werten (eA).

starker / schwacher Säuren und starker / schwacher Basen (eA).• ermitteln experimentell den Halbäquivalenzpunkt (eA).• berechnen pH-Werte von Lö-sungen starker und schwacher einprotoniger Säuren.

• berechnen pH-Werte von wässrigen Hydroxid-Lösungen.

• berechnen die pH-Werte al-kalischer Lösungen (eA).

• messen pH-Werte verschie-dener Salzlösungen (eA).

• nutzen Tabellen zur Vorher-sage und Erklärung von Säu-re-Base-Reaktionen (eA). • wenden den Zusammenhangzwischen pKS-, pKB- und pKW-Wert an (eA).

Indikatoren beschreiben die Funktion von Säure-Ba-se-Indikatoren bei Titrationen.

beschreiben Indikatoren als schwache Brönsted-Säuren bzw. -Basen.

• nutzen Tabellen zur Auswahl eines geeigneten Indikators.

• erkennen und beschreiben die Bedeutung maßanalytischer Verfahren in der Berufswelt.

Puffersysteme erklären die Wirkungsweise von Puffersyste-men mit der Säure-Base-Theorie nach Brönsted.

leiten die Henderson-Hasselbalch-Glei-chung her (eA).

wenden die Henderson- Hasselbalch-Glei-chung auf Puffersysteme an (eA).

erkennen den Zusammenhang zwischen dem Halbäquivalenzpunkt und dem Puf-ferberereich (eA).

• ermitteln die Funktionsweise von Puffern im Experiment.

• identifizieren Pufferbereichein Titrationskurven (eA).

• ermitteln grafisch den Hal-bäquivalenzpunkt (eA).

• erklären die Pufferwirkung in technischen und biologischen Systemen.

Korrosions-schutz (eA)

wenden ihre Kenntnisse zu galvanischen Zellen auf Lokalelemente an (eA).

unterscheiden Sauerstoff- und Säure-Kor-rosion (eA).

beschreiben den Korrosionsschutz durch Überzüge (eA).

erklären den kathodischen Korrosions-schutz (eA).

führen Experimente zur Korrosion und zum Korro-sionsschutz durch (eA).

• nutzen ihre Kennt-nisse über Redoxre-aktionen zur Erklä-rung von Alltags- und Technikprozes-sen (eA).

• bewerten den Ein-satz und das Auf-treten von Redoxre-aktionen in Alltag und Technik (eA).

• bewerten die wirt-schaftlichen Folgen durch Korrosions-schäden (eA).

Elektrolyse als Umkehrung der galvanischen Zel-le

beschreiben den Bau von Elektrolysezellen.

erläutern das Prinzip der Elektrolyse.

deuten die Elektrolyse als Umkehrung der Vorgänge im galvanischen Element.

beschreiben die Zersetzungsspannung (eA).

beschreiben das Phänomen der Über-spannung (eA).

beschreiben den Zusammenhang zwi-schen der Zersetzungsspannung und der Zellspannung einer entsprechenden gal-vanischen Zelle (eA).

führen ausgewählte Elek-trolysen durch.

nutzen Spannungsdia-gramme als Entschei-dungshilfe zur Vorhersageund Erklärung von Elek-trodenreaktionen (eA).

• stellen Elektrolyse-zellen in Form von Skizzen dar. vergleichen Elektrolysezelle und galvanische Zelle.

• erläutern Darstellun-gen zu technischen Anwendungen.

• recherchieren zu Redoxreaktionen in Alltag und Technik und präsentieren ihreErgebnisse.

Elektrolyse und Galvanische Zelle in der Technik Batterie Akku Brennstoffzelle

erklären die Funktionsweise ausgewählter Batterien, Akkumulatoren und Brennstoffzel-len.

nennen die prinzipiellen Unterschiede zwi-schen Batterien, Akkumulatoren und Brenn-stoffzellen.

vergleichen Säure-Base-Reaktionen und Redoxreaktionen.

strukturieren ihr Wissen zu Batterien, Akkumulatoren und Brennstoffzellen.

entwickeln Kriterien zur Be-urteilung von technischen Systemen.

wenden das Donator-Ak-zeptor-Konzept an.

• recherchieren ex-emplarisch zu Batte-rien, Akkumulatoren und Brennstoffzellenund präsentieren ihre Ergebnisse.

• nutzen ihre Kennt-nisse über elektro-chemische Energie- quellen zur Erklä-rung ausgewählter Alltags- und Tech- nikprozesse.

• reflektieren die Be-deutung ausgewähl-ter Redoxreaktionen für die Elektromobili-tät.

13/1 OC

Wdh.: Homologe Reihe der AlkaneStofklassen Alkene Alkine Alkohole Aldehyde Ketone Carbonsäuren

Erklärung von Stoffeigenschaf-ten mit Hilfe der Molekülstruktur Löslichkeit Siedetemp.

beschreiben die Molekülstruktur folgenderStoffklassen: Alkane, Alkene, Alkanole, Alka-nale, Alkanone, Alkansäuren

beschreiben die Reaktion mit Brom als Nach-weis für Doppelbindungen in Molekülen.

unterscheiden die Konstitutionsisomerie unddie cis-trans-Isomerie.

benennen die funktionellen Gruppen: Dop-pelbindung, Hydroxy-, Carbonyl- (Aldehyd-,Keto-), Carboxy-,

erklären Stoffeigenschaften anhand ihrerKenntnisse über zwischenmolekulare Wech-selwirkungen.

ordnen ausgewählte Stoff-klassen in Form homologerReihen.

wenden die IUPAC-Nomen-klatur zur Benennung orga-nischer Verbindungen an.

führen Nachweisreaktionendurch.

wenden ihre Kenntnissezur Erklärung von Siede-temperaturen und Löslich-keiten auf neu eingeführteStoffklassen an.

untersuchen experimentelldie Löslichkeit in unter-schiedlichen Lösungsmit-teln.

unterscheidenFachspracheund Alltags-sprache bei der

BenennungchemischerVerbindungen.

diskutieren dieAussagekraftvon Nachweis-reaktionen.

stellen den Zu-sammenhangzwischen Mole-külstruktur undStoffeigenschaftfachsprachlichdar.

• erkennen die Be-deutung organi-scher Verbindun-gen in unserem Alltag.

• nutzen ihre Kenntnisse zu zwischenmolekula-ren Wechselwir-kungen zur Erklä-rung von Phäno-menen in ihrer Le-benswelt.

Benzol-Molekül beschreiben die Molekülstruktur folgender

Stoffklasse: Aromaten (nur das Benzolmole-kül).

beschreiben die Mesomerieenergie des Benzols (eA).

erklären die Mesomerie mithilfe von Grenzstrukturen in der Lewis-Schreibwei-se für das Benzolmolekül (eA).

wenden das Mesomerie-modell zur Erklärung des aromatischen Zustands des Benzol-Moleküls an (eA).

stellen die Me-somerieener-gie des Ben-zols in einem Enthalpiedia-gramm dar (eA).

diskutieren dieGrenzen und Möglichkeiten von Modellen (eA).

Reaktionsmechanismen in derOC

Radikalische Sub-stitution

Elektrophile Addi-tion

beschreiben den Reaktionsmechanismus der radikalischen Substitution.

beschreiben den Reaktionsmechanis-mus der elektrophilen Addition von symmetrischen Verbindungen (eA).

führen ausgewählte Experi-mente zu den aufgeführten Mechanismen durch.

wenden Nachweisreaktio-nen an.

versprachlichenmechanisti- sche Darstel-lungsweisen.

• reflektieren me-chanistische Denkweisen als wesentliches Prinzip der orga-nischen Chemie (eA).

Markownikow

Esterkondensation

nukleophile Sub-stitution

beschreiben den Reaktionsmechanis-mus der elektrophilen Addition von asymmetrischen Verbindungen (eA).

unterscheiden zwischen homolytischer und heterolytischer Bindungsspaltung (eA).

beschreiben, dass bei chemischen Reaktio-nen unterschiedliche Reaktionsprodukte ent-stehen können.

begründen anhand funktioneller Gruppen die Reaktionsmöglichkeiten organischer Mo-leküle.

unterscheiden die Reaktionstypen Substituti-on, Addition, Eliminierung und Kondensati-on.

beschreiben die Molekülstruktur folgenderStoffklassen: Halogenkohlenwasserstoffe, Al-kanole, Alkanale, Alkanone, Alkansäuren,Aminosäuren, Ester, Ether,

benennen die funktionellen Gruppen: Dop-pelbindung, Hydroxy-, Carbonyl-, Carboxy-,Amino-, Ester-, Ether-Gruppe.

unterscheiden radikalische, elektrophile und nucleophile Teilchen (eA).

beschreiben das Carbenium-Ion / Car-bo-Kation als Zwischenstufe in Reaktions-mechanismen (eA).

erklären induktive Effekte (eA).

erklären mesomere Effekte (eA).

beschreiben den Reaktionsmechanis-mus der nucleophilen Substitution (zwei-stufiger Mechanismus) (eA).

nutzen induktive Effekte zur Erklärung von Reak-tionsmechanismen und unterschiedlichen Reakti-vitäten (eA).

nutzen ihre Kenntnisse über radikalische, elektro-phile und nucleophile Teilchen zur Erklärung von Teilschritten in Reak-tionsmechanismen (eA).

stellen Zusammenhänge zwischen den während der Reaktion konkurrierenden Teilchen und den Produktenher.

nutzen Gaschromato-gramme zur Identifizie-rung von Reaktionspro-dukten. planen Experi-mente für einen Synthe-seweg zur Überführung einer Stoffklasse in eine andere (eA).

planen Experimente zur Identifizierung organischer Moleküle und führen diese durch.

verwenden geeignete Formelschreibweisen zur Erklärung von Elektro-nenverschiebungen (eA).

nutzen induktive und mesomere Effekte zur Erklärung der Stärke or-ganischer Säuren (eA).

stellen die Aussagen ei-nes Textes in Form eines Reaktionsme-chanismus dar(eA).

argumentieren sachlogisch und begründen schlüssig die entstehenden Produkte.

diskutieren die Reaktionsmög- lichkeiten funk-tioneller Grup- pen.

stellen einen Syntheseweg einer organi-schen Verbin-dung stellen Flussdiagram-me technischer Prozesse fach-sprachlich dar.

stellen techni-sche Prozesse als Flussdia-gramme dar.

stellen die Elektronenver-schiebung in angemessenerFachsprache dar (eA).

• reflektieren die Bedeutung von Nebenreaktionen organischer Syn-thesewege.

• beurteilen und be-werten die gesell-schaftliche Bedeu-tung eines ausge-wählten organi-schen Synthese-wegs. • reflektieren die gesundheitlichen Risiken beim Ein-satz organischer Verbindungen.

• nutzen chemi-sche Kenntnisse zur Erklärung derProduktlinie aus-gewählter techni-scher Synthesen (eA). • beurteilen wirt-schaftliche Aspek-te und Stoffkreis-läufe im Sinne der Nachhaltigkeit.

• erkennen die Bedeutung der Gaschromatogra-fie in der Analytik.

13/2Kunststoffe

Untersuchung undEinteilung von Kunststoffen Thermoplaste Duroplaste Elastomere

radikalische Poly-merisation

Polykondensation am Beispiel eines Polyesters und ei-nes Polyamids

Struktur-Eigen-schaftsbeziehun-gen bei Kunststof-fen(Z.B. Weichma-cher oder Vulkani-sierung)

teilen Kunststoffe in Duroplaste, Thermo-plaste und Elastomere ein.

beschreiben die Reaktionstypen Polymeri-sation und Polykondensation zur Bildung von Makromolekülen.

beschreiben den Reaktionsmechanismus der radikalischen Polymerisation.

erklären die Eigenschaften von makromole-kularen Stoffen anhand von zwischenmole-kularen Wechselwirkungen.

klassifizieren Kunststoffe nach charakteristi-schen Atomgruppierungen: Polyolefine, Poly-ester, Polyamide, Polyether

untersuchen experimentell Eigenschaften ausgewähl-ter Kunststoffe (Dichte, Ver-halten bei Erwärmen).

führen Experimente zur Polykondensation durch.

nutzen ihre Kenntnisse zurStruktur von Makromolekü-len zur Erklärung ihrer Stoffeigenschaften.

nutzen geeignete Modelle zur Veranschaulichung von Reaktionsmechanismen.

recherchieren zu Anwen-dungsbereichenmakromolekula-rer Stoffe und präsentieren ihre Ergebnis-se.

diskutieren die Aussagekraft von Modellen.

• beurteilen und bewerten den Ein-satz von Kunst-stoffen im Alltag.

• beurteilen und bewerten wirt-schaftliche Aspek-te und Stoffkreis-läufe im Sinne der Nachhaltig-keit.

• beschreiben Tä-tigkeitsfelder im Umfeld der Kunst-stoffchemie.

• nutzen ihre Fach-kenntnisse zur Er-klärung der Funkti-onalität ausge-wählter Kunststof-fe.

Naturstoffe Eiweiße, Fette und Kohlenhydrathe – die Basis unserer Ernährung

Aminosäuren und Peptidbindung

Fehling zum Nach-weis von Glucose

Stärkenachweis

beschreiben die Molekülstruktur von Amino-säuren, Proteinen, Kohlenhydrathe(Glucose, Fructose, Saccharose, Stärke)und Fetten.

beschreiben die Fehling-Reaktion.

beschreiben die Iod-Stärke- Reaktion.

• erörtern und be-werten Verfahren zur Nutzung und Verarbeitung aus-gewählter Natur-stoffe vor dem Hintergrund knap-per werdender Ressourcen.