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Einheitliche Pruumlfungsanforderungen in der Abiturpruumlfung

Chemie(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 01121989 idF vom 05022004)

Die Laumlnder werden gebeten die neugefassten Einheitlichen Pruumlfungsanforderungen in derAbiturpruumlfung (EPA) fuumlr die Faumlcher Biologie Physik Chemie Informatik Franzoumlsisch ItalienischSpanisch Russisch Tuumlrkisch und Daumlnisch spaumltestens zur Abiturpruumlfung im Jahre 2007 umzusetzen(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 12032004)

Inhaltsverzeichnis

Fachpraumlambel 3

I Festlegungen fuumlr die Gestaltung der Abiturpruumlfung 5

1 Fachliche Inhalte und Qualifikationen 5

11 Fachliche und methodische Kompetenzen 5

12 Fachliche Inhalt 6

121 Themenbereiche 6

122 Basiskonzepte 7

13 Differenzierung zwischen Grund- und Leistungsfach 7

131 Anforderungen 7

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die Differenzierung 8

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine Hinweise 10

22 Fachspezifische Beschreibung der Anforderungsbereiche 10

3 Schriftliche Pruumlfung 15

31 Allgemeine Hinweise 15

32 Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe 16

33 Beschreibung der zu erwartenden Pruumlfungsleistung 17

34 Bewertung der Pruumlfungsleistung 18

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4 Muumlndliche Pruumlfung 19

41 Besonderheiten und Aufgabenstellung 19

42 Kriterien fuumlr die Bewertung 20

43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente 20

431 Besonderheiten 20

432 Bewertung 21

433 Beispiele fuumlr Themenbereiche 21

II Aufgabenbeispiele 22

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung 22

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach 22

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge 22

112 Sanitaumlr-Silikon 28

113 Luftbatterie 34

114 Sulfasalazin 38

12 Aufgabenbeispiele fuumlr das Grundkursfach 41

121 Chemische Reinigung 44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels 48

123 Citronensaumlure

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung 52

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs 52

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen 52

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs 55

221 Puffersysteme 55

222 Tenside 59

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Fachpraumlambel

Die Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom 16062000) beschreibtdie grundlegenden Anforderungen an den Unterricht im mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld

bdquoIm mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld sollen Verstaumlndnis fuumlrden Vorgang der Abstraktion die Faumlhigkeit zu logischem Schlieszligen Sicherheit in einfachenKalkuumllen Einsicht in die Mathematisierung von Sachverhalten in die Besonderheitennaturwissenschaftlicher Methoden in die Entwicklung von Modellvorstellungen und derenAnwendung auf die belebte und unbelebte Natur und in die Funktion naturwissenschaftlicherTheorien vermittelt werdenldquo

Das Fach Chemie traumlgt dazu bei indem es auf verschiedenen Ebenen ein strukturiertesWissen uumlber die stoffliche Welt und die Gesetzmaumlszligigkeiten der Umwandlung von Stoffenvermittelt Der Chemieunterricht traumlgt nicht nur zum fachspezifischen Erkenntnisgewinn beiDurch die Verknuumlpfung grundlegender Erkenntnisse und Arbeitsweisen aus Chemie Biologieund Physik unter Anwendung von Methoden der Mathematik erlangen die Schuumllerinnen undSchuumller ein rationales naturwissenschaftlich begruumlndetes Weltbild

Als wesentliche Grundlage technischer oumlkologischer und wirtschaftlicher Entwicklungeneroumlffnet die Chemie Wege fuumlr die Gestaltung unserer Lebenswelt und somit zur Verbesserungunserer Lebensqualitaumlt Chemische Erkenntnisse und Methoden sind infolgedessen integralerBestandteil einer fundierten naturwissenschaftlichen Grundbildung die als Hilfe zurBewaumlltigung der eigenen selbstgestalteten Lebenssituation und zur Bewaumlltigung der globalenProbleme der Menschheit verstanden wird

Die Chemie ist stark empirisch gepraumlgt wobei dem Experimentieren und Erforschen eineentscheidende Rolle im Erkenntnisprozess zukommt Dieses chemiespezifische Handelnlernen Schuumllerinnen und Schuumller indem sie selbststaumlndig taumltig werden und ihre Versuchs- undMessergebnisse erfassen und auswerten Das Interpretieren von Ergebnissen auf der Ebenevon Modellvorstellungen eroumlffnet ein tieferes Verstaumlndnis der Stoffeigenschaften undStrukturen Dies ermoumlglicht die Erschlieszligung chemischer Reaktionen auf atomarer odermolekularer Ebene

Die in der Abiturpruumlfung eingeforderten Kompetenzen koumlnnen nur eingebracht werden wennder Unterricht den nachfolgend dargestellten fachlichen und methodischen Grundsaumltzenentspricht Dies bedeutet dass neben dem Beherrschen der Fachsprache derModellvorstellungen der chemischen Verfahren und Mathematisierungen auch daseigenstaumlndige Loumlsen Beurteilen und Bewerten ermoumlglicht wird Dazu muumlssen in der PruumlfungAufgaben mit offenen und komplexen Teilaufgaben gestellt werden die vernetztes Denkenerfordern und somit unterschiedliche Loumlsungswege ermoumlglichen

Zur Sicherung eines einheitlichen und angemessenen Anforderungsniveaus in denPruumlfungsaufgaben enthalten die Einheitlichen Pruumlfungsanforderungen fuumlr das Fach Chemie

- eine Beschreibung der Pruumlfungsgegenstaumlnde dh der nachzuweisenden Kompetenzensowie der fachlichen Inhalte an denen diese Kompetenzen eingefordert werden sollen

- Kriterien mit deren Hilfe uumlberpruumlft werden kann ob eine Pruumlfungsaufgabe dasanzustrebende Anspruchsniveau erreicht

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- Hinweise und Aufgabenbeispiele fuumlr die Gestaltung der schriftlichen und muumlndlichenPruumlfung sowie zu alternativen Pruumlfungsformen

Als Hilfsmittel fuumlr die Konstruktion von Pruumlfungsaufgaben sowie fuumlr die Gestaltung dermuumlndlichen Pruumlfung und alternativer Pruumlfungsformen dient die Beschreibung von dreiAnforderungsbereichen Mit ihrer Hilfe und nach Maszliggabe des vorangegangenenUnterrichts dem die Lehrplaumlne der Laumlnder zugrunde liegen werden die Pruumlfungsinhalteausgewaumlhlt und Pruumlfungsaufgaben gestellt

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I FESTLEGUNGEN FUumlR DIE GESTALTUNG DER ABITURPRUumlFUNG

1 Fachliche Inhalte und Qualifikationen11 Fachliche und methodische KompetenzenDie Anforderungen fuumlr die schriftliche und muumlndliche Pruumlfung sowie fuumlr alternativePruumlfungskomponenten sind so zu gestalten dass ein moumlglichst breites Spektrum vonKompetenzen an geeigneten Inhalten uumlberpruumlft werden kann Diese werden in dennachfolgend beschriebenen Kompetenzbereichen des Faches Chemie vermittelt und uumlberpruumlft

Fuumlr die Bearbeitung von Pruumlfungsaufgaben im Grund- und Leistungskursfach sind diefolgenden fachspezifischen und allgemeinen naturwissenschaftlichen Kompetenzenerforderlich

Kompetenzbereich Fachkenntnisse (Chemisches Wissen anwenden)

Die Pruumlflinge- nennen Fakten Begriffe Gesetze und Theorien zu Stoffumwandlungen- erkennen die Zusammenhaumlnge zwischen Struktur Eigenschaften und Verwendung der

Stoffe - wenden Kenntnisse uumlber Merkmale Verlauf und Bedingungsabhaumlngigkeit chemischer

Reaktionen an- erkennen und nutzen Moumlglichkeiten der vertikalen Vernetzung innerhalb der Chemie

sowie der horizontalen Vernetzung mit anderen Unterrichtsfaumlchern- strukturieren erworbenes Wissen uumlber Stoffe und chemische Reaktionen auf der

Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (siehe 12)

Kompetenzbereich Fachmethoden(Erkenntnismethoden der Chemie nutzen)

Die Pruumlflinge - koumlnnen selbststaumlndig chemische Experimente planen durchfuumlhren beobachten

beschreiben und auswerten- wenden geeignete Modelle zur Beschreibung und Erklaumlrung chemischer Sachverhalte

an- interpretieren chemische Reaktionen auf der Teilchenebene - koumlnnen Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und diese experimentell

uumlberpruumlfen- wenden mathematische Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer

chemischer Aufgaben an- nutzen den Computer zum Messen zur Modellbildung zur Berechnung oder zur

Simulation

Kompetenzbereich Kommunikation(in Chemie und uumlber Chemie kommunizieren)

Die Pruumlflinge - beschreiben und veranschaulichen konkrete chemische Sachverhalte unter

angemessener Nutzung der Fachsprache

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- argumentieren sachlogisch und begruumlnden schluumlssig chemische Sachverhalte undFragestellungen

- praumlsentieren chemisches Wissen eigene Standpunkte und Uumlberlegungen sowie Lern-und Arbeitsergebnisse adressaten- und situationsgerecht

- stellen chemische Sachverhalte und Erkenntnisse in unterschiedlicher Form (SymboleFormeln Gleichungen Tabellen Diagramme Grafen Skizzen Simulationen) dar

- interpretieren Fachtexte und grafische Darstellungen und koumlnnen daraus Schluumlsseziehen

- nutzen Informationsquellen erkennen Kernaussagen waumlhlen Informationen gezieltund kritisch aus und verknuumlpfen diese mit dem erworbenen Wissen

Kompetenzbereich Reflexion(uumlber die Bezuumlge der Chemie reflektieren)

Die Pruumlflinge - betrachten Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven und bewerten diese

sachgerecht auf der Grundlage chemischer Kenntnisse- eroumlrtern und bewerten Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung wichtiger

Rohstoffe vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen- erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der

angewandten Chemie fuumlr die Ernaumlhrungssicherung EnergieversorgungWerkstoffproduktion sowie in der Informations- und Biotechnologie

- nutzen chemische Kenntnisse zur Erklaumlrung von Lebensvorgaumlngen- beurteilen Technikfolgen wirtschaftliche Aspekte und Stoffkreislaumlufe im Sinne der

Nachhaltigkeit

12 Fachliche Inhalte Grundlage fuumlr die Abiturpruumlfung im Fach Chemie sind die nachstehend genannten fachlichenInhalte Hierbei wird zwischen Themenbereichen mit den zugehoumlrigen fachbezogenenInhalten und Basiskonzepten unterschiedenDiese gelten fuumlr den Leistungskurs und fuumlr den Grundkurs gleichermaszligen als verbindlichePruumlfungsgegenstaumlnde

121 ThemenbereicheBeim Nachweis der fachlichen Kompetenzen kommt den unter den folgendenThemenbereichen angeordneten fachbezogenen Inhalten nach Maszliggabe der Lehrplaumlne bzwRahmenplaumlne der Laumlnder besondere Bedeutung zu Sie werden fuumlr die Abiturpruumlfungvorausgesetzt

A) Stoffe Struktur und EigenschaftenVerbindungen mit funktionellen Gruppen natuumlrliche und synthetische Stoffe mitmakromolekularem Aufbau chemische Bindung Strukturen ausgewaumlhlter organischer undanorganischer Stoffe

B) Chemische Reaktionen Protonenuumlbergaumlnge Elektronenuumlbergaumlnge Reaktionsmechanismen energetische undkinetische Aspekte chemischer Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen

C) Arbeitsweisen der Chemie

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Nachweisverfahren und quantitative Bestimmungen

D) Lebenswelt und GesellschaftOumlkonomische und oumlkologische Aspekte der angewandten Chemie aktuelle Technologien undchemische Produkte

122 BasiskonzepteDer Chemieunterricht in der Schule muss mit der Vielfalt seiner fachbezogenen Inhalte aufein grundlegendes Verstaumlndnis uumlber das Verhalten von Stoffen deren Eigenschaften derenAufbau und deren Umwandlungen ausgerichtet sein Die Einordnung der Lerninhalte in dienachstehenden fuumlnf Basiskonzepte gewaumlhrleistet einen systematischen Wissensaufbau unterfachlicher und lebensweltlicher Perspektive Damit sind die Pruumlflinge in der Lage detailliertesFachwissen in groumlszligere Zusammenhaumlnge einzuordnen Auf der Grundlage einer durch dieBasiskonzepte strukturierten Wissensbasis bearbeiten die Pruumlflinge die Abituraufgaben

Stoff-Teilchen-Konzept Die erfahrbaren Phaumlnomene der stofflichen Welt und derenDeutung auf der Teilchenebene werden konsequent unterschieden

Struktur-Eigenschafts-Konzept Art Anordnung und Wechselwirkung der Teilchenbestimmen die Eigenschaften eines Stoffes

Donator-Akzeptor-Konzept Saumlure-Base- und Redoxreaktionen lassen sich als Protonen-bzw Elektronenuumlbergaumlnge beschreiben

Energiekonzept Alle chemischen Reaktionen sind mit Energieumsatz verbunden

Gleichgewichtskonzept Reversible chemische Reaktionen koumlnnen zu einem Gleich-gewichtszustand fuumlhren

13 Differenzierung zwischen Grund- und Leistungskursfach

131 AnforderungenDie Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe vom 07071972 (idF vom16062000) weist den Kurstypen in der Qualifikationsphase unterschiedlich akzentuierteAufgaben zu den Grundkursen die Vermittlung einer wissenschaftspropaumldeutisch orientiertenGrundbildung den Leistungskursen die systematische vertiefte und reflektiertewissenschaftspropaumldeutische Arbeit

Beiden Kursarten gemeinsam ist die Foumlrderung und Entwicklung grundlegenderKompetenzen (siehe 11) als Teil der Allgemeinbildung und Voraussetzung fuumlr Studium undBeruf

Grundkurse im Fach Chemie sollen in grundlegende Fragestellungen SachverhalteProblemkomplexe und Strukturen des Faches einfuumlhren Sie sollen wesentlicheArbeitsmethoden Fachmethoden und Darstellungsformen des Faches bewusst und erfahrbarmachen sowie Zusammenhaumlnge im Fach und uumlber die Grenzen dessen hinaus inexemplarischer Form erkennbar werden lassen Der Unterricht in Grundkursen foumlrdert durchlebensweltliche Bezuumlge Einsicht in die Bedeutung des Fachs sowie durch schuumllerzentriertesund handlungsorientiertes Arbeiten die Selbststaumlndigkeit der Pruumlflinge

Leistungskurse vertiefen zusaumltzlich die Inhalte Modelle und Theorien so dass dieKomplexitaumlt und der Aspektreichtum des Faches deutlich wird Der Unterricht ist auf eine

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Beherrschung der Arbeits- und Fachmethoden deren selbststaumlndige Anwendung Uumlbertragungund Reflexion gerichtet Leistungskurse erzielen einen hohen Grad an Selbsttaumltigkeit derPruumlflinge vor allem beim Experimentieren und bei der Wissensgenerierung

Die Anforderungen im Grundkursfach sollen sich daher nicht nur quantitativ sondern vorallem qualitativ von denen im Leistungskursfach unterscheiden

Dieser Unterschied wird deutlich- im Umfang und Spezialisierungsgrad bezuumlglich des Fachwissens und chemischer

Methoden des Experimentierens sowie der Theoriebildung - im Abstraktionsniveau erkennbar im Grad der Elementarisierung der

Problemerfassung und des Problemloumlsens der Mathematisierung sowie in derDifferenziertheit der verwendeten Fachsprache

- in der Komplexitaumlt der Kontexte sowie der chemischen Sachverhalte Theorien undModelle

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die DifferenzierungBeispiel 1 Brennstoffzelle Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Reaktionsgleichungen fuumlr Redoxreaktionen vollstaumlndig darstellen und den

Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe(Oxidation) zuordnen

- Redoxreaktionen beschreiben die der Umwandlung von chemischer Energie inelektrische Energie dienen (Galvanische Zellen Brennstoffzelle)

- die Bedeutung einer Brennstoffzelle bei der zukuumlnftigen Energiebereitstellungbeurteilen

AufgabenstellungGegeben ist die raumlumliche Abbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle DieBeschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektroden umstroumlmen

1 Erlaumlutern Sie das Funktionsprinzip der dargestellten Apparatur und formulieren Siedie Elektrodenreaktionen

2 Definieren Sie an diesem Beispiel den Begriff Redoxreaktion

3 Erlaumlutern Sie die Voraussetzungen unter denen Brennstoffzellen sinnvolleAlternativen zu bisherigen Batterien oder Akkumulatoren sein koumlnnen

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenuumlbergang anwenden - Oxidation und Reduktion definieren und Redoxpaare angeben- den Bau und die Funktionsweise einer galvanischen Zelle aus einem beschreibenden

Text oder einer Skizze nach Vorgaben ableiten- die wesentlichen Vorgaumlnge bei Elektrolysen und galvanischen Elementen beschreiben- die Relevanz der Elektrochemie fuumlr den Lebensstandard darstellen

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- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

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- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

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- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

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- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

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Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

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Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

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3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

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Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

2

4 Muumlndliche Pruumlfung 19

41 Besonderheiten und Aufgabenstellung 19

42 Kriterien fuumlr die Bewertung 20

43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente 20

431 Besonderheiten 20

432 Bewertung 21

433 Beispiele fuumlr Themenbereiche 21

II Aufgabenbeispiele 22

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung 22

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach 22

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge 22

112 Sanitaumlr-Silikon 28

113 Luftbatterie 34

114 Sulfasalazin 38

12 Aufgabenbeispiele fuumlr das Grundkursfach 41

121 Chemische Reinigung 44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels 48

123 Citronensaumlure

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung 52

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs 52

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen 52

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs 55

221 Puffersysteme 55

222 Tenside 59

3

Fachpraumlambel

Die Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom 16062000) beschreibtdie grundlegenden Anforderungen an den Unterricht im mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld

bdquoIm mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld sollen Verstaumlndnis fuumlrden Vorgang der Abstraktion die Faumlhigkeit zu logischem Schlieszligen Sicherheit in einfachenKalkuumllen Einsicht in die Mathematisierung von Sachverhalten in die Besonderheitennaturwissenschaftlicher Methoden in die Entwicklung von Modellvorstellungen und derenAnwendung auf die belebte und unbelebte Natur und in die Funktion naturwissenschaftlicherTheorien vermittelt werdenldquo

Das Fach Chemie traumlgt dazu bei indem es auf verschiedenen Ebenen ein strukturiertesWissen uumlber die stoffliche Welt und die Gesetzmaumlszligigkeiten der Umwandlung von Stoffenvermittelt Der Chemieunterricht traumlgt nicht nur zum fachspezifischen Erkenntnisgewinn beiDurch die Verknuumlpfung grundlegender Erkenntnisse und Arbeitsweisen aus Chemie Biologieund Physik unter Anwendung von Methoden der Mathematik erlangen die Schuumllerinnen undSchuumller ein rationales naturwissenschaftlich begruumlndetes Weltbild

Als wesentliche Grundlage technischer oumlkologischer und wirtschaftlicher Entwicklungeneroumlffnet die Chemie Wege fuumlr die Gestaltung unserer Lebenswelt und somit zur Verbesserungunserer Lebensqualitaumlt Chemische Erkenntnisse und Methoden sind infolgedessen integralerBestandteil einer fundierten naturwissenschaftlichen Grundbildung die als Hilfe zurBewaumlltigung der eigenen selbstgestalteten Lebenssituation und zur Bewaumlltigung der globalenProbleme der Menschheit verstanden wird

Die Chemie ist stark empirisch gepraumlgt wobei dem Experimentieren und Erforschen eineentscheidende Rolle im Erkenntnisprozess zukommt Dieses chemiespezifische Handelnlernen Schuumllerinnen und Schuumller indem sie selbststaumlndig taumltig werden und ihre Versuchs- undMessergebnisse erfassen und auswerten Das Interpretieren von Ergebnissen auf der Ebenevon Modellvorstellungen eroumlffnet ein tieferes Verstaumlndnis der Stoffeigenschaften undStrukturen Dies ermoumlglicht die Erschlieszligung chemischer Reaktionen auf atomarer odermolekularer Ebene

Die in der Abiturpruumlfung eingeforderten Kompetenzen koumlnnen nur eingebracht werden wennder Unterricht den nachfolgend dargestellten fachlichen und methodischen Grundsaumltzenentspricht Dies bedeutet dass neben dem Beherrschen der Fachsprache derModellvorstellungen der chemischen Verfahren und Mathematisierungen auch daseigenstaumlndige Loumlsen Beurteilen und Bewerten ermoumlglicht wird Dazu muumlssen in der PruumlfungAufgaben mit offenen und komplexen Teilaufgaben gestellt werden die vernetztes Denkenerfordern und somit unterschiedliche Loumlsungswege ermoumlglichen

Zur Sicherung eines einheitlichen und angemessenen Anforderungsniveaus in denPruumlfungsaufgaben enthalten die Einheitlichen Pruumlfungsanforderungen fuumlr das Fach Chemie

- eine Beschreibung der Pruumlfungsgegenstaumlnde dh der nachzuweisenden Kompetenzensowie der fachlichen Inhalte an denen diese Kompetenzen eingefordert werden sollen

- Kriterien mit deren Hilfe uumlberpruumlft werden kann ob eine Pruumlfungsaufgabe dasanzustrebende Anspruchsniveau erreicht

4

- Hinweise und Aufgabenbeispiele fuumlr die Gestaltung der schriftlichen und muumlndlichenPruumlfung sowie zu alternativen Pruumlfungsformen

Als Hilfsmittel fuumlr die Konstruktion von Pruumlfungsaufgaben sowie fuumlr die Gestaltung dermuumlndlichen Pruumlfung und alternativer Pruumlfungsformen dient die Beschreibung von dreiAnforderungsbereichen Mit ihrer Hilfe und nach Maszliggabe des vorangegangenenUnterrichts dem die Lehrplaumlne der Laumlnder zugrunde liegen werden die Pruumlfungsinhalteausgewaumlhlt und Pruumlfungsaufgaben gestellt

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I FESTLEGUNGEN FUumlR DIE GESTALTUNG DER ABITURPRUumlFUNG

1 Fachliche Inhalte und Qualifikationen11 Fachliche und methodische KompetenzenDie Anforderungen fuumlr die schriftliche und muumlndliche Pruumlfung sowie fuumlr alternativePruumlfungskomponenten sind so zu gestalten dass ein moumlglichst breites Spektrum vonKompetenzen an geeigneten Inhalten uumlberpruumlft werden kann Diese werden in dennachfolgend beschriebenen Kompetenzbereichen des Faches Chemie vermittelt und uumlberpruumlft

Fuumlr die Bearbeitung von Pruumlfungsaufgaben im Grund- und Leistungskursfach sind diefolgenden fachspezifischen und allgemeinen naturwissenschaftlichen Kompetenzenerforderlich

Kompetenzbereich Fachkenntnisse (Chemisches Wissen anwenden)

Die Pruumlflinge- nennen Fakten Begriffe Gesetze und Theorien zu Stoffumwandlungen- erkennen die Zusammenhaumlnge zwischen Struktur Eigenschaften und Verwendung der

Stoffe - wenden Kenntnisse uumlber Merkmale Verlauf und Bedingungsabhaumlngigkeit chemischer

Reaktionen an- erkennen und nutzen Moumlglichkeiten der vertikalen Vernetzung innerhalb der Chemie

sowie der horizontalen Vernetzung mit anderen Unterrichtsfaumlchern- strukturieren erworbenes Wissen uumlber Stoffe und chemische Reaktionen auf der

Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (siehe 12)

Kompetenzbereich Fachmethoden(Erkenntnismethoden der Chemie nutzen)

Die Pruumlflinge - koumlnnen selbststaumlndig chemische Experimente planen durchfuumlhren beobachten

beschreiben und auswerten- wenden geeignete Modelle zur Beschreibung und Erklaumlrung chemischer Sachverhalte

an- interpretieren chemische Reaktionen auf der Teilchenebene - koumlnnen Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und diese experimentell

uumlberpruumlfen- wenden mathematische Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer

chemischer Aufgaben an- nutzen den Computer zum Messen zur Modellbildung zur Berechnung oder zur

Simulation

Kompetenzbereich Kommunikation(in Chemie und uumlber Chemie kommunizieren)

Die Pruumlflinge - beschreiben und veranschaulichen konkrete chemische Sachverhalte unter

angemessener Nutzung der Fachsprache

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- argumentieren sachlogisch und begruumlnden schluumlssig chemische Sachverhalte undFragestellungen

- praumlsentieren chemisches Wissen eigene Standpunkte und Uumlberlegungen sowie Lern-und Arbeitsergebnisse adressaten- und situationsgerecht

- stellen chemische Sachverhalte und Erkenntnisse in unterschiedlicher Form (SymboleFormeln Gleichungen Tabellen Diagramme Grafen Skizzen Simulationen) dar

- interpretieren Fachtexte und grafische Darstellungen und koumlnnen daraus Schluumlsseziehen

- nutzen Informationsquellen erkennen Kernaussagen waumlhlen Informationen gezieltund kritisch aus und verknuumlpfen diese mit dem erworbenen Wissen

Kompetenzbereich Reflexion(uumlber die Bezuumlge der Chemie reflektieren)

Die Pruumlflinge - betrachten Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven und bewerten diese

sachgerecht auf der Grundlage chemischer Kenntnisse- eroumlrtern und bewerten Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung wichtiger

Rohstoffe vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen- erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der

angewandten Chemie fuumlr die Ernaumlhrungssicherung EnergieversorgungWerkstoffproduktion sowie in der Informations- und Biotechnologie

- nutzen chemische Kenntnisse zur Erklaumlrung von Lebensvorgaumlngen- beurteilen Technikfolgen wirtschaftliche Aspekte und Stoffkreislaumlufe im Sinne der

Nachhaltigkeit

12 Fachliche Inhalte Grundlage fuumlr die Abiturpruumlfung im Fach Chemie sind die nachstehend genannten fachlichenInhalte Hierbei wird zwischen Themenbereichen mit den zugehoumlrigen fachbezogenenInhalten und Basiskonzepten unterschiedenDiese gelten fuumlr den Leistungskurs und fuumlr den Grundkurs gleichermaszligen als verbindlichePruumlfungsgegenstaumlnde

121 ThemenbereicheBeim Nachweis der fachlichen Kompetenzen kommt den unter den folgendenThemenbereichen angeordneten fachbezogenen Inhalten nach Maszliggabe der Lehrplaumlne bzwRahmenplaumlne der Laumlnder besondere Bedeutung zu Sie werden fuumlr die Abiturpruumlfungvorausgesetzt

A) Stoffe Struktur und EigenschaftenVerbindungen mit funktionellen Gruppen natuumlrliche und synthetische Stoffe mitmakromolekularem Aufbau chemische Bindung Strukturen ausgewaumlhlter organischer undanorganischer Stoffe

B) Chemische Reaktionen Protonenuumlbergaumlnge Elektronenuumlbergaumlnge Reaktionsmechanismen energetische undkinetische Aspekte chemischer Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen

C) Arbeitsweisen der Chemie

7

Nachweisverfahren und quantitative Bestimmungen

D) Lebenswelt und GesellschaftOumlkonomische und oumlkologische Aspekte der angewandten Chemie aktuelle Technologien undchemische Produkte

122 BasiskonzepteDer Chemieunterricht in der Schule muss mit der Vielfalt seiner fachbezogenen Inhalte aufein grundlegendes Verstaumlndnis uumlber das Verhalten von Stoffen deren Eigenschaften derenAufbau und deren Umwandlungen ausgerichtet sein Die Einordnung der Lerninhalte in dienachstehenden fuumlnf Basiskonzepte gewaumlhrleistet einen systematischen Wissensaufbau unterfachlicher und lebensweltlicher Perspektive Damit sind die Pruumlflinge in der Lage detailliertesFachwissen in groumlszligere Zusammenhaumlnge einzuordnen Auf der Grundlage einer durch dieBasiskonzepte strukturierten Wissensbasis bearbeiten die Pruumlflinge die Abituraufgaben

Stoff-Teilchen-Konzept Die erfahrbaren Phaumlnomene der stofflichen Welt und derenDeutung auf der Teilchenebene werden konsequent unterschieden

Struktur-Eigenschafts-Konzept Art Anordnung und Wechselwirkung der Teilchenbestimmen die Eigenschaften eines Stoffes

Donator-Akzeptor-Konzept Saumlure-Base- und Redoxreaktionen lassen sich als Protonen-bzw Elektronenuumlbergaumlnge beschreiben

Energiekonzept Alle chemischen Reaktionen sind mit Energieumsatz verbunden

Gleichgewichtskonzept Reversible chemische Reaktionen koumlnnen zu einem Gleich-gewichtszustand fuumlhren

13 Differenzierung zwischen Grund- und Leistungskursfach

131 AnforderungenDie Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe vom 07071972 (idF vom16062000) weist den Kurstypen in der Qualifikationsphase unterschiedlich akzentuierteAufgaben zu den Grundkursen die Vermittlung einer wissenschaftspropaumldeutisch orientiertenGrundbildung den Leistungskursen die systematische vertiefte und reflektiertewissenschaftspropaumldeutische Arbeit

Beiden Kursarten gemeinsam ist die Foumlrderung und Entwicklung grundlegenderKompetenzen (siehe 11) als Teil der Allgemeinbildung und Voraussetzung fuumlr Studium undBeruf

Grundkurse im Fach Chemie sollen in grundlegende Fragestellungen SachverhalteProblemkomplexe und Strukturen des Faches einfuumlhren Sie sollen wesentlicheArbeitsmethoden Fachmethoden und Darstellungsformen des Faches bewusst und erfahrbarmachen sowie Zusammenhaumlnge im Fach und uumlber die Grenzen dessen hinaus inexemplarischer Form erkennbar werden lassen Der Unterricht in Grundkursen foumlrdert durchlebensweltliche Bezuumlge Einsicht in die Bedeutung des Fachs sowie durch schuumllerzentriertesund handlungsorientiertes Arbeiten die Selbststaumlndigkeit der Pruumlflinge

Leistungskurse vertiefen zusaumltzlich die Inhalte Modelle und Theorien so dass dieKomplexitaumlt und der Aspektreichtum des Faches deutlich wird Der Unterricht ist auf eine

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Beherrschung der Arbeits- und Fachmethoden deren selbststaumlndige Anwendung Uumlbertragungund Reflexion gerichtet Leistungskurse erzielen einen hohen Grad an Selbsttaumltigkeit derPruumlflinge vor allem beim Experimentieren und bei der Wissensgenerierung

Die Anforderungen im Grundkursfach sollen sich daher nicht nur quantitativ sondern vorallem qualitativ von denen im Leistungskursfach unterscheiden

Dieser Unterschied wird deutlich- im Umfang und Spezialisierungsgrad bezuumlglich des Fachwissens und chemischer

Methoden des Experimentierens sowie der Theoriebildung - im Abstraktionsniveau erkennbar im Grad der Elementarisierung der

Problemerfassung und des Problemloumlsens der Mathematisierung sowie in derDifferenziertheit der verwendeten Fachsprache

- in der Komplexitaumlt der Kontexte sowie der chemischen Sachverhalte Theorien undModelle

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die DifferenzierungBeispiel 1 Brennstoffzelle Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Reaktionsgleichungen fuumlr Redoxreaktionen vollstaumlndig darstellen und den

Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe(Oxidation) zuordnen

- Redoxreaktionen beschreiben die der Umwandlung von chemischer Energie inelektrische Energie dienen (Galvanische Zellen Brennstoffzelle)

- die Bedeutung einer Brennstoffzelle bei der zukuumlnftigen Energiebereitstellungbeurteilen

AufgabenstellungGegeben ist die raumlumliche Abbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle DieBeschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektroden umstroumlmen

1 Erlaumlutern Sie das Funktionsprinzip der dargestellten Apparatur und formulieren Siedie Elektrodenreaktionen

2 Definieren Sie an diesem Beispiel den Begriff Redoxreaktion

3 Erlaumlutern Sie die Voraussetzungen unter denen Brennstoffzellen sinnvolleAlternativen zu bisherigen Batterien oder Akkumulatoren sein koumlnnen

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenuumlbergang anwenden - Oxidation und Reduktion definieren und Redoxpaare angeben- den Bau und die Funktionsweise einer galvanischen Zelle aus einem beschreibenden

Text oder einer Skizze nach Vorgaben ableiten- die wesentlichen Vorgaumlnge bei Elektrolysen und galvanischen Elementen beschreiben- die Relevanz der Elektrochemie fuumlr den Lebensstandard darstellen

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- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

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- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

11

- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

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- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

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Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

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3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

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Fachpraumlambel

Die Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom 16062000) beschreibtdie grundlegenden Anforderungen an den Unterricht im mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld

bdquoIm mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld sollen Verstaumlndnis fuumlrden Vorgang der Abstraktion die Faumlhigkeit zu logischem Schlieszligen Sicherheit in einfachenKalkuumllen Einsicht in die Mathematisierung von Sachverhalten in die Besonderheitennaturwissenschaftlicher Methoden in die Entwicklung von Modellvorstellungen und derenAnwendung auf die belebte und unbelebte Natur und in die Funktion naturwissenschaftlicherTheorien vermittelt werdenldquo

Das Fach Chemie traumlgt dazu bei indem es auf verschiedenen Ebenen ein strukturiertesWissen uumlber die stoffliche Welt und die Gesetzmaumlszligigkeiten der Umwandlung von Stoffenvermittelt Der Chemieunterricht traumlgt nicht nur zum fachspezifischen Erkenntnisgewinn beiDurch die Verknuumlpfung grundlegender Erkenntnisse und Arbeitsweisen aus Chemie Biologieund Physik unter Anwendung von Methoden der Mathematik erlangen die Schuumllerinnen undSchuumller ein rationales naturwissenschaftlich begruumlndetes Weltbild

Als wesentliche Grundlage technischer oumlkologischer und wirtschaftlicher Entwicklungeneroumlffnet die Chemie Wege fuumlr die Gestaltung unserer Lebenswelt und somit zur Verbesserungunserer Lebensqualitaumlt Chemische Erkenntnisse und Methoden sind infolgedessen integralerBestandteil einer fundierten naturwissenschaftlichen Grundbildung die als Hilfe zurBewaumlltigung der eigenen selbstgestalteten Lebenssituation und zur Bewaumlltigung der globalenProbleme der Menschheit verstanden wird

Die Chemie ist stark empirisch gepraumlgt wobei dem Experimentieren und Erforschen eineentscheidende Rolle im Erkenntnisprozess zukommt Dieses chemiespezifische Handelnlernen Schuumllerinnen und Schuumller indem sie selbststaumlndig taumltig werden und ihre Versuchs- undMessergebnisse erfassen und auswerten Das Interpretieren von Ergebnissen auf der Ebenevon Modellvorstellungen eroumlffnet ein tieferes Verstaumlndnis der Stoffeigenschaften undStrukturen Dies ermoumlglicht die Erschlieszligung chemischer Reaktionen auf atomarer odermolekularer Ebene

Die in der Abiturpruumlfung eingeforderten Kompetenzen koumlnnen nur eingebracht werden wennder Unterricht den nachfolgend dargestellten fachlichen und methodischen Grundsaumltzenentspricht Dies bedeutet dass neben dem Beherrschen der Fachsprache derModellvorstellungen der chemischen Verfahren und Mathematisierungen auch daseigenstaumlndige Loumlsen Beurteilen und Bewerten ermoumlglicht wird Dazu muumlssen in der PruumlfungAufgaben mit offenen und komplexen Teilaufgaben gestellt werden die vernetztes Denkenerfordern und somit unterschiedliche Loumlsungswege ermoumlglichen

Zur Sicherung eines einheitlichen und angemessenen Anforderungsniveaus in denPruumlfungsaufgaben enthalten die Einheitlichen Pruumlfungsanforderungen fuumlr das Fach Chemie

- eine Beschreibung der Pruumlfungsgegenstaumlnde dh der nachzuweisenden Kompetenzensowie der fachlichen Inhalte an denen diese Kompetenzen eingefordert werden sollen

- Kriterien mit deren Hilfe uumlberpruumlft werden kann ob eine Pruumlfungsaufgabe dasanzustrebende Anspruchsniveau erreicht

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- Hinweise und Aufgabenbeispiele fuumlr die Gestaltung der schriftlichen und muumlndlichenPruumlfung sowie zu alternativen Pruumlfungsformen

Als Hilfsmittel fuumlr die Konstruktion von Pruumlfungsaufgaben sowie fuumlr die Gestaltung dermuumlndlichen Pruumlfung und alternativer Pruumlfungsformen dient die Beschreibung von dreiAnforderungsbereichen Mit ihrer Hilfe und nach Maszliggabe des vorangegangenenUnterrichts dem die Lehrplaumlne der Laumlnder zugrunde liegen werden die Pruumlfungsinhalteausgewaumlhlt und Pruumlfungsaufgaben gestellt

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I FESTLEGUNGEN FUumlR DIE GESTALTUNG DER ABITURPRUumlFUNG

1 Fachliche Inhalte und Qualifikationen11 Fachliche und methodische KompetenzenDie Anforderungen fuumlr die schriftliche und muumlndliche Pruumlfung sowie fuumlr alternativePruumlfungskomponenten sind so zu gestalten dass ein moumlglichst breites Spektrum vonKompetenzen an geeigneten Inhalten uumlberpruumlft werden kann Diese werden in dennachfolgend beschriebenen Kompetenzbereichen des Faches Chemie vermittelt und uumlberpruumlft

Fuumlr die Bearbeitung von Pruumlfungsaufgaben im Grund- und Leistungskursfach sind diefolgenden fachspezifischen und allgemeinen naturwissenschaftlichen Kompetenzenerforderlich

Kompetenzbereich Fachkenntnisse (Chemisches Wissen anwenden)

Die Pruumlflinge- nennen Fakten Begriffe Gesetze und Theorien zu Stoffumwandlungen- erkennen die Zusammenhaumlnge zwischen Struktur Eigenschaften und Verwendung der

Stoffe - wenden Kenntnisse uumlber Merkmale Verlauf und Bedingungsabhaumlngigkeit chemischer

Reaktionen an- erkennen und nutzen Moumlglichkeiten der vertikalen Vernetzung innerhalb der Chemie

sowie der horizontalen Vernetzung mit anderen Unterrichtsfaumlchern- strukturieren erworbenes Wissen uumlber Stoffe und chemische Reaktionen auf der

Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (siehe 12)

Kompetenzbereich Fachmethoden(Erkenntnismethoden der Chemie nutzen)

Die Pruumlflinge - koumlnnen selbststaumlndig chemische Experimente planen durchfuumlhren beobachten

beschreiben und auswerten- wenden geeignete Modelle zur Beschreibung und Erklaumlrung chemischer Sachverhalte

an- interpretieren chemische Reaktionen auf der Teilchenebene - koumlnnen Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und diese experimentell

uumlberpruumlfen- wenden mathematische Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer

chemischer Aufgaben an- nutzen den Computer zum Messen zur Modellbildung zur Berechnung oder zur

Simulation

Kompetenzbereich Kommunikation(in Chemie und uumlber Chemie kommunizieren)

Die Pruumlflinge - beschreiben und veranschaulichen konkrete chemische Sachverhalte unter

angemessener Nutzung der Fachsprache

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- argumentieren sachlogisch und begruumlnden schluumlssig chemische Sachverhalte undFragestellungen

- praumlsentieren chemisches Wissen eigene Standpunkte und Uumlberlegungen sowie Lern-und Arbeitsergebnisse adressaten- und situationsgerecht

- stellen chemische Sachverhalte und Erkenntnisse in unterschiedlicher Form (SymboleFormeln Gleichungen Tabellen Diagramme Grafen Skizzen Simulationen) dar

- interpretieren Fachtexte und grafische Darstellungen und koumlnnen daraus Schluumlsseziehen

- nutzen Informationsquellen erkennen Kernaussagen waumlhlen Informationen gezieltund kritisch aus und verknuumlpfen diese mit dem erworbenen Wissen

Kompetenzbereich Reflexion(uumlber die Bezuumlge der Chemie reflektieren)

Die Pruumlflinge - betrachten Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven und bewerten diese

sachgerecht auf der Grundlage chemischer Kenntnisse- eroumlrtern und bewerten Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung wichtiger

Rohstoffe vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen- erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der

angewandten Chemie fuumlr die Ernaumlhrungssicherung EnergieversorgungWerkstoffproduktion sowie in der Informations- und Biotechnologie

- nutzen chemische Kenntnisse zur Erklaumlrung von Lebensvorgaumlngen- beurteilen Technikfolgen wirtschaftliche Aspekte und Stoffkreislaumlufe im Sinne der

Nachhaltigkeit

12 Fachliche Inhalte Grundlage fuumlr die Abiturpruumlfung im Fach Chemie sind die nachstehend genannten fachlichenInhalte Hierbei wird zwischen Themenbereichen mit den zugehoumlrigen fachbezogenenInhalten und Basiskonzepten unterschiedenDiese gelten fuumlr den Leistungskurs und fuumlr den Grundkurs gleichermaszligen als verbindlichePruumlfungsgegenstaumlnde

121 ThemenbereicheBeim Nachweis der fachlichen Kompetenzen kommt den unter den folgendenThemenbereichen angeordneten fachbezogenen Inhalten nach Maszliggabe der Lehrplaumlne bzwRahmenplaumlne der Laumlnder besondere Bedeutung zu Sie werden fuumlr die Abiturpruumlfungvorausgesetzt

A) Stoffe Struktur und EigenschaftenVerbindungen mit funktionellen Gruppen natuumlrliche und synthetische Stoffe mitmakromolekularem Aufbau chemische Bindung Strukturen ausgewaumlhlter organischer undanorganischer Stoffe

B) Chemische Reaktionen Protonenuumlbergaumlnge Elektronenuumlbergaumlnge Reaktionsmechanismen energetische undkinetische Aspekte chemischer Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen

C) Arbeitsweisen der Chemie

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Nachweisverfahren und quantitative Bestimmungen

D) Lebenswelt und GesellschaftOumlkonomische und oumlkologische Aspekte der angewandten Chemie aktuelle Technologien undchemische Produkte

122 BasiskonzepteDer Chemieunterricht in der Schule muss mit der Vielfalt seiner fachbezogenen Inhalte aufein grundlegendes Verstaumlndnis uumlber das Verhalten von Stoffen deren Eigenschaften derenAufbau und deren Umwandlungen ausgerichtet sein Die Einordnung der Lerninhalte in dienachstehenden fuumlnf Basiskonzepte gewaumlhrleistet einen systematischen Wissensaufbau unterfachlicher und lebensweltlicher Perspektive Damit sind die Pruumlflinge in der Lage detailliertesFachwissen in groumlszligere Zusammenhaumlnge einzuordnen Auf der Grundlage einer durch dieBasiskonzepte strukturierten Wissensbasis bearbeiten die Pruumlflinge die Abituraufgaben

Stoff-Teilchen-Konzept Die erfahrbaren Phaumlnomene der stofflichen Welt und derenDeutung auf der Teilchenebene werden konsequent unterschieden

Struktur-Eigenschafts-Konzept Art Anordnung und Wechselwirkung der Teilchenbestimmen die Eigenschaften eines Stoffes

Donator-Akzeptor-Konzept Saumlure-Base- und Redoxreaktionen lassen sich als Protonen-bzw Elektronenuumlbergaumlnge beschreiben

Energiekonzept Alle chemischen Reaktionen sind mit Energieumsatz verbunden

Gleichgewichtskonzept Reversible chemische Reaktionen koumlnnen zu einem Gleich-gewichtszustand fuumlhren

13 Differenzierung zwischen Grund- und Leistungskursfach

131 AnforderungenDie Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe vom 07071972 (idF vom16062000) weist den Kurstypen in der Qualifikationsphase unterschiedlich akzentuierteAufgaben zu den Grundkursen die Vermittlung einer wissenschaftspropaumldeutisch orientiertenGrundbildung den Leistungskursen die systematische vertiefte und reflektiertewissenschaftspropaumldeutische Arbeit

Beiden Kursarten gemeinsam ist die Foumlrderung und Entwicklung grundlegenderKompetenzen (siehe 11) als Teil der Allgemeinbildung und Voraussetzung fuumlr Studium undBeruf

Grundkurse im Fach Chemie sollen in grundlegende Fragestellungen SachverhalteProblemkomplexe und Strukturen des Faches einfuumlhren Sie sollen wesentlicheArbeitsmethoden Fachmethoden und Darstellungsformen des Faches bewusst und erfahrbarmachen sowie Zusammenhaumlnge im Fach und uumlber die Grenzen dessen hinaus inexemplarischer Form erkennbar werden lassen Der Unterricht in Grundkursen foumlrdert durchlebensweltliche Bezuumlge Einsicht in die Bedeutung des Fachs sowie durch schuumllerzentriertesund handlungsorientiertes Arbeiten die Selbststaumlndigkeit der Pruumlflinge

Leistungskurse vertiefen zusaumltzlich die Inhalte Modelle und Theorien so dass dieKomplexitaumlt und der Aspektreichtum des Faches deutlich wird Der Unterricht ist auf eine

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Beherrschung der Arbeits- und Fachmethoden deren selbststaumlndige Anwendung Uumlbertragungund Reflexion gerichtet Leistungskurse erzielen einen hohen Grad an Selbsttaumltigkeit derPruumlflinge vor allem beim Experimentieren und bei der Wissensgenerierung

Die Anforderungen im Grundkursfach sollen sich daher nicht nur quantitativ sondern vorallem qualitativ von denen im Leistungskursfach unterscheiden

Dieser Unterschied wird deutlich- im Umfang und Spezialisierungsgrad bezuumlglich des Fachwissens und chemischer

Methoden des Experimentierens sowie der Theoriebildung - im Abstraktionsniveau erkennbar im Grad der Elementarisierung der

Problemerfassung und des Problemloumlsens der Mathematisierung sowie in derDifferenziertheit der verwendeten Fachsprache

- in der Komplexitaumlt der Kontexte sowie der chemischen Sachverhalte Theorien undModelle

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die DifferenzierungBeispiel 1 Brennstoffzelle Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Reaktionsgleichungen fuumlr Redoxreaktionen vollstaumlndig darstellen und den

Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe(Oxidation) zuordnen

- Redoxreaktionen beschreiben die der Umwandlung von chemischer Energie inelektrische Energie dienen (Galvanische Zellen Brennstoffzelle)

- die Bedeutung einer Brennstoffzelle bei der zukuumlnftigen Energiebereitstellungbeurteilen

AufgabenstellungGegeben ist die raumlumliche Abbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle DieBeschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektroden umstroumlmen

1 Erlaumlutern Sie das Funktionsprinzip der dargestellten Apparatur und formulieren Siedie Elektrodenreaktionen

2 Definieren Sie an diesem Beispiel den Begriff Redoxreaktion

3 Erlaumlutern Sie die Voraussetzungen unter denen Brennstoffzellen sinnvolleAlternativen zu bisherigen Batterien oder Akkumulatoren sein koumlnnen

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenuumlbergang anwenden - Oxidation und Reduktion definieren und Redoxpaare angeben- den Bau und die Funktionsweise einer galvanischen Zelle aus einem beschreibenden

Text oder einer Skizze nach Vorgaben ableiten- die wesentlichen Vorgaumlnge bei Elektrolysen und galvanischen Elementen beschreiben- die Relevanz der Elektrochemie fuumlr den Lebensstandard darstellen

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- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

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- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

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- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

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- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

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Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

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Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

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3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

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Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

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nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

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Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

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der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

4

- Hinweise und Aufgabenbeispiele fuumlr die Gestaltung der schriftlichen und muumlndlichenPruumlfung sowie zu alternativen Pruumlfungsformen

Als Hilfsmittel fuumlr die Konstruktion von Pruumlfungsaufgaben sowie fuumlr die Gestaltung dermuumlndlichen Pruumlfung und alternativer Pruumlfungsformen dient die Beschreibung von dreiAnforderungsbereichen Mit ihrer Hilfe und nach Maszliggabe des vorangegangenenUnterrichts dem die Lehrplaumlne der Laumlnder zugrunde liegen werden die Pruumlfungsinhalteausgewaumlhlt und Pruumlfungsaufgaben gestellt

5

I FESTLEGUNGEN FUumlR DIE GESTALTUNG DER ABITURPRUumlFUNG

1 Fachliche Inhalte und Qualifikationen11 Fachliche und methodische KompetenzenDie Anforderungen fuumlr die schriftliche und muumlndliche Pruumlfung sowie fuumlr alternativePruumlfungskomponenten sind so zu gestalten dass ein moumlglichst breites Spektrum vonKompetenzen an geeigneten Inhalten uumlberpruumlft werden kann Diese werden in dennachfolgend beschriebenen Kompetenzbereichen des Faches Chemie vermittelt und uumlberpruumlft

Fuumlr die Bearbeitung von Pruumlfungsaufgaben im Grund- und Leistungskursfach sind diefolgenden fachspezifischen und allgemeinen naturwissenschaftlichen Kompetenzenerforderlich

Kompetenzbereich Fachkenntnisse (Chemisches Wissen anwenden)

Die Pruumlflinge- nennen Fakten Begriffe Gesetze und Theorien zu Stoffumwandlungen- erkennen die Zusammenhaumlnge zwischen Struktur Eigenschaften und Verwendung der

Stoffe - wenden Kenntnisse uumlber Merkmale Verlauf und Bedingungsabhaumlngigkeit chemischer

Reaktionen an- erkennen und nutzen Moumlglichkeiten der vertikalen Vernetzung innerhalb der Chemie

sowie der horizontalen Vernetzung mit anderen Unterrichtsfaumlchern- strukturieren erworbenes Wissen uumlber Stoffe und chemische Reaktionen auf der

Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (siehe 12)

Kompetenzbereich Fachmethoden(Erkenntnismethoden der Chemie nutzen)

Die Pruumlflinge - koumlnnen selbststaumlndig chemische Experimente planen durchfuumlhren beobachten

beschreiben und auswerten- wenden geeignete Modelle zur Beschreibung und Erklaumlrung chemischer Sachverhalte

an- interpretieren chemische Reaktionen auf der Teilchenebene - koumlnnen Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und diese experimentell

uumlberpruumlfen- wenden mathematische Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer

chemischer Aufgaben an- nutzen den Computer zum Messen zur Modellbildung zur Berechnung oder zur

Simulation

Kompetenzbereich Kommunikation(in Chemie und uumlber Chemie kommunizieren)

Die Pruumlflinge - beschreiben und veranschaulichen konkrete chemische Sachverhalte unter

angemessener Nutzung der Fachsprache

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- argumentieren sachlogisch und begruumlnden schluumlssig chemische Sachverhalte undFragestellungen

- praumlsentieren chemisches Wissen eigene Standpunkte und Uumlberlegungen sowie Lern-und Arbeitsergebnisse adressaten- und situationsgerecht

- stellen chemische Sachverhalte und Erkenntnisse in unterschiedlicher Form (SymboleFormeln Gleichungen Tabellen Diagramme Grafen Skizzen Simulationen) dar

- interpretieren Fachtexte und grafische Darstellungen und koumlnnen daraus Schluumlsseziehen

- nutzen Informationsquellen erkennen Kernaussagen waumlhlen Informationen gezieltund kritisch aus und verknuumlpfen diese mit dem erworbenen Wissen

Kompetenzbereich Reflexion(uumlber die Bezuumlge der Chemie reflektieren)

Die Pruumlflinge - betrachten Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven und bewerten diese

sachgerecht auf der Grundlage chemischer Kenntnisse- eroumlrtern und bewerten Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung wichtiger

Rohstoffe vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen- erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der

angewandten Chemie fuumlr die Ernaumlhrungssicherung EnergieversorgungWerkstoffproduktion sowie in der Informations- und Biotechnologie

- nutzen chemische Kenntnisse zur Erklaumlrung von Lebensvorgaumlngen- beurteilen Technikfolgen wirtschaftliche Aspekte und Stoffkreislaumlufe im Sinne der

Nachhaltigkeit

12 Fachliche Inhalte Grundlage fuumlr die Abiturpruumlfung im Fach Chemie sind die nachstehend genannten fachlichenInhalte Hierbei wird zwischen Themenbereichen mit den zugehoumlrigen fachbezogenenInhalten und Basiskonzepten unterschiedenDiese gelten fuumlr den Leistungskurs und fuumlr den Grundkurs gleichermaszligen als verbindlichePruumlfungsgegenstaumlnde

121 ThemenbereicheBeim Nachweis der fachlichen Kompetenzen kommt den unter den folgendenThemenbereichen angeordneten fachbezogenen Inhalten nach Maszliggabe der Lehrplaumlne bzwRahmenplaumlne der Laumlnder besondere Bedeutung zu Sie werden fuumlr die Abiturpruumlfungvorausgesetzt

A) Stoffe Struktur und EigenschaftenVerbindungen mit funktionellen Gruppen natuumlrliche und synthetische Stoffe mitmakromolekularem Aufbau chemische Bindung Strukturen ausgewaumlhlter organischer undanorganischer Stoffe

B) Chemische Reaktionen Protonenuumlbergaumlnge Elektronenuumlbergaumlnge Reaktionsmechanismen energetische undkinetische Aspekte chemischer Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen

C) Arbeitsweisen der Chemie

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Nachweisverfahren und quantitative Bestimmungen

D) Lebenswelt und GesellschaftOumlkonomische und oumlkologische Aspekte der angewandten Chemie aktuelle Technologien undchemische Produkte

122 BasiskonzepteDer Chemieunterricht in der Schule muss mit der Vielfalt seiner fachbezogenen Inhalte aufein grundlegendes Verstaumlndnis uumlber das Verhalten von Stoffen deren Eigenschaften derenAufbau und deren Umwandlungen ausgerichtet sein Die Einordnung der Lerninhalte in dienachstehenden fuumlnf Basiskonzepte gewaumlhrleistet einen systematischen Wissensaufbau unterfachlicher und lebensweltlicher Perspektive Damit sind die Pruumlflinge in der Lage detailliertesFachwissen in groumlszligere Zusammenhaumlnge einzuordnen Auf der Grundlage einer durch dieBasiskonzepte strukturierten Wissensbasis bearbeiten die Pruumlflinge die Abituraufgaben

Stoff-Teilchen-Konzept Die erfahrbaren Phaumlnomene der stofflichen Welt und derenDeutung auf der Teilchenebene werden konsequent unterschieden

Struktur-Eigenschafts-Konzept Art Anordnung und Wechselwirkung der Teilchenbestimmen die Eigenschaften eines Stoffes

Donator-Akzeptor-Konzept Saumlure-Base- und Redoxreaktionen lassen sich als Protonen-bzw Elektronenuumlbergaumlnge beschreiben

Energiekonzept Alle chemischen Reaktionen sind mit Energieumsatz verbunden

Gleichgewichtskonzept Reversible chemische Reaktionen koumlnnen zu einem Gleich-gewichtszustand fuumlhren

13 Differenzierung zwischen Grund- und Leistungskursfach

131 AnforderungenDie Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe vom 07071972 (idF vom16062000) weist den Kurstypen in der Qualifikationsphase unterschiedlich akzentuierteAufgaben zu den Grundkursen die Vermittlung einer wissenschaftspropaumldeutisch orientiertenGrundbildung den Leistungskursen die systematische vertiefte und reflektiertewissenschaftspropaumldeutische Arbeit

Beiden Kursarten gemeinsam ist die Foumlrderung und Entwicklung grundlegenderKompetenzen (siehe 11) als Teil der Allgemeinbildung und Voraussetzung fuumlr Studium undBeruf

Grundkurse im Fach Chemie sollen in grundlegende Fragestellungen SachverhalteProblemkomplexe und Strukturen des Faches einfuumlhren Sie sollen wesentlicheArbeitsmethoden Fachmethoden und Darstellungsformen des Faches bewusst und erfahrbarmachen sowie Zusammenhaumlnge im Fach und uumlber die Grenzen dessen hinaus inexemplarischer Form erkennbar werden lassen Der Unterricht in Grundkursen foumlrdert durchlebensweltliche Bezuumlge Einsicht in die Bedeutung des Fachs sowie durch schuumllerzentriertesund handlungsorientiertes Arbeiten die Selbststaumlndigkeit der Pruumlflinge

Leistungskurse vertiefen zusaumltzlich die Inhalte Modelle und Theorien so dass dieKomplexitaumlt und der Aspektreichtum des Faches deutlich wird Der Unterricht ist auf eine

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Beherrschung der Arbeits- und Fachmethoden deren selbststaumlndige Anwendung Uumlbertragungund Reflexion gerichtet Leistungskurse erzielen einen hohen Grad an Selbsttaumltigkeit derPruumlflinge vor allem beim Experimentieren und bei der Wissensgenerierung

Die Anforderungen im Grundkursfach sollen sich daher nicht nur quantitativ sondern vorallem qualitativ von denen im Leistungskursfach unterscheiden

Dieser Unterschied wird deutlich- im Umfang und Spezialisierungsgrad bezuumlglich des Fachwissens und chemischer

Methoden des Experimentierens sowie der Theoriebildung - im Abstraktionsniveau erkennbar im Grad der Elementarisierung der

Problemerfassung und des Problemloumlsens der Mathematisierung sowie in derDifferenziertheit der verwendeten Fachsprache

- in der Komplexitaumlt der Kontexte sowie der chemischen Sachverhalte Theorien undModelle

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die DifferenzierungBeispiel 1 Brennstoffzelle Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Reaktionsgleichungen fuumlr Redoxreaktionen vollstaumlndig darstellen und den

Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe(Oxidation) zuordnen

- Redoxreaktionen beschreiben die der Umwandlung von chemischer Energie inelektrische Energie dienen (Galvanische Zellen Brennstoffzelle)

- die Bedeutung einer Brennstoffzelle bei der zukuumlnftigen Energiebereitstellungbeurteilen

AufgabenstellungGegeben ist die raumlumliche Abbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle DieBeschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektroden umstroumlmen

1 Erlaumlutern Sie das Funktionsprinzip der dargestellten Apparatur und formulieren Siedie Elektrodenreaktionen

2 Definieren Sie an diesem Beispiel den Begriff Redoxreaktion

3 Erlaumlutern Sie die Voraussetzungen unter denen Brennstoffzellen sinnvolleAlternativen zu bisherigen Batterien oder Akkumulatoren sein koumlnnen

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenuumlbergang anwenden - Oxidation und Reduktion definieren und Redoxpaare angeben- den Bau und die Funktionsweise einer galvanischen Zelle aus einem beschreibenden

Text oder einer Skizze nach Vorgaben ableiten- die wesentlichen Vorgaumlnge bei Elektrolysen und galvanischen Elementen beschreiben- die Relevanz der Elektrochemie fuumlr den Lebensstandard darstellen

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- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

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- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

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- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

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- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

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Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

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Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

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3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

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Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

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nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

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Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

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der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

5

I FESTLEGUNGEN FUumlR DIE GESTALTUNG DER ABITURPRUumlFUNG

1 Fachliche Inhalte und Qualifikationen11 Fachliche und methodische KompetenzenDie Anforderungen fuumlr die schriftliche und muumlndliche Pruumlfung sowie fuumlr alternativePruumlfungskomponenten sind so zu gestalten dass ein moumlglichst breites Spektrum vonKompetenzen an geeigneten Inhalten uumlberpruumlft werden kann Diese werden in dennachfolgend beschriebenen Kompetenzbereichen des Faches Chemie vermittelt und uumlberpruumlft

Fuumlr die Bearbeitung von Pruumlfungsaufgaben im Grund- und Leistungskursfach sind diefolgenden fachspezifischen und allgemeinen naturwissenschaftlichen Kompetenzenerforderlich

Kompetenzbereich Fachkenntnisse (Chemisches Wissen anwenden)

Die Pruumlflinge- nennen Fakten Begriffe Gesetze und Theorien zu Stoffumwandlungen- erkennen die Zusammenhaumlnge zwischen Struktur Eigenschaften und Verwendung der

Stoffe - wenden Kenntnisse uumlber Merkmale Verlauf und Bedingungsabhaumlngigkeit chemischer

Reaktionen an- erkennen und nutzen Moumlglichkeiten der vertikalen Vernetzung innerhalb der Chemie

sowie der horizontalen Vernetzung mit anderen Unterrichtsfaumlchern- strukturieren erworbenes Wissen uumlber Stoffe und chemische Reaktionen auf der

Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (siehe 12)

Kompetenzbereich Fachmethoden(Erkenntnismethoden der Chemie nutzen)

Die Pruumlflinge - koumlnnen selbststaumlndig chemische Experimente planen durchfuumlhren beobachten

beschreiben und auswerten- wenden geeignete Modelle zur Beschreibung und Erklaumlrung chemischer Sachverhalte

an- interpretieren chemische Reaktionen auf der Teilchenebene - koumlnnen Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und diese experimentell

uumlberpruumlfen- wenden mathematische Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer

chemischer Aufgaben an- nutzen den Computer zum Messen zur Modellbildung zur Berechnung oder zur

Simulation

Kompetenzbereich Kommunikation(in Chemie und uumlber Chemie kommunizieren)

Die Pruumlflinge - beschreiben und veranschaulichen konkrete chemische Sachverhalte unter

angemessener Nutzung der Fachsprache

6

- argumentieren sachlogisch und begruumlnden schluumlssig chemische Sachverhalte undFragestellungen

- praumlsentieren chemisches Wissen eigene Standpunkte und Uumlberlegungen sowie Lern-und Arbeitsergebnisse adressaten- und situationsgerecht

- stellen chemische Sachverhalte und Erkenntnisse in unterschiedlicher Form (SymboleFormeln Gleichungen Tabellen Diagramme Grafen Skizzen Simulationen) dar

- interpretieren Fachtexte und grafische Darstellungen und koumlnnen daraus Schluumlsseziehen

- nutzen Informationsquellen erkennen Kernaussagen waumlhlen Informationen gezieltund kritisch aus und verknuumlpfen diese mit dem erworbenen Wissen

Kompetenzbereich Reflexion(uumlber die Bezuumlge der Chemie reflektieren)

Die Pruumlflinge - betrachten Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven und bewerten diese

sachgerecht auf der Grundlage chemischer Kenntnisse- eroumlrtern und bewerten Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung wichtiger

Rohstoffe vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen- erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der

angewandten Chemie fuumlr die Ernaumlhrungssicherung EnergieversorgungWerkstoffproduktion sowie in der Informations- und Biotechnologie

- nutzen chemische Kenntnisse zur Erklaumlrung von Lebensvorgaumlngen- beurteilen Technikfolgen wirtschaftliche Aspekte und Stoffkreislaumlufe im Sinne der

Nachhaltigkeit

12 Fachliche Inhalte Grundlage fuumlr die Abiturpruumlfung im Fach Chemie sind die nachstehend genannten fachlichenInhalte Hierbei wird zwischen Themenbereichen mit den zugehoumlrigen fachbezogenenInhalten und Basiskonzepten unterschiedenDiese gelten fuumlr den Leistungskurs und fuumlr den Grundkurs gleichermaszligen als verbindlichePruumlfungsgegenstaumlnde

121 ThemenbereicheBeim Nachweis der fachlichen Kompetenzen kommt den unter den folgendenThemenbereichen angeordneten fachbezogenen Inhalten nach Maszliggabe der Lehrplaumlne bzwRahmenplaumlne der Laumlnder besondere Bedeutung zu Sie werden fuumlr die Abiturpruumlfungvorausgesetzt

A) Stoffe Struktur und EigenschaftenVerbindungen mit funktionellen Gruppen natuumlrliche und synthetische Stoffe mitmakromolekularem Aufbau chemische Bindung Strukturen ausgewaumlhlter organischer undanorganischer Stoffe

B) Chemische Reaktionen Protonenuumlbergaumlnge Elektronenuumlbergaumlnge Reaktionsmechanismen energetische undkinetische Aspekte chemischer Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen

C) Arbeitsweisen der Chemie

7

Nachweisverfahren und quantitative Bestimmungen

D) Lebenswelt und GesellschaftOumlkonomische und oumlkologische Aspekte der angewandten Chemie aktuelle Technologien undchemische Produkte

122 BasiskonzepteDer Chemieunterricht in der Schule muss mit der Vielfalt seiner fachbezogenen Inhalte aufein grundlegendes Verstaumlndnis uumlber das Verhalten von Stoffen deren Eigenschaften derenAufbau und deren Umwandlungen ausgerichtet sein Die Einordnung der Lerninhalte in dienachstehenden fuumlnf Basiskonzepte gewaumlhrleistet einen systematischen Wissensaufbau unterfachlicher und lebensweltlicher Perspektive Damit sind die Pruumlflinge in der Lage detailliertesFachwissen in groumlszligere Zusammenhaumlnge einzuordnen Auf der Grundlage einer durch dieBasiskonzepte strukturierten Wissensbasis bearbeiten die Pruumlflinge die Abituraufgaben

Stoff-Teilchen-Konzept Die erfahrbaren Phaumlnomene der stofflichen Welt und derenDeutung auf der Teilchenebene werden konsequent unterschieden

Struktur-Eigenschafts-Konzept Art Anordnung und Wechselwirkung der Teilchenbestimmen die Eigenschaften eines Stoffes

Donator-Akzeptor-Konzept Saumlure-Base- und Redoxreaktionen lassen sich als Protonen-bzw Elektronenuumlbergaumlnge beschreiben

Energiekonzept Alle chemischen Reaktionen sind mit Energieumsatz verbunden

Gleichgewichtskonzept Reversible chemische Reaktionen koumlnnen zu einem Gleich-gewichtszustand fuumlhren

13 Differenzierung zwischen Grund- und Leistungskursfach

131 AnforderungenDie Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe vom 07071972 (idF vom16062000) weist den Kurstypen in der Qualifikationsphase unterschiedlich akzentuierteAufgaben zu den Grundkursen die Vermittlung einer wissenschaftspropaumldeutisch orientiertenGrundbildung den Leistungskursen die systematische vertiefte und reflektiertewissenschaftspropaumldeutische Arbeit

Beiden Kursarten gemeinsam ist die Foumlrderung und Entwicklung grundlegenderKompetenzen (siehe 11) als Teil der Allgemeinbildung und Voraussetzung fuumlr Studium undBeruf

Grundkurse im Fach Chemie sollen in grundlegende Fragestellungen SachverhalteProblemkomplexe und Strukturen des Faches einfuumlhren Sie sollen wesentlicheArbeitsmethoden Fachmethoden und Darstellungsformen des Faches bewusst und erfahrbarmachen sowie Zusammenhaumlnge im Fach und uumlber die Grenzen dessen hinaus inexemplarischer Form erkennbar werden lassen Der Unterricht in Grundkursen foumlrdert durchlebensweltliche Bezuumlge Einsicht in die Bedeutung des Fachs sowie durch schuumllerzentriertesund handlungsorientiertes Arbeiten die Selbststaumlndigkeit der Pruumlflinge

Leistungskurse vertiefen zusaumltzlich die Inhalte Modelle und Theorien so dass dieKomplexitaumlt und der Aspektreichtum des Faches deutlich wird Der Unterricht ist auf eine

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Beherrschung der Arbeits- und Fachmethoden deren selbststaumlndige Anwendung Uumlbertragungund Reflexion gerichtet Leistungskurse erzielen einen hohen Grad an Selbsttaumltigkeit derPruumlflinge vor allem beim Experimentieren und bei der Wissensgenerierung

Die Anforderungen im Grundkursfach sollen sich daher nicht nur quantitativ sondern vorallem qualitativ von denen im Leistungskursfach unterscheiden

Dieser Unterschied wird deutlich- im Umfang und Spezialisierungsgrad bezuumlglich des Fachwissens und chemischer

Methoden des Experimentierens sowie der Theoriebildung - im Abstraktionsniveau erkennbar im Grad der Elementarisierung der

Problemerfassung und des Problemloumlsens der Mathematisierung sowie in derDifferenziertheit der verwendeten Fachsprache

- in der Komplexitaumlt der Kontexte sowie der chemischen Sachverhalte Theorien undModelle

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die DifferenzierungBeispiel 1 Brennstoffzelle Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Reaktionsgleichungen fuumlr Redoxreaktionen vollstaumlndig darstellen und den

Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe(Oxidation) zuordnen

- Redoxreaktionen beschreiben die der Umwandlung von chemischer Energie inelektrische Energie dienen (Galvanische Zellen Brennstoffzelle)

- die Bedeutung einer Brennstoffzelle bei der zukuumlnftigen Energiebereitstellungbeurteilen

AufgabenstellungGegeben ist die raumlumliche Abbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle DieBeschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektroden umstroumlmen

1 Erlaumlutern Sie das Funktionsprinzip der dargestellten Apparatur und formulieren Siedie Elektrodenreaktionen

2 Definieren Sie an diesem Beispiel den Begriff Redoxreaktion

3 Erlaumlutern Sie die Voraussetzungen unter denen Brennstoffzellen sinnvolleAlternativen zu bisherigen Batterien oder Akkumulatoren sein koumlnnen

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenuumlbergang anwenden - Oxidation und Reduktion definieren und Redoxpaare angeben- den Bau und die Funktionsweise einer galvanischen Zelle aus einem beschreibenden

Text oder einer Skizze nach Vorgaben ableiten- die wesentlichen Vorgaumlnge bei Elektrolysen und galvanischen Elementen beschreiben- die Relevanz der Elektrochemie fuumlr den Lebensstandard darstellen

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- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

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- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

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- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

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- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

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Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

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Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

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3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

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Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

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nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

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Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

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der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

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auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

6

- argumentieren sachlogisch und begruumlnden schluumlssig chemische Sachverhalte undFragestellungen

- praumlsentieren chemisches Wissen eigene Standpunkte und Uumlberlegungen sowie Lern-und Arbeitsergebnisse adressaten- und situationsgerecht

- stellen chemische Sachverhalte und Erkenntnisse in unterschiedlicher Form (SymboleFormeln Gleichungen Tabellen Diagramme Grafen Skizzen Simulationen) dar

- interpretieren Fachtexte und grafische Darstellungen und koumlnnen daraus Schluumlsseziehen

- nutzen Informationsquellen erkennen Kernaussagen waumlhlen Informationen gezieltund kritisch aus und verknuumlpfen diese mit dem erworbenen Wissen

Kompetenzbereich Reflexion(uumlber die Bezuumlge der Chemie reflektieren)

Die Pruumlflinge - betrachten Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven und bewerten diese

sachgerecht auf der Grundlage chemischer Kenntnisse- eroumlrtern und bewerten Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung wichtiger

Rohstoffe vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen- erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der

angewandten Chemie fuumlr die Ernaumlhrungssicherung EnergieversorgungWerkstoffproduktion sowie in der Informations- und Biotechnologie

- nutzen chemische Kenntnisse zur Erklaumlrung von Lebensvorgaumlngen- beurteilen Technikfolgen wirtschaftliche Aspekte und Stoffkreislaumlufe im Sinne der

Nachhaltigkeit

12 Fachliche Inhalte Grundlage fuumlr die Abiturpruumlfung im Fach Chemie sind die nachstehend genannten fachlichenInhalte Hierbei wird zwischen Themenbereichen mit den zugehoumlrigen fachbezogenenInhalten und Basiskonzepten unterschiedenDiese gelten fuumlr den Leistungskurs und fuumlr den Grundkurs gleichermaszligen als verbindlichePruumlfungsgegenstaumlnde

121 ThemenbereicheBeim Nachweis der fachlichen Kompetenzen kommt den unter den folgendenThemenbereichen angeordneten fachbezogenen Inhalten nach Maszliggabe der Lehrplaumlne bzwRahmenplaumlne der Laumlnder besondere Bedeutung zu Sie werden fuumlr die Abiturpruumlfungvorausgesetzt

A) Stoffe Struktur und EigenschaftenVerbindungen mit funktionellen Gruppen natuumlrliche und synthetische Stoffe mitmakromolekularem Aufbau chemische Bindung Strukturen ausgewaumlhlter organischer undanorganischer Stoffe

B) Chemische Reaktionen Protonenuumlbergaumlnge Elektronenuumlbergaumlnge Reaktionsmechanismen energetische undkinetische Aspekte chemischer Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen

C) Arbeitsweisen der Chemie

7

Nachweisverfahren und quantitative Bestimmungen

D) Lebenswelt und GesellschaftOumlkonomische und oumlkologische Aspekte der angewandten Chemie aktuelle Technologien undchemische Produkte

122 BasiskonzepteDer Chemieunterricht in der Schule muss mit der Vielfalt seiner fachbezogenen Inhalte aufein grundlegendes Verstaumlndnis uumlber das Verhalten von Stoffen deren Eigenschaften derenAufbau und deren Umwandlungen ausgerichtet sein Die Einordnung der Lerninhalte in dienachstehenden fuumlnf Basiskonzepte gewaumlhrleistet einen systematischen Wissensaufbau unterfachlicher und lebensweltlicher Perspektive Damit sind die Pruumlflinge in der Lage detailliertesFachwissen in groumlszligere Zusammenhaumlnge einzuordnen Auf der Grundlage einer durch dieBasiskonzepte strukturierten Wissensbasis bearbeiten die Pruumlflinge die Abituraufgaben

Stoff-Teilchen-Konzept Die erfahrbaren Phaumlnomene der stofflichen Welt und derenDeutung auf der Teilchenebene werden konsequent unterschieden

Struktur-Eigenschafts-Konzept Art Anordnung und Wechselwirkung der Teilchenbestimmen die Eigenschaften eines Stoffes

Donator-Akzeptor-Konzept Saumlure-Base- und Redoxreaktionen lassen sich als Protonen-bzw Elektronenuumlbergaumlnge beschreiben

Energiekonzept Alle chemischen Reaktionen sind mit Energieumsatz verbunden

Gleichgewichtskonzept Reversible chemische Reaktionen koumlnnen zu einem Gleich-gewichtszustand fuumlhren

13 Differenzierung zwischen Grund- und Leistungskursfach

131 AnforderungenDie Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe vom 07071972 (idF vom16062000) weist den Kurstypen in der Qualifikationsphase unterschiedlich akzentuierteAufgaben zu den Grundkursen die Vermittlung einer wissenschaftspropaumldeutisch orientiertenGrundbildung den Leistungskursen die systematische vertiefte und reflektiertewissenschaftspropaumldeutische Arbeit

Beiden Kursarten gemeinsam ist die Foumlrderung und Entwicklung grundlegenderKompetenzen (siehe 11) als Teil der Allgemeinbildung und Voraussetzung fuumlr Studium undBeruf

Grundkurse im Fach Chemie sollen in grundlegende Fragestellungen SachverhalteProblemkomplexe und Strukturen des Faches einfuumlhren Sie sollen wesentlicheArbeitsmethoden Fachmethoden und Darstellungsformen des Faches bewusst und erfahrbarmachen sowie Zusammenhaumlnge im Fach und uumlber die Grenzen dessen hinaus inexemplarischer Form erkennbar werden lassen Der Unterricht in Grundkursen foumlrdert durchlebensweltliche Bezuumlge Einsicht in die Bedeutung des Fachs sowie durch schuumllerzentriertesund handlungsorientiertes Arbeiten die Selbststaumlndigkeit der Pruumlflinge

Leistungskurse vertiefen zusaumltzlich die Inhalte Modelle und Theorien so dass dieKomplexitaumlt und der Aspektreichtum des Faches deutlich wird Der Unterricht ist auf eine

8

Beherrschung der Arbeits- und Fachmethoden deren selbststaumlndige Anwendung Uumlbertragungund Reflexion gerichtet Leistungskurse erzielen einen hohen Grad an Selbsttaumltigkeit derPruumlflinge vor allem beim Experimentieren und bei der Wissensgenerierung

Die Anforderungen im Grundkursfach sollen sich daher nicht nur quantitativ sondern vorallem qualitativ von denen im Leistungskursfach unterscheiden

Dieser Unterschied wird deutlich- im Umfang und Spezialisierungsgrad bezuumlglich des Fachwissens und chemischer

Methoden des Experimentierens sowie der Theoriebildung - im Abstraktionsniveau erkennbar im Grad der Elementarisierung der

Problemerfassung und des Problemloumlsens der Mathematisierung sowie in derDifferenziertheit der verwendeten Fachsprache

- in der Komplexitaumlt der Kontexte sowie der chemischen Sachverhalte Theorien undModelle

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die DifferenzierungBeispiel 1 Brennstoffzelle Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Reaktionsgleichungen fuumlr Redoxreaktionen vollstaumlndig darstellen und den

Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe(Oxidation) zuordnen

- Redoxreaktionen beschreiben die der Umwandlung von chemischer Energie inelektrische Energie dienen (Galvanische Zellen Brennstoffzelle)

- die Bedeutung einer Brennstoffzelle bei der zukuumlnftigen Energiebereitstellungbeurteilen

AufgabenstellungGegeben ist die raumlumliche Abbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle DieBeschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektroden umstroumlmen

1 Erlaumlutern Sie das Funktionsprinzip der dargestellten Apparatur und formulieren Siedie Elektrodenreaktionen

2 Definieren Sie an diesem Beispiel den Begriff Redoxreaktion

3 Erlaumlutern Sie die Voraussetzungen unter denen Brennstoffzellen sinnvolleAlternativen zu bisherigen Batterien oder Akkumulatoren sein koumlnnen

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenuumlbergang anwenden - Oxidation und Reduktion definieren und Redoxpaare angeben- den Bau und die Funktionsweise einer galvanischen Zelle aus einem beschreibenden

Text oder einer Skizze nach Vorgaben ableiten- die wesentlichen Vorgaumlnge bei Elektrolysen und galvanischen Elementen beschreiben- die Relevanz der Elektrochemie fuumlr den Lebensstandard darstellen

9

- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

10

- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

11

- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

12

- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

13

Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

15

3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

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nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

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der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

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auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

7

Nachweisverfahren und quantitative Bestimmungen

D) Lebenswelt und GesellschaftOumlkonomische und oumlkologische Aspekte der angewandten Chemie aktuelle Technologien undchemische Produkte

122 BasiskonzepteDer Chemieunterricht in der Schule muss mit der Vielfalt seiner fachbezogenen Inhalte aufein grundlegendes Verstaumlndnis uumlber das Verhalten von Stoffen deren Eigenschaften derenAufbau und deren Umwandlungen ausgerichtet sein Die Einordnung der Lerninhalte in dienachstehenden fuumlnf Basiskonzepte gewaumlhrleistet einen systematischen Wissensaufbau unterfachlicher und lebensweltlicher Perspektive Damit sind die Pruumlflinge in der Lage detailliertesFachwissen in groumlszligere Zusammenhaumlnge einzuordnen Auf der Grundlage einer durch dieBasiskonzepte strukturierten Wissensbasis bearbeiten die Pruumlflinge die Abituraufgaben

Stoff-Teilchen-Konzept Die erfahrbaren Phaumlnomene der stofflichen Welt und derenDeutung auf der Teilchenebene werden konsequent unterschieden

Struktur-Eigenschafts-Konzept Art Anordnung und Wechselwirkung der Teilchenbestimmen die Eigenschaften eines Stoffes

Donator-Akzeptor-Konzept Saumlure-Base- und Redoxreaktionen lassen sich als Protonen-bzw Elektronenuumlbergaumlnge beschreiben

Energiekonzept Alle chemischen Reaktionen sind mit Energieumsatz verbunden

Gleichgewichtskonzept Reversible chemische Reaktionen koumlnnen zu einem Gleich-gewichtszustand fuumlhren

13 Differenzierung zwischen Grund- und Leistungskursfach

131 AnforderungenDie Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe vom 07071972 (idF vom16062000) weist den Kurstypen in der Qualifikationsphase unterschiedlich akzentuierteAufgaben zu den Grundkursen die Vermittlung einer wissenschaftspropaumldeutisch orientiertenGrundbildung den Leistungskursen die systematische vertiefte und reflektiertewissenschaftspropaumldeutische Arbeit

Beiden Kursarten gemeinsam ist die Foumlrderung und Entwicklung grundlegenderKompetenzen (siehe 11) als Teil der Allgemeinbildung und Voraussetzung fuumlr Studium undBeruf

Grundkurse im Fach Chemie sollen in grundlegende Fragestellungen SachverhalteProblemkomplexe und Strukturen des Faches einfuumlhren Sie sollen wesentlicheArbeitsmethoden Fachmethoden und Darstellungsformen des Faches bewusst und erfahrbarmachen sowie Zusammenhaumlnge im Fach und uumlber die Grenzen dessen hinaus inexemplarischer Form erkennbar werden lassen Der Unterricht in Grundkursen foumlrdert durchlebensweltliche Bezuumlge Einsicht in die Bedeutung des Fachs sowie durch schuumllerzentriertesund handlungsorientiertes Arbeiten die Selbststaumlndigkeit der Pruumlflinge

Leistungskurse vertiefen zusaumltzlich die Inhalte Modelle und Theorien so dass dieKomplexitaumlt und der Aspektreichtum des Faches deutlich wird Der Unterricht ist auf eine

8

Beherrschung der Arbeits- und Fachmethoden deren selbststaumlndige Anwendung Uumlbertragungund Reflexion gerichtet Leistungskurse erzielen einen hohen Grad an Selbsttaumltigkeit derPruumlflinge vor allem beim Experimentieren und bei der Wissensgenerierung

Die Anforderungen im Grundkursfach sollen sich daher nicht nur quantitativ sondern vorallem qualitativ von denen im Leistungskursfach unterscheiden

Dieser Unterschied wird deutlich- im Umfang und Spezialisierungsgrad bezuumlglich des Fachwissens und chemischer

Methoden des Experimentierens sowie der Theoriebildung - im Abstraktionsniveau erkennbar im Grad der Elementarisierung der

Problemerfassung und des Problemloumlsens der Mathematisierung sowie in derDifferenziertheit der verwendeten Fachsprache

- in der Komplexitaumlt der Kontexte sowie der chemischen Sachverhalte Theorien undModelle

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die DifferenzierungBeispiel 1 Brennstoffzelle Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Reaktionsgleichungen fuumlr Redoxreaktionen vollstaumlndig darstellen und den

Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe(Oxidation) zuordnen

- Redoxreaktionen beschreiben die der Umwandlung von chemischer Energie inelektrische Energie dienen (Galvanische Zellen Brennstoffzelle)

- die Bedeutung einer Brennstoffzelle bei der zukuumlnftigen Energiebereitstellungbeurteilen

AufgabenstellungGegeben ist die raumlumliche Abbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle DieBeschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektroden umstroumlmen

1 Erlaumlutern Sie das Funktionsprinzip der dargestellten Apparatur und formulieren Siedie Elektrodenreaktionen

2 Definieren Sie an diesem Beispiel den Begriff Redoxreaktion

3 Erlaumlutern Sie die Voraussetzungen unter denen Brennstoffzellen sinnvolleAlternativen zu bisherigen Batterien oder Akkumulatoren sein koumlnnen

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenuumlbergang anwenden - Oxidation und Reduktion definieren und Redoxpaare angeben- den Bau und die Funktionsweise einer galvanischen Zelle aus einem beschreibenden

Text oder einer Skizze nach Vorgaben ableiten- die wesentlichen Vorgaumlnge bei Elektrolysen und galvanischen Elementen beschreiben- die Relevanz der Elektrochemie fuumlr den Lebensstandard darstellen

9

- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

10

- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

11

- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

12

- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

13

Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

15

3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

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Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

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nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

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Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

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der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

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auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

8

Beherrschung der Arbeits- und Fachmethoden deren selbststaumlndige Anwendung Uumlbertragungund Reflexion gerichtet Leistungskurse erzielen einen hohen Grad an Selbsttaumltigkeit derPruumlflinge vor allem beim Experimentieren und bei der Wissensgenerierung

Die Anforderungen im Grundkursfach sollen sich daher nicht nur quantitativ sondern vorallem qualitativ von denen im Leistungskursfach unterscheiden

Dieser Unterschied wird deutlich- im Umfang und Spezialisierungsgrad bezuumlglich des Fachwissens und chemischer

Methoden des Experimentierens sowie der Theoriebildung - im Abstraktionsniveau erkennbar im Grad der Elementarisierung der

Problemerfassung und des Problemloumlsens der Mathematisierung sowie in derDifferenziertheit der verwendeten Fachsprache

- in der Komplexitaumlt der Kontexte sowie der chemischen Sachverhalte Theorien undModelle

132 Aufgabenbeispiele fuumlr die DifferenzierungBeispiel 1 Brennstoffzelle Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Reaktionsgleichungen fuumlr Redoxreaktionen vollstaumlndig darstellen und den

Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe(Oxidation) zuordnen

- Redoxreaktionen beschreiben die der Umwandlung von chemischer Energie inelektrische Energie dienen (Galvanische Zellen Brennstoffzelle)

- die Bedeutung einer Brennstoffzelle bei der zukuumlnftigen Energiebereitstellungbeurteilen

AufgabenstellungGegeben ist die raumlumliche Abbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle DieBeschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektroden umstroumlmen

1 Erlaumlutern Sie das Funktionsprinzip der dargestellten Apparatur und formulieren Siedie Elektrodenreaktionen

2 Definieren Sie an diesem Beispiel den Begriff Redoxreaktion

3 Erlaumlutern Sie die Voraussetzungen unter denen Brennstoffzellen sinnvolleAlternativen zu bisherigen Batterien oder Akkumulatoren sein koumlnnen

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenuumlbergang anwenden - Oxidation und Reduktion definieren und Redoxpaare angeben- den Bau und die Funktionsweise einer galvanischen Zelle aus einem beschreibenden

Text oder einer Skizze nach Vorgaben ableiten- die wesentlichen Vorgaumlnge bei Elektrolysen und galvanischen Elementen beschreiben- die Relevanz der Elektrochemie fuumlr den Lebensstandard darstellen

9

- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

10

- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

11

- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

12

- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

13

Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

15

3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

9

- herkoumlmmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen beielektrochemischen Stromquellen vergleichen

- Moumlglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie entwickeln

AufgabenstellungGegeben sind folgende Materialien Eine Abbildung zeigt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Die Beschriftung reduziert sich auf die Gase welche die Elektrodenumstroumlmen Eine Tabelle enthaumllt eine Zusammenstellung verschiedener Brennstoffzellentypenmit den Brennstoffen und den Betriebsbedingungen

1 Zeigen Sie in Bezug auf die Abbildung welche Vorgaumlnge zum Aufbau einerPotenzialdifferenz fuumlhren

2 Uumlbertragen Sie Ihre Uumlberlegungen auf die in der Tabelle dargestellten ZelltypenGeben Sie die jeweils entscheidenden Redoxpaare und Redoxreaktionen an ZeigenSie Moumlglichkeiten zur Verwendung von zwei der dargestellten Typen auf

3 Verdeutlichen sie Moumlglichkeiten und Grenzen fuumlr den Einsatz der von Ihnengewaumlhlten Typen

Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion

Themenbereich Chemische Reaktionen Niveau fuumlr den Grundkurs

Die Pruumlflinge koumlnnen- Experimentierreihen unter Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen aus-- fuumlhren- ein Messprotokoll nach Vorgaben anfertigen- Messergebnisse grafisch darstellen- Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung interpretieren

AufgabenstellungDie Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit an der Reaktion von Oxalsaumluremit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren Medium soll untersucht werdenGegeben ist eine detaillierte Arbeitsanweisung zur Durchfuumlhrung desExperimentes wobei die unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturenangegeben sind

1 Bestimmen Sie jeweils die Zeit von der Zugabe der Kaliumpermangantloumlsung bis zurEntfaumlrbung

2 Stellen Sie die Ergebnisse dieses Experiments in einem Diagramm dar Setzen Sie fuumlrdie Reaktionsgeschwindigkeit 1 middot t-1 ein

3 Werten Sie Ihre Messergebnisse aus

Niveau fuumlr den Leistungskurs

Die Schuumllerinnen und Schuumller koumlnnen- grundsaumltzliche Aussagen zur Relevanz der Parameter bzgl der

Reaktionsgeschwindigkeit bei der gegebenen chemischen Reaktion treffen - Experimente zum Beleg dieser Abhaumlngigkeit planen und durchfuumlhren

10

- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

11

- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

12

- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

13

Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

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3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

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nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

10

- Versuchsergebnisse protokollieren mit geeigneten Darstellungsformenveranschaulichen und Versuchsergebnisse im Sinne der Aufgabenstellunginterpretieren

AufgabenstellungUntersuchen Sie die Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel derReaktion von Oxalsaumlure mit Kaliumpermanganatloumlsung im sauren MediumFolgende Chemikalien stehen zur VerfuumlgungKaliumpermanganatloumlsung (c = 001 mol middot l-1) Oxalsaumlure (c = 05 mol middot l-1)Schwefelsaumlure (w = 10 ) destilliertes Wasser

1 Planen Sie Ihr experimentelles Vorgehen und fuumlhren Sie das Experiment durch2 Werten Sie die Ergebnisse aus3 Stellen Sie die Messergebnisse grafisch dar

2 Anforderungsbereiche

21 Allgemeine HinweiseDie Abiturpruumlfung soll das Leistungsvermoumlgen der Pruumlflinge moumlglichst differenziert erfassenDazu werden im Folgenden drei Anforderungsbereiche unterschieden

Obwohl sich weder die Anforderungsbereiche scharf gegeneinander abgrenzen noch die zurLoumlsung einer Pruumlfungsaufgabe erforderlichen Teilleistungen in jedem Einzelfall eindeutigeinem bestimmten Anforderungsbereich zuordnen lassen kann die Beruumlcksichtigung derAnforderungsbereiche wesentlich dazu beitragen ein ausgewogenes Verhaumlltnis derAnforderungen zu erreichen die Durchschaubarkeit und Vergleichbarkeit derPruumlfungsaufgaben zu erhoumlhen sowie die Bewertung der Pruumlfungsleistungen transparent zumachen

Beim Entwurf einer Pruumlfungsaufgabe wird jede von den Pruumlflingen erwartete Teilleistungmindestens einem der drei Anforderungsbereiche zugeordnet

Offenere Fragestellungen fuumlhren in der Regel uumlber formales Anwenden von Begriffen undVerfahren hinaus und damit zu einer Zuordnung zu den Anforderungsbereichen II und III Dietatsaumlchliche Zuordnung der Teilleistungen haumlngt davon ab ob die jeweilige Problemloumlsungeine Bearbeitung unter Anleitung fordert oder ob selbststaumlndiges Erarbeiten Anwenden undBewerten in komplexeren und neuartigen Zusammenhaumlngen erwartet wird

In jedem Fall ist die Zuordnung zu den Anforderungsbereichen abhaumlngig vomvorangegangenen Unterricht bzw von im Lehrplan verbindlich vorgeschriebenen Zielen undInhalten sowie von der Leistungsfaumlhigkeit zugelassener Hilfsmittel

22 Fachspezifische Beschreibung der AnforderungsbereicheDer Anforderungsbereich I

bull die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelerntenZusammenhang

bull die Beschreibung und Verwendung gelernter und geuumlbter Arbeitstechniken undVerfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholendenZusammenhang

Dazu gehoumlren u a- Wiedergeben von zB Daten Fakten Regeln Begriffen Definitionen - Wiedergeben und Erlaumlutern von zB Formeln Gesetzen und Reaktionen

11

- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

12

- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

13

Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

15

3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

11

- Beschreiben von bekannten Stoffen Stoffklassen Strukturtypen undModellvorstellungen in der Fachsprache

- Kennen und Wiedergeben der Basiskonzepte- Wiedergeben von im Unterricht eingehend eroumlrterten Fragestellungen und

Zusammenhaumlngen- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten Diagrammen Tabellen- Erstellen von Reaktionsgleichungen- Durchfuumlhrung von Berechnungen und Abschaumltzungen unter Nutzung von Tabellen

bzw von Messergebnissen- Sachgerechte Nutzung bekannter Software- Aufbauen von Apparaturen nach Anweisung oder aus der Erinnerung und sicheres - Durchfuumlhrung von Versuchen nach geuumlbten Verfahren mit bekannten Geraumlten und

Aufnehmen von Messwerten- Erstellen von Versuchsprotokollen- Darstellen von bekannten Sachverhalten in einer vorgegebenen Darstellungsform - z B als Tabelle als Graf als Skizze als Text Bild Modell Diagramm oder Mind-

Map

Der Anforderungsbereich II umfasstbull selbststaumlndiges Auswaumlhlen Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte unter

vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Uumlbung bekannten Zusammenhangbull selbststaumlndiges Uumlbertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen wobei es

entweder um veraumlnderte Fragestellungen oder um veraumlnderte Sachzusammenhaumlngeoder um abgewandelte Verfahrensweisen geht

Dazu gehoumlren u a- sachgerechtes Wiedergeben von komplexen Zusammenhaumlngen- Verbalisieren quantitativer und qualitativer Aussagen chemischer Formeln und

Reaktionsgleichungen- Interpretieren von Tabellen und grafischen Darstellungen mit Methoden die im

Unterricht behandelt wurden- Planen und Auswerten einfacher Versuche zur Loumlsung vorgegebener Fragestellungen

Durchfuumlhren geplanter Experimente- Anwenden von Modellvorstellungen und Gesetzen zur Loumlsung von Fragen die an

analogen Beispielen behandelt wurden- Anwenden elementarer mathematischer Beziehungen auf chemische Sachverhalte- Auswaumlhlen und Verknuumlpfen bekannter Daten Fakten und Methoden bei vertrauter

oder neuer Aufgabenstruktur- Analysieren von Material und sachbezogenes Auswaumlhlen von Informationen - Verknuumlpfen und faumlcheruumlbergreifendes Anwenden von Wissen Strukturierung des

Wissens mit Hilfe von Basiskonzepten - Sachgemaumlszliges Urteilen und Argumentieren unter Verwendung der Fachsprache- Anwenden der im Unterricht vermittelten chemischen Kenntnisse auf Umweltfragen

und technische Prozesse

12

- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

13

Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

15

3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

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- Analysieren und Bewerten von Informationen aus Medien zu chemischenSachverhalten und Fragestellungen

- Darstellen und Strukturieren von Zusammenhaumlngen in Tabellen Grafen SkizzenTexten Schaubildern Modellen Diagrammen oder Mind-Maps

Der Anforderungsbereich III umfasstbull planmaumlszligiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel

selbststaumlndig zu Loumlsungen Deutungen Wertungen und Folgerungen zu gelangenbull bewusstes und selbststaumlndiges Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter gelernter

Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen

Dazu gehoumlren u a- selbststaumlndiges Erschlieszligen von Sachverhalten in einem unbekannten Zusammenhang- selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sachverhalte bzw

Anwendungssituationen- selbststaumlndiges und zielgerichtetes Auswaumlhlen und Anpassen geeigneter und gelernter

Methoden und Verfahren in neuen Situationen - Planen und gegebenenfalls Durchfuumlhren von Experimenten zu vorgegebenen oder

selbst gefundenen Fragestellungen - Entwickeln eigener Fragestellungen und alternativer Loumlsungsstrategien - Analysieren komplexer Texte und Darstellen der Erkenntnisse in angemessener und

adressatenbezogener Weise- Einbinden der bdquoNeuen Medienldquo beim Praumlsentieren erworbenen Wissens und

gewonnener Einsichten - Erschlieszligen von Kontexten mit Hilfe der Basiskonzepte - Betrachtung gesellschaftlich relevanter Themen aus verschiedenen Perspektiven und

Reflexion der eigenen Position

Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche

1 Nachweisreaktionen

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIINachweis von Chlorid-Bromid- und Iodid-Ionen indrei verschiedenen Probenunter Verwendung derbereitgestellten ChemikalienGefordert sind ein Protokollund die Darstellung derReaktionsgleichung inverkuumlrzter Ionenschreibweise

Nachweis von Chlorid-Ionenund Carbonat-Ionennebeneinander in einemFeststoffgemischPlanung und Protokollierungeines Loumlsungsweges mitBegruumlndung fuumlr die Auswahlder Nachweismittel

Nachweis von Halogenid-Ionen Carbonat-Ionen undSulfat-Ionen in einemLoumlsungs-Gemisch Entwicklung eines Planes zurIdentifizierung auf derGrundlage theoretischerVoruumlberlegungen

Hinweis Hinweis HinweisGeraumlte und Chemikalienwerden bereitgestelltDie Loumlsungen enthaltenjeweils nur eine Ionenart

Die Geraumlte werdenbereitgestelltDie Chemikalien muumlssenangefordert werden

Ein Loumlsungsgemisch dasChlorid- Iodid- Carbonat-und Sulfat-Ionen enthaumllt wirdbereitgestellt

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Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

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3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

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nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

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Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

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der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

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einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

13

Die Nachweise werdenentsprechend beschrieben

Die Ionennachweise wurdenvorher nur getrennt behandeltDie Art der Auswahl derNachweismittel und derenBegruumlndung flieszligen in dieBewertung ein

Alle anderen Materialienmuumlssen angefordert werdenDie theoretische Vorbetrach-tung muss Uumlberlegungen undgegebenenfalls Berechnungenzur Loumlslichkeit enthaltenDie Korrelation vonLoumlslichkeits- und Saumlure-Base-Gleichgewichten soll deutlichwerden

2 Berechnung zur Energetik

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnung der molarenStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung vonPropan bei gegebenerReaktionsgleichung

Berechnung derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan nach vorherigerErstellung der Reaktions-gleichung

Vergleich der freienStandardreaktionsenthalpieund derStandardreaktionsenthalpiefuumlr die Verbrennung von 10kg Propan auf der Grundlagegeeigneter Berechnungen Die Abhaumlngigkeit derReaktionsenthalpie von derTemperatur soll graphischdargestellt werden

Hinweis Hinweis HinweisEinfache Berechnung nachgeuumlbtem Algorithmus

Anwendung elementarermathematischer Beziehungenauf einfache chemischeSachverhalte

Entwicklung eines Loumlsungs-weges selbststaumlndiges Fest-legen von Bedingungen fuumlrchemische Sachverhalte undselbststaumlndige Auswahlgeeigneter Darstellungs-varianten

3 Berechnungen zur Elektrochemie

Anforderungsbereich I Anforderungsbereich II Anforderungsbereich IIIBerechnen Sie die an einerElektrode abgeschiedeneStoffmenge eines Stoffes(ElektrodenreaktionenStromstaumlrke und Zeit sindgegeben)

Berechnen Sie die an denElektroden abgeschiedenenMassen oder Volumina vonStoffen eines vorgegebenenElektrolysevorganges unterEinbeziehung einesgegebenen Wirkungsgrades

Aus eigenstaumlndig berechnetenErgebnissen die Energiebilanzeiner technisch relevantenElektrolyse abschaumltzen undunter Beruumlcksichtigungoumlkologischer undoumlkonomischer Aspektebewerten

Hinweis Hinweis HinweisBerechnung nach eingeuumlbtenAlgorithmen

Anwendung bekanntermathematischerBerechnungen in den

Entwicklung derLoumlsungsstrategie in einemkomplexen Aufgabengefuumlge

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

15

3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

14

Loumlsungsweg selbststaumlndigesAufstellen der zur Loumlsungnotwendigen chemischenGleichungen

Materialien werden zurVerfuumlgung gestellt

15

3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

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der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

15

3 Schriftliche Pruumlfung 31 Allgemeine HinweiseDie Pruumlfungsaufgabe ndash das ist die Gesamtheit dessen was ein Pruumlfling zu bearbeiten hat - istim Grundkurs wie auch im Leistungskurs so gestaltet dass der Pruumlfling neben derWiedergabe von Wissen auch durch den eigenstaumlndigen Umgang mit komplexerenFragestellungen seine Leistungen nachweisen muss Sie darf sich nicht auf die Inhalte nureines Kurshalbjahres beschraumlnken (vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung dergymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)

Eine Pruumlfungsaufgabe setzt sich in der Regel aus mehreren Aufgaben zusammen Dabei istdie Aufgabe durch einen einheitlichen thematischen Zusammenhang definiert DieAufgabenstellung soll eine vielschichtige Auseinandersetzung mit einem komplexen ProblemzulassenDaher soll die Zahl der Aufgaben in einer Pruumlfungsaufgabe drei nicht uumlberschreiten

Alle Aufgaben beziehen sich auf Materialien bei denen die Quelle anzugeben ist oderExperimente Jede Aufgabe kann in begrenztem Umfang in Teilaufgaben gegliedert seinDabei darf keine kleinschrittige Abfrage einzelner Aspekte erfolgen die Pruumlflinge muumlssenihre Darstellungen in angemessener Weise selbststaumlndig strukturieren koumlnnen

Die Pruumlfungsaufgabe umfasst Anforderungen in allen drei Anforderungsbereichen Sieerreicht dann ein angemessenes Niveau wenn das Schwergewicht der zu erbringendenLeistungen im Anforderungsbereich II liegt und daneben die Anforderungsbereiche I und IIIberuumlcksichtigt werden und zwar Anforderungsbereich I in houmlherem Maszlige alsAnforderungsbereich III Jede Aufgabe soll Anforderungen in allen dreiAnforderungsbereichen umfassen

Die Pruumlfungsaufgabe enthaumllt Inhalte aus mindestens drei der in Abschnitt 12 genanntenThemenbereiche und darf sich nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschraumlnken(vgl Vereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe II(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom 16062000) sect 5 Abs 4)Es ist zu gewaumlhrleisten dass mit der Pruumlfungsaufgabe alle Kompetenzbereiche (vgl 11)abgedeckt werden

AufgabenartenFuumlr die schriftliche Pruumlfung im Fach Chemie sind folgende Aufgabenarten geeignet

- Materialgebundene Aufgaben Erlaumlutern Auswerten Interpretieren und Bewerten vonfachspezifischem Material (Texte Abbildungensbquo Tabellen Messreihen GraphenFilmen Simulationen uauml)

- Bearbeitung eines Demonstrations- oder eines Schuumllerexperimentes Beschreiben undAuswerten vorgefuumlhrter dokumentierter oder selbst durchgefuumlhrter Experimente undVerwendung der Ergebnisse fuumlr anschlieszligende Aufgabenstellungen

Die Uumlberschneidung beider Aufgabenarten ist moumlglich

Nicht zugelassen sind- ausschlieszliglich aufsatzartig zu bearbeitende Aufgaben- Aufgaben die eine uumlberwiegend mathematische Bearbeitung erfordern- Aufgaben ohne Kontextorientierung- uumlbernommene Aufgaben (z B von Verlagen) ohne Zuschnitt auf den Kurs bzw ohne

Beruumlcksichtigung der spezifischen unterrichtlichen Voraussetzungen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

16

Unterscheidungsmerkmale fuumlr die Aufgabenstellung in Grundkurs- und Leistungskursfachsind unter 13 benannt

32 Hinweise zum Erstellen einer PruumlfungsaufgabeDie Pruumlfungsaufgabe ist so anzulegen dass vom Pruumlfling Leistungen sowohl von moumlglichstgroszliger Breite (Kompetenzbereiche) als auch von angemessener Tiefe (Anforderungsbereiche)zu erbringen sind

Jede Aufgabe kann in Teilaufgaben gegliedert sein Teilaufgaben duumlrfen nicht beziehungslosnebeneinander stehen Jede Aufgabe sollte eine uumlbergeordnete Fragestellung zum Ausdruckbringen Die Aufgliederung einer Aufgabe darf nicht so detailliert sein dass dadurch einLoumlsungsweg zwingend vorgezeichnet wird Ausdruumlcklich erwuumlnscht sind offeneAufgabenstellungen die mehrere Loumlsungswege ermoumlglichen

Die Beruumlcksichtung mehrerer Themenbereiche (vgl 12) in einer Aufgabe ist erwuumlnscht DieTeilaufgaben einer Aufgabe sollen so unabhaumlngig voneinander sein dass eine Fehlleistung ineinem Aufgabenteil nicht die Bearbeitung der anderen Teilaufgaben unmoumlglich macht Fallserforderlich koumlnnen Zwischenergebnisse in der Aufgabenstellung enthalten sein

Eine Pruumlfungsaufgabe muss sich auf alle drei in Abschnitt 22 beschriebenenAnforderungsbereiche erstrecken Dadurch wird eine Beurteilung ermoumlglicht die das gesamteNotenspektrum umfasst Die Pruumlfungsaufgabe erreicht dann ein angemessenes Niveau wenndas Schwergewicht der zu erbringenden Pruumlfungsleistungen im Anforderungsbereich II liegtund daneben die Anforderungsbereiche I und III beruumlcksichtigt werden Dabei erhaumllt derAnforderungsbereich I eine houmlhere Gewichtung als der Anforderungsbereich III

Bei experimentellen Aufgabenstellungen ist fuumlr den Fall des Misslingens vorab eineDatensicherung vorzunehmen

Aus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor Dazu istder Gebrauch von Operatoren hilfreich

Operator Beschreibung der erwarteten Leistunganalysieren untersuchen

Unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oderEigenschaften herausarbeitenUntersuchen beinhaltet unter Umstaumlnden zusaumltzlich praktischeAnteile

anwenden uumlbertragen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode aufetwas Neues beziehen

auswerten Daten Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einenZusammenhang stellen und gegebenenfalls zu einerabschlieszligenden Gesamtaussage zusammenfuumlhren

begruumlnden Sachverhalte auf Regeln Gesetzmaumlszligigkeiten bzw kausaleZusammenhaumlnge zuruumlckfuumlhren

berechnen bestimmen Mittels Groumlszligengleichungen eine chemische oder physikalischeGroumlszlige bestimmen

beschreiben Strukturen Sachverhalte oder Zusammenhaumlnge wiedergebenbestaumltigen Die Guumlltigkeit einer Aussage zB einer Hypothese oder einer

Modellvorstellung durch ein Experiment verifizierenbeurteilen Zu einem Sachverhalt eine selbststaumlndige Einschaumltzung unter

Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begruumlndetformulieren

bewerten Stellung Eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

17

nehmendarstellen Sachverhalte Zusammenhaumlnge Methoden und Bezuumlge in

angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergebendiskutieren In Zusammenhang mit Sachverhalten Aussagen oder Thesen

unterschiedliche Positionen bzw Pro- und Contra-Argumenteeinander gegenuumlberstellen und abwaumlgen

dokumentieren Alle notwendigen Erklaumlrungen Herleitungen und Skizzendarstellen

durchfuumlhren(Experimente)

Eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen

entwickeln aufstellen Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknuumlpfenEine Hypothese eine Skizze ein Experiment oder ein Modellschrittweise weiterfuumlhren und ausbauen

erklaumlren Einen Sachverhalt nachvollziehbar und verstaumlndlich zumAusdruck bringen

erlaumlutern Einen Sachverhalt durch zusaumltzliche Informationen (chemischeFormeln und Gleichungen) veranschaulichen und verstaumlndlichmachen

ermitteln Einen Zusammenhang oder eine Loumlsung finden und das Ergebnisformulieren

interpretieren deuten Kausale Zusammenhaumlnge in Hinblick aufErklaumlrungsmoumlglichkeiten untersuchen und abwaumlgend herausstellen

nennen angeben Elemente Sachverhalte Begriffe Daten ohne naumlhereErlaumluterungen aufzaumlhlen

planen (Experimente) Zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitungerstellen

skizzieren Sachverhalte Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentlichereduzieren und diese grafisch oder als Flieszligtext uumlbersichtlichdarstellen

strukturieren ordnen Vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren undhierarchisieren

uumlberpruumlfen pruumlfen Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messenund eventuelle Widerspruumlche aufdecken

verallgemeinern Aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussageformulieren

vergleichen Gemeinsamkeiten Aumlhnlichkeiten und Unterschiede ermittelnzeichnen Eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung

beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen

33 Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen(Erwartungshorizont)

bdquoDen Aufgaben der schriftlichen Pruumlfung werden von der Aufgabenstellerin bzw dem Aufga-bensteller eine Beschreibung der von den Pruumlflingen erwarteten Leistungen einschlieszliglich derAngabe von Bewertungskriterien beigegeben Dabei sind von der Schulaufsichtsbehoumlrdegegebene Hinweise fuumlr die Bewertung zu beachten und auf die gestellten Aufgabenanzuwendenldquo (sect 5 Absatz 3 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialenOberstufe in der Sekundarstufe IIldquo Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 1312 1973idF vom 16062000)

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

18

Die erwarteten Pruumlfungsleistungen sind stichwortartig darzustellen Werden Pruumlfungen nichtzentral gestellt so ist der vorangegangenen Unterricht aus dem die vorgeschlagenePruumlfungsaufgabe erwachsen ist so weit kurz zu erlaumlutern wie dies zum Verstaumlndnis derAufgabe notwendig ist Damit soll zugleich der Bezug zu den Anforderungsbereicheneinsichtig gemacht werden

Zugelassene Hilfsmittel sind anzugeben Beim Einsatz der Hilfsmittel muss der Grundsatz derGleichbehandlung gewahrt bleiben Bei dezentraler Aufgabenstellung sind die Quellen diezur Erstellung der Aufgabe herangezogen wurden und das eingefuumlhrte Lehrbuch anzugeben

34 Bewertung von PruumlfungsleistungenNach sect 6 Absatz 5 der bdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe inder Sekundarstufe IIldquo (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 13121973 idF vom16062000) soll aus der Korrektur und Beurteilung der schriftlichen Arbeit hervorgehenbdquowelcher Wert den von der Schuumllerin bzw dem Schuumller vorgebrachten LoumlsungenUntersuchungsergebnissen oder Argumenten beigemessen wird und wieweit die Schuumllerinbzw der Schuumller die Loumlsung der gestellten Aufgaben durch gelungene Beitraumlge gefoumlrdert oderdurch sachliche oder logische Fehler beeintraumlchtigt hat Die zusammenfassende Beurteilungschlieszligt mit einer Bewertung gemaumlszlig Ziffer 91 und 92 der Vereinbarung vom 07071972idF vom 16062000ldquo

Das Beurteilen der von den Pruumlflingen erbrachten Pruumlfungsleistung erfolgt unter Bezug aufdie beschriebene erwartete Gesamtleistung Den Beurteilenden steht dabei einBeurteilungsspielraum zur VerfuumlgungIn die Bewertung gehen Leistungen aus dem Kompetenzbereich Kommunikation ein Vorallem erlaumluternde kommentierende und begruumlndende Texte sind unverzichtbare Bestandteileder Bearbeitung Mangelhafte Gliederung Unsicherheiten in der FachspracheUngenauigkeiten in Darstellungen sind als fachliche Fehler zu wertenSchwerwiegende und gehaumlufte Verstoumlszlige gegen die sprachliche Richtigkeit in derMuttersprache (Unterrichtssprache) oder gegen die aumluszligere Form gemaumlszlig sect 6 Abs 5 derbdquoVereinbarung uumlber die Abiturpruumlfung der gymnasialen Oberstufe in der Sekundarstufe IIldquo(Beschluss der Kultusministerkonferenz vom l3121973 idF vom 16062000) zu bewerten

Liefern Pruumlflinge zu einer gestellten Aufgabe oder Teilaufgabe Bearbeitungen die in derBeschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen nicht erfasst waren so sind die erbrachtenLeistungen angemessen zu beruumlcksichtigen Dabei kann der vorgesehene Bewertungsrahmenfuumlr die Teilaufgabe nicht uumlberschritten werden

Grundlage der Bewertung ist der Erwartungshorizont Bei der Zuweisung derBewertungseinheiten zu einem Loumlsungsschritt sollte ein ganzheitlicher Ansatz gewaumlhltwerden es geht also nicht um den Vergleich einzelner Stichworte sondern um dieSchluumlssigkeit der Argumentation Daher kann trotz vollstaumlndiger Uumlbereinstimmung derBegrifflichkeiten eine deutlich schlechtere Bewertung erfolgen wenn zB die Argumentationnicht schluumlssig ist oder fachsprachliche Fehler enthaumllt

Die Festlegung der Schwelle zur Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) und die Vergabe derweiteren Noten sind Setzungen die in besonderem Maszlige der paumldagogischen Erfahrung undVerantwortung der Beurteilenden unterliegen

Die Note bdquoausreichendldquo (05 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd die Haumllfte(mindestens 45 Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist Dazu reichenLeistungen allein im Anforderungsbereich I nicht aus Oberhalb und unterhalb dieserSchwelle sollen die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den einzelnen Notenstufen jeweilsungefaumlhr linear zugeordnet werden um zu sichern dass mit der Bewertung die gesamte Breite

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

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∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

19

der Skala ausgeschoumlpft werden kann

Die Note bdquogutldquo (11 Punkte) soll erteilt werden wenn annaumlhernd vier Fuumlnftel (mindestens 75Prozent) der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden sind Dabei muss die gesamteDarstellung der Pruumlfungsleistung in ihrer Gliederung in der Gedankenfuumlhrung in derAnwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation denAnforderungen voll entsprechen

4 Muumlndliche Pruumlfung

41 Besonderheiten und AufgabenstellungDie muumlndliche Pruumlfung muss sich auf alle vier in Abschnitt 11 beschriebenenKompetenzbereiche erstrecken Um in der zur Verfuumlgung stehenden Zeit diese Kompetenzbereiche uumlberpruumlfen zu koumlnnenmuss sich die Aufgabenstellung fuumlr die muumlndliche Pruumlfung grundsaumltzlich von der fuumlr dieschriftliche Pruumlfung unterscheiden Im Pruumlfungsgespraumlch spielen die KompetenzbereicheKommunikation und Kontextorientierung eine zentrale Rolle Die Pruumlflinge zeigen dass sieuumlber chemische Sachverhalte in freiem Vortrag berichten und zu chemischen Frage- undProblemstellungen Position beziehen zu koumlnnen Die muumlndliche Pruumlfung bezieht sich auf mindestens zwei der in Abschnitt 121 genanntenThemenbereiche

Im Pruumlfungsgespraumlch sollen die Schuumllerinnen und Schuumller insbesondere nachweisen inwelchem Umfang sie

- einen Uumlberblick uumlber grundlegende Begriffe und Fachmethoden besitzen- Verstaumlndnis fuumlr chemische Denk- und Arbeitsweisen haben- chemische Zusammenhaumlnge nachvollziehbar darstellen koumlnnen

Geeignet sind Aufgabenstellungen die- Experimentieranordnungen beinhalten- Materialien nutzen - Ergebnisse Skizzen oder Zusammenhaumlnge vorgeben an denen wesentliche

Gedankengaumlnge zu erlaumlutern sind- Aufgabenteile enthalten die sich auf eine Erlaumluterung des Gedankenganges

beschraumlnken ohne dass die zugehoumlrigen Details im Einzelnen auszufuumlhren sind- Uumlbersichten und Zusammenstellungen beinhalten die fachgerechte Ergaumlnzungen

erfordern und uumlbergreifende Bezuumlge erlauben

Zur Erarbeitung der Loumlsungen bieten sich- die Nutzung geeigneter Werkzeuge (zB Software Fachliteratur)- der Einsatz von Hilfsmitteln zur Praumlsentation der Loumlsungswege und Ergebnisse (zB

Folien Modelle Experimente und Datenprojektion) an

Aufgaben die sich in Teilaufgaben zunehmend oumlffnen bieten dem Pruumlfling eine besondereChance den Umfang seiner Faumlhigkeiten und die Tiefe seines chemischen Verstaumlndnissesdarzustellen Fuumlr den Pruumlfungsausschuss ermoumlglichen sie die differenzierte Beurteilung derLeistungsfaumlhigkeit des Pruumlflings

Die Pruumlfungsaufgabe muss einen einfachen Einstieg erlauben Sie muss andererseits soangelegt sein dass in der Pruumlfung unter Beachtung der Anforderungsbereiche (vgl 22) die

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

20

auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes zugeordnet werden grundsaumltzlich jede Noteerreichbar ist

42 Kriterien fuumlr die BewertungBei der Bewertung der muumlndlichen Pruumlfungsleistung sollen neben den in Abschnitt 11beschriebenen Kompetenzen vor allem folgende Kriterien beruumlcksichtigt werden

- Umfang und Qualitaumlt der nachgewiesenen chemischen Kenntnisse und Fertigkeiten- sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung- Verstaumlndlichkeit der Darlegungen adaumlquater Einsatz der Praumlsentationsmittel- Faumlhigkeit das Wesentliche herauszustellen und die Loumlsung in sprachlich verstaumlndlich

und in logischem Zusammenhang zu referieren- Verstaumlndnis fuumlr chemische Probleme sowie die Faumlhigkeit Zusammenhaumlnge zu

erkennen und darzustellen chemische Sachverhalte zu beurteilen auf Fragen undEinwaumlnde flexibel einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen

- Kreativitaumlt und Eigenstaumlndigkeit im Pruumlfungsverlauf

43 Fuumlnfte PruumlfungskomponentebdquoDie Abiturpruumlfung umfasst mindestens 4 houmlchstens 5 Komponenten Fuumlnfte Komponente istentweder eine schriftliche oder eine muumlndliche Pruumlfung in einem weiteren Fach oder einebesondere Lernleistungldquo (Vereinbarung zur Gestaltung der gymnasialen Oberstufe in derSekundarstufe II (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 07071972 idF vom16062000) 821) Im Rahmen der fuumlnften Pruumlfungskomponente koumlnnen die Laumlnder neuePruumlfungsformen entwickeln Fuumlr alle Formen der fuumlnften Pruumlfungskomponente gelten dieAbschnitte 1 bis 42 sinngemaumlszlig

Im Folgenden werden fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuerFormldquo fuumlr das Fach bzw Referenzfach Chemie Festlegungen getroffen die uumlber dieBestimmungen der Abschnitte 1 bis 42 hinausgehen

431 BesonderheitenDie fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquo zielt insbesondereauf die Einbeziehung groumlszligerer fachlicher Zusammenhaumlnge und fachuumlbergreifender Aspekte indie Abiturpruumlfung

Sie sollte deshalb vor allem gekennzeichnet sein durch- einen laumlngeren zeitlichen Vorlauf und- einen besonderen Stellenwert der vorbereiteten Praumlsentation

Hinzu kommt die Moumlglichkeit Gruppenpruumlfungen durchzufuumlhren Dabei ist durchBegrenzung der Gruppengroumlszlige die Aufgabenstellung und die Gestaltung desPruumlfungsgespraumlchs dafuumlr Sorge zu tragen dass die individuelle Leistung eindeutig erkennbarund bewertbar ist Fuumlr Gruppenpruumlfungen eignen sich im Fach Chemie insbesonderePruumlfungsaufgaben bei denen unterschiedliche Aspekte eines Problems behandelt werden

Die Gewaumlhrung eines laumlngeren zeitlichen Vorlaufs kann insbesondere noumltig sein beiPruumlfungsaufgaben mit komplexerer Fragestellung oder aufwaumlndigerer Erschlieszligung zBdurch Literatur- oder Internet-Recherche projektartige Bearbeitung Experiment Exkursion

Die Praumlsentation wird bestimmt durch die verfuumlgbaren technischen Moumlglichkeiten zBFolien Modelle fuumlr Chemie geeignete Software Praumlsentationssoftware Sie geht aus von

21

einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

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Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

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113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

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einer vorzulegenden Dokumentation der Vorbereitung

432 BewertungBei der Bewertung der fuumlnften Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquokommen neben der nachgewiesenen Fach- und Methodenkompetenz folgenden Merkmalenbesondere Bedeutung zu

- der dokumentierten Vorbereitung- der Klarheit Vollstaumlndigkeit und Angemessenheit von Dokumentation und

Praumlsentation- der Selbststaumlndigkeit und der Breite der Argumentation bei der Ausfuumlhrung der

Arbeitsanteile und Arbeitsschritte- dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen- der Souveraumlnitaumlt im Pruumlfungsgespraumlch

433 Beispiele fuumlr ThemenbereicheDie Themenstellung soll durch Reichhaltigkeit der chemischen oder fachuumlbergreifendenBezuumlge gekennzeichnet sein Sie soll Originalitaumlt und Kreativitaumlt bei der Bearbeitungermoumlglichen

Die folgenden Beispiele beschreiben Themenbereiche aus denen Teilaspekte alsPruumlfungsthemen fuumlr die fuumlnfte Pruumlfungskomponente als bdquomuumlndliche Pruumlfung in neuer Formldquobesonders geeignet erscheinen

- Experimentelle Untersuchung und Dokumentation- Erhebung und Auswertung von Daten- Simulationen chemischer Vorgaumlnge erstellen- Ansaumltze wissenschaftlicher Arbeit (z B dokumentierte Mitarbeit im

Hochschulbereich)- Dokumentierte Wettbewerbsergebnisse- Recherchen zur angewandten Chemie im regionalen Bereich

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II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

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bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

22

II AUFGABENBEISPIELE

Die unten genannten Aufgabenbeispiele sind gleichermaszligen fuumlr zentral wie fuumlr dezentralgestellte Pruumlfungsaufgaben geeignet Mit Ruumlcksicht auf die unterschiedliche Praxis in denLaumlndern bilden die aufgefuumlhrten Beispiele fuumlr sich keine geschlossenen PruumlfungsaufgabenAnhand der vorgesehenen Bearbeitungszeit ist eine Abschaumltzung des Aufgabenumfangsmoumlglich

Die Aufgabenbeispiele enthalten neben der Angabe der Bearbeitungszeit Anmerkungen uumlberdie unterrichtlichen Voraussetzungen sowie gegebenenfalls Hinweise zurVersuchsdurchfuumlhrungIm Erwartungshorizont sind die fuumlr die Bewertung wesentlichen inhaltlichen Elementeskizziert Daruumlber hinaus sind nachzuweisende Kompetenzen exemplarisch ausgewiesenDurch die Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen werdenSchwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Teilaufgaben erkennbar

Durch die ausgewaumlhlten Beispiele sollen keine besonderen thematischen Schwerpunktegesetzt werden Vielmehr soll die Vielfalt der Moumlglichkeiten bei der Themenauswahl und beider Aufgabenkonstruktion aufgezeigt werden Die Beispiele betonen die neuenfachdidaktischen Entwicklungen realer Anwendungsbezug und offene Aufgabenstellung

1 Aufgabenbeispiele fuumlr die schriftliche Pruumlfung

11 Aufgabenbeispiele fuumlr das Leistungskursfach

111 Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge

Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten

Material

M1 RedetextbdquoFuumlr den Fahrzeugantrieb stehen gegenwaumlrtig Methan (Erd- und Biogas) Alkohole (Methanol undEthanol) pflanzliche Oumlle (beispielsweise Rapsmethylester 1) und Elektrizitaumlt zur Verfuumlgung DieWahl nur einer dieser Alternativen als Ersatz fuumlr BenzinDieselkraftstoff scheint oumlkonomisch nichtrealistisch - auszliger moumlglicherweise bei Erdgas In verschiedenen Teilen der Welt wird man also jenach der politischen Lage und den verfuumlgbaren einheimischen Rohstoffen unterschiedlichenAlternativen den Vorzug geben Neben dem Aspekt der Umweltvertraumlglichkeit der alternativenKraftstoffe ist es aber ebenso wichtig dass Loumlsungen fuumlr Gewinnung und AnlieferungVersorgunggefunden werden die den neuen Kraftstoff bequem zugaumlnglich machen - und das zu einem attraktivenPreis Die vorrangig diskutierten Kraftstoffalternativen sind

bull Methangas (Erd- und Biogas) Kurz- bis mittelfristig duumlrfte Erdgas die gaumlngigsteAlternative zu Benzin-Dieselkraftstoff werden Die Vorkommen reichen vermutlichfuumlnfzig bis hundert Jahre Beim Fahrzeugantrieb verursacht Erdgas 20 wenigerCO2-Emissionen als Benzin und entschieden weniger Emissionen toxischer GaseBiogas laumlsst sich durch Verrottung organischer Stoffe oder Abfaumllle erzeugen unddurch die Erhoumlhung des Methangehaltes veredeln Herstellung und Anwendung vonBiogas bewirken lediglich einen sehr kleinen Nettoanstieg von CO2 und verursachennur geringe gesundheitsgefaumlhrdende Emissionen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

23

bull Alkohole Methanol und Ethanol lassen sich aus Holz oder aus Landwirtschafts-produkten herstellen ()

bull Biodiesel Rapsoumll in der Form von Rapsmethylester (RME) eignet sich fuumlr die meistenmodernen Dieselmotoren ist jedoch teuer und aufwendig in der Produktionldquo

1 gemeint ist Rapsoumllmethylester

Redetext zur Umweltvertraumlglichkeit von Produkten und Produktion als Ziel in der Automobilherstellung (Dr Ralf Beck Wasser Luft und Boden WLB-Redaktion Vereinigte Fachverlage Mainz 61998) oderhttpwwwtu-harburgdeumwelt98paperssektor_dbecktexthtml

M2 Stoffdaten

Stoff

molareStandardbildungs-

enthalpiekJ mol-1

molareStandard-entropieJ K-1mol-1

Dichteg mL-1

Siede-temperatur

degC

Kohlenstoff(Graphit) 0 57 225 4827

Wasserstoff 0 1307 000009 - 253

Kohlenstoffdioxid - 393 2138 0001977 - 785(sublimiert)

Wasser (g) - 242 189 100Wasser (l) - 286 70 1 100

Methan - 75 1862 0000717 - 161Methanol - 239 1268 0791 65Ethanol - 277 1607 0789 78

Sauerstoff 0 2051 0001429 - 183

InfoDie Waumlrmeenergie die bei der vollstaumlndigen Verbrennung von 1 kg Nonan 44300 kJ freiwirdentspricht ungefaumlhr der Waumlrmeenergie die bei der Verbrennung von 1 kg Benzin frei wirdVerbrennungswaumlrme Q(Nonan) = 44 300 KJ sdot kg - 1

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

24

M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen desBenzinmotors

((Pfeile grafischbearbeiten))

Erlaumluterung zur Beschriftung des Diagramms

bull Linke Ordinate mit den Volumenanteilen ϕ von Stickstoffmonooxid und gasfoumlrmigenKohlenwasserstoffen (CxHy )

bull rechte Ordinate mit dem Volumenanteil ϕ von Kohlenstoffmonooxid

bull Die Abszisse gibt das Mischungsverhaumlltnis V(Benzin) V(Luft) an dabei gilt fuumlrmager V(Benzin) gering V(Luft) groszligstoumlchiometrisch Benzin und Luft sind so gemischt dass theoretisch ein vollstaumlndigerUmsatz erfolgen koumlnntefett V(Benzin) groszlig V(Luft) gering

Aufgabenstellung

1 Stellvertretend fuumlr die im Benzin enthaltenen Verbindungen kann man den Stoff Nonan(C9H20) betrachtenFormulieren Sie die Reaktionsgleichung fuumlr die vollstaumlndige Verbrennung diesesKohlenwasserstoffsBerechnen Sie die molare Standardbildungsenthalpie fuumlr Nonan

mager fettstoumlchiometrisch

4

VolumenverhaumlltnisBenzin Luft

VolumenanteilVolumenanteileϕ(CxHy)

02

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

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∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

25

Beurteilen Sie mit welchem der Kraftstoffe Nonan oder Ethanol die Reichweite einesFahrzeuges groumlszliger ist

2 Die Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors haumlngt vom Luft-Benzin-Mischungsverhaumlltnis abErlaumlutern Sie anhand der Reaktionsgleichung aus Teilaufgabe 1 die Zusammenhaumlnge Beurteilen Sie auch wie sich ein zu fettes Benzin-Luft-Mischungsverhaumlltnis auf denTreibstoffverbrauch des Fahrzeugs auswirkt

3 Uumlberpruumlfen Sie die Aussage im Redetext Erdgas erzeuge 20 weniger Emissionen alsBenzin Vergleichen Sie dazu geeignete Reinstoffe anstelle der genannten Stoffe

4 Beschreiben Sie einen elektrochemischen Weg zur Bereitstellung elektrischer Energie inFahrzeugen Ergaumlnzen Sie Ihre Ausfuumlhrungen durch ReaktionsgleichungenBewerten Sie die Vorteile und Nachteile des Elektroantriebs gegenuumlber einemVerbrennungsmotor der Methan als Treibstoff verwendet

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen Berechnungen vonVerbrennungsenthalpien Emissionen bei Verbrennungen Speicherung von Energie in Akkumulatoren oder Umsetzungvon Energie bei chemischen Reaktionen in Brennstoffzellen Berechnung vonReaktionsenthalpien und freien Reaktionsenthalpien Eroumlrterung der Einstellung chemischerGleichgewichte

Hilfsmittel Taschenrechner Periodensystem Tafelwerk

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf derTeilchenebene Anwendung mathematischer Verfahrenund Hilfsmittel zur Loumlsung exemplarischer chemischerAufgaben

C9H20 + 14 O2 (g) 9 CO2 + 10 H2O(g)Moumlgliche Zwischenergebnisse des RechengangsM(Nonan) = 128 g mol-1 n(Nonan) = 781 molReaktionsenthalpie ∆rH= - 5672 kJ mol-1

molare Standardbildungsenthalpie ∆Hdegm = - 285 kJmol

Berechung der Stoffmenge n(Ethanol) bezogen auf dieMasse m(Ethanol) =1 kg Berechnung der Standard-Reaktionsenthalpie

8 16 4

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

26

∆ rH(Ethanol) Vergleich der Energieausbeuten2 Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagen Gezielte Auswahl von Informationen und derenVerknuumlpfung mit dem erworbenen Wissen

Einige in den Antwort zu erwartende SchuumllerleistungenErkennen dass die Hauptbestandteile des Abgases in derGrafik nicht erfasst sind Erlaumluterung dassunvollstaumlndige Verbrennung am Vorkommen vonKohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffenerkennbar sein koumlnnen Verstaumlndlich machen dass uumlberdie Mischung mit Luft die Verbrennung des Kraftstoffssteuerbar ist Darstellen dass ein mageres Gemisch weitgehend verbrennt aber niemals zu 100 Erkennen dassdie Bildung von Stickstoffmonooxid durch die Reaktionvon Stickstoff mit Sauerstoff unvermeidlich istVermitteln weshalb bei der unvollstaumlndigen Verbrennungein zu fettes Gemisch den Treibstoffverbrauch erhoumlht

5 12 8

3 Kompetenzen

Sachlogische Argumentation und schluumlssige Begruumlndungchemischer Sachverhalte und FragestellungenBeurteilung von Technikfolgen

Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen Perspektiven

Beim Vergleich der Emissionen wird zB der gleichefreigesetzte Energiebetrag (z B 1 MJ) gewaumlhltBerechnung der StoffmengenErdgas (Methan) 125 mol CO2 und 249 mol H2O(g) jeMJ fuumlr Benzin (Nonan) 159 mol CO2 und 176 molH2O(g)Erkennen und erlaumlutern dass die Angabe 20 also nurauf die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zutrifftVerdeutlichen dass bei Wasserdampf die Bilanz geradeumgekehrt ist ( Loumlsungsoption welche die Aufgabe nichtzwingend fordert)(Hinweis Wichtig waumlre auch ein Vergleich derEmissionen unter Beruumlcksichtigung der tatsaumlchlichunvollstaumlndig ablaufenden Verbrennungen Dies ist abermit den gegebenen Daten nicht durchfuumlhrbar)

5 10 4

4 Kompetenzen

Strukturierung von erworbenem Wissen uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage derfacheigener Basiskonzepte Beschreibung und Veranschaulichung konkreterchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzung

6 16 6

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

27

der FachspracheBeurteilung von Technikfolgen wirtschaftlichen Aspektenund Stoffkreislaumlufen im Sinne der Nachhaltigkeit

Beschreibung eines Akkumulators (z BBleiakkumulator) oder einer Brennstoffzelle Entwickeln der Teilgleichungen bzw derReaktionsgleichung fuumlr den Gesamtvorgang alsText und in der Formelsprache Anwenden desDonator-Akzeptor-Konzepts

Transfer der Vorteile des Erdgases wie auch dergewaumlhlten Variante Elektrizitaumlt auf die BereicheVorkommen Emissionen Handling sowie Fragender Erzeugung

gesamt 24 54 22

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

28

112 Sanitaumlr-Silikon

Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo ca 90 Minuten

1 M1

Die folgenden Angaben sind auf der Verpackung von bdquoSanitaumlr-Silikonldquo zu finden

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo wird imSanitaumlrbereich zur Abdichtungvon Badewannen Wasch- undWC-Becken sowie als Dehn- undDichtungsfugen an Flieseneingesetzt

Dieser Fugendichtstoff ist dauer-elastisch und wasserabweisendnach der Aushaumlrtung Er haftetausgezeichnet auf Glas FliesenEmaille und metallischenOberflaumlchen nicht jedoch aufPolyethylenglas

bdquoSanitaumlr-Silikonldquo haumlrtet im Kontaktmit Luftfeuchtigkeit langsam ausDie Aushaumlrtung findet auch unterWasser statt

Der auftretende Geruch nachEssig verliert sich nachendguumlltiger Durchhaumlrtung

Vollstaumlndige Aushaumlrtung bei+20degC und mittlererLuftfeuchtigkeit 3-4 Tage

In den ersten Stunden nach demAuftragen kann die Oberflaumlchedes Fugenmittels mit Spuumllmittelbenetztem Finger geformtwerden ohne das bdquoSanitaumlr-Silikonldquo daran haften bleibt

Der ausgehaumlrtete Fugendichtstoffist bis + 180degCtemperaturbestaumlndig

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

29

M2 Der Fugendichtstoff wird vom Hersteller vorbehandelt bevor er in die Kartuscheabgefuumlllt wird Es wird dabei eine Vorkondensation durchgefuumlhrt zwischen demBasispolymer und dem Vernetzer Hierbei entsteht ein Polymer als ZwischenproduktDies wird mit weiteren Vernetzermolekuumllen wasserdicht in die Kartusche abgefuumllltBasispolymer Polydimethylsiloxan (HO-(Si(CH3)2-O)n-H)VernetzterRSi(OOCCH3)3

M3

Struktur von Glas

(Abbildung aus Tausch-von Wachtendonk Chemie Stoff Formel Umwelt SekI CCBuchner Verlag)

hell Sauerstoffatomedunkel Siliciumatome

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

33

Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

30

Aufgabenstellung

1 Beschreiben Sie in Form von Text und Reaktionssymbolen den Prozess derVorkondensation und den Prozess des Aushaumlrtens unter Beachtung der in M1und M2 genannten Bedingungen

2 Waumlhlen Sie aus der Verpackungsbeschreibung fuumlnf Eigenschaften desProduktes aus und erklaumlren Sie diese aus chemischer Sicht

3 Auch mit Kerzenwachs koumlnnen kleine Risse abgedichtet werden BegruumlndenSie warum die Anwendung von Kerzenwachs anstelle von bdquoSanitaumlr-Silikonldquokeine geeignete Alternative zur Fugenabdichtung im Sanitaumlrbereich darstellt

ZusatzangabenKerzenwachs kann als ein Gemisch aus langkettigen Alkanen betrachtet werden

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Beziehungen zwischen Struktur und EigenschaftenReaktionen und Eigenschaften ausgewaumlhlter KunststoffePolykondensationsreaktionenTenside

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

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Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

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113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

31

1Kompetenzen

Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung miterworbenem WissenAnwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlaufund Bedingungsabhaumlngigkeit von ReaktionenBeschreibung und Veranschaulichung komplexerchemischer Sachverhalte unter angemessener Nutzungder Fachsprache und Verwendung geeigneter Symbolebzw Formeln

Strukturformeln der angegebenen MolekuumlleReaktionsablauf der Vorkondensation

Reaktionsablauf der VernetzungKondensation Zwischenverbindungen Endprodukt

Art der Darstellung (Symbole FormelnGleichungen)Grad der Komplexitaumlt und Ideen der Vereinfachung

Sachlogischer TextFachsprache

5 15 10

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2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

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Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

32

2 Kompetenzen

Interpretation von Sachtexten Nutzung von Informationen Erkennen vonKernaussagen und deren Verknuumlpfung mit erworbenemWissen Erkennen der Zusammenhaumlnge zwischenStruktur und Eigenschaften der Stoffe

Bei der Textanalyse wird erwartet dass aus derVielzahl der Textinformationen die Eigenschaftenmit chemischer Relevanz erkannt werden Diesesind

dauerelastisch

Die senkrechten Vernetzungseinheiten zwischenden langen waagerechten Siliconketten lasseneine gewisse Verschiebung innerhalb der Strukturzu Daher ist das Material elastisch

wasserabweisend Die CH3-Gruppen derSeitenketten machen den hydrophoben Charakterdes Molekuumlls aus Er kommt besonders zumTragen wenn sich das Makromolekuumll durch dieVerankerung auf dem Untergrund so ausrichtetdass die Methylgruppen nach auszligen ragen

Haftung auf Glas Kurze Erklaumlrung der Glasstruktur Die partiell negativ geladenen Sauerstoffatome derSilikonkette bilden zwischenmolekulare Bruumlcken zuden Metall-Kationen im GlasIn Analogie koumlnnen zwischenmolekulare Bruumlckenzu den Atomruumlmpfen im Metallgitter angenommenwerden

Keine Haftung auf PE Skizzierung von PE-StrukturEs sind keine positiv geladenenAnknuumlpfungspunkte fuumlr zwischenmolekularenBruumlcken vorhanden

Tenside verhindern eine Haftung des Materials anden HaumlndenDas unpolare Ende der Tenside richtet sich zurhydrophoben Oberflaumlche des Sanitaumlr-Silikons auswaumlhrend sich das polare Ende des Tensids zu den(feuchten) Haumlnden ausrichtet Somit wird eineVerankerung des Makromolekuumlls mit positivgeladenen Anknuumlpfungspunkten der Haut

hl

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Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

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113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

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Aushaumlrtung mit WasserHinweis auf den in Aufgabe 1 erarbeitetenReaktionsablauf Wasser katalysiert denReaktionsablauf

Vollstaumlndige Aushaumlrtung innerhalb von 3-4TagenPolykondensation ist eine langsam ablaufendeReaktion

EssiggeruchBei der stattfindenden Polykondensation istEthansaumlure ein Endprodukt Ist die Vernetzungvollstaumlndig abgeschlossen werden keine weiterenEthansaumluremolekuumlle freigesetzt

Temperaturbestaumlndigkeit bis +180degCAufgrund der Groumlszlige des Molekuumlls liegt derSiedepunkt sehr hoch Eine Temperatur vongt180degC reicht dagegen bereits aus dieinnermolekularen Kraumlfte zu uumlberwinden Der Stoffsiedet nicht er zersetzt sich

Bei sehr differenzierten Erklaumlrungen kann trotzunvollstaumlndiger Auflistung der Eigenschaften die vollePunktzahl gegeben werden

15 30 53

Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs von Struktur undEigenschaften Beurteilung von Eigenschaften unterneuen Perspektiven

Eigenschaften des Paraffins in Abhaumlngigkeit vonder Struktur aufzeigen Einsatz von Paraffin beurteilen (wasserabweisendformbar kostenguumlnstig aber bruumlchig nichttemperaturbestaumlndig kaum haftend)

15 5Summe 20 60 20

LiteraturPdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

34

113 Luftbatterie

Leistungskurs Luftbatterie 100 Minuten

Material

M 1 ZeitungsartikelBei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft

Ladegeraumlt fuumlr Handys und PDAs

Das sollrsquos ja auch noch geben Keine Steckdose weit und breitEin Albtraum fuumlr die Mobiltele-fonierer Die Loumlsung Ein tragba-rer Akkulader der den Strom so-zusagen aus der Luft holt

Die US-amerikanische FirmaElektric Fuel (httpwwwelectric-fuelcom) hat das Instant-Power-Ladeset hergestellt []

Das Set bezieht seine Energie ausdem hemdtaschen-groszligen bdquoPower-Packldquo einer speziellen Zink-Luft-Batterie

Aktiviert wird sie durch den Kon-takt mit dem in der Luft enthaltenenSauerstoff Nach Herstellerangabensoll der Ladevorgang bereits nachrund zwei Stunden abgeschlossensein Abgeschaltet wird das Power-Packldquo schlicht dadurch dass man eswieder in die mitgelieferte Schutz-tasche steckt

Wie es heiszligt sollen insgesamt bis zudrei Ladezyklen moumlglich sein Danachkoumlnnen die Zink-Luft-Batterien wiederbdquoproblemlosldquo wie Alkaline-Batterienentsorgt werden so der Hersteller

Die bdquoLuftldquo-Ladegeraumlte sind bereitsfuumlr viele der gaumlngigsten Handyserhaumlltlich und inzwischen auch fuumlreinige PDAs die bdquopersoumlnlichendigitalen Assistentenldquo Das Ladegeraumlt-

Set kostet ca 40 DM dieErsatzbatterie schlaumlgt mit ca 25DM zu Buche

Die Kosten duumlrften derzeit einerweiteren Verbreitung im Wegestehen Denn selbst ein teurerHandy-Ersatzakku ist auf Dauerguumlnstiger Dennoch duumlrfte dieTechnologie in Zukunft von sichreden machen

35

Quelle Westdeutsche Allgemeine Zeitung WAZ vom 05Juli 2001

M2 Technische Daten

Power Pack EF-33-C (aus Onlineprospekt der Firma DrahtloseNachrichtentechnik 63128 Dietzenbach httpwwwdntde)Aufbau 4 Zink-Luft BatteriezellenSpannung 56 VKapazitaumlt 3300 mAhGewicht 76 gLagertemperatur -20deg C bis 50deg C (in Originalverpackung)Haltbarkeit 24 Monate (in Originalverpackung) bis zu drei Monate

nach erfolgter AktivierungEntsorgung wie alle Standard-Alkaline-Batterien

M3 Zusatztext Werbetext fuumlr das Power-LadesetNiemand geht mehr ohne Handy auf eine Reise Zuvor muss der Akku voll aufgeladen sein Vergessen Sie nicht den AdapterSie sind auf einer mehrtaumlgigen Trekkingtour weitab von der Zivilisation und muumlssenHilfe anfordern Aber ihr Handy-Akku ist leer Was tun Das Power-Ladeset ist die Rettung

Arbeitsauftraumlge

1 Erklaumlren Sie die elektrochemische Wirkungsweise des Power-Packnutzen Sie relevante elektrochemische Fachbegriffe und geben Sieentsprechende Reaktionsgleichungen an

2 Planen Sie einen Modellversuch zur elektrochemischen Wirkungsweisedes Power-Pack Stellen Sie Ihr Ergebnis mittels Schemazeichnung zumVersuchsaufbau darFuumlhren Sie den Modellversuch durch und messen Sie die Zellspannung

3 Berechnen Sie die zu erwartende Zellspannung und vergleichen Sie IhrErgebnis mit den Angaben des Herstellers

4 Nennen Sie Gruumlnde warum sich die power-packs nicht flaumlchendeckenddurchgesetzt haben Neben den Kosten spielen noch andere Gruumlnde eineRolle

Zusatzangaben

1 ChemikalienKaliumhydroxidloumlsung mit c(KOH) = 3mol sdot L-1

2 Annahme Die Konzentration des Sauerstoffs an der Elektrode wird zurVereinfachung mit c(O2) = 1 mol sdot L-1 angenommen

Die Konzentration der Zink-Ionen in der Loumlsung betraumlgt c(Zn2+)= 10 ndash6 mol sdot L-1

36

Anmerkungen

HilfsmittelTaschenrechner Tabellenwerk

GeraumlteFuumlr die Durchfuumlhrung des Experiments werden eine Auswahl geeigneter GlasgeraumlteElektroden ein Multimeter und Kabelmaterial zur Verfuumlgung gestellt

2 HinweisFalls der Versuch nicht geplant oder nicht mit einem angemessenen Ergebnis abgeschlossenwird kann dem Pruumlfling ein Ersatzergebnis fuumlr die Loumlsung des Aufgabenteils 3 angegebenwerden

Unterrichtliche VoraussetzungenAus dem Unterricht ist die galvanische Zelle mit ihren technischen Anwendungen bekannt(Leclanchersquo-Element Bleiakkumulator moumlglicherweise Brennstoffzelle) Die Elektrolyseverschiedener Loumlsungen (zB Kalilauge Schwefelsaumlure Natriumchlorid-Loumlsung) wurdedurchgefuumlhrt und die Abscheidungspotenziale ermittelt Die entsprechenden fachlichenInhalte (Anode Kathode Polung Loumlsungsdruck Potenzial SpannungsreihePotenzialdifferenz) sind bekannt und wurden an verschiedenen Beispielen angewandt DiePruumlflinge sind es gewohnt Experimente selbststaumlndig zu planen und durchzufuumlhren

Erwartungshorizont

Aufgabe erwartete Schuumllerleistung AnforderungsbereicheBewertung

I II III1 Kompetenzen

Nutzungen von Informationsquellen erkennen von Kernaussagengezielte und kritische Auswahl von Informationen verknuumlpfen derInformationen mit dem erworbenen Wissen

Beschreibung und Veranschaulichung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachsprache

Erkennung der relevanten Aussagen Zink wird oxidiert Anode (ndash)-Pol Sauerstoff wird reduziert Katode (+)-PolElektronenuumlbertragung Stromfluss Sauerstoffzufuhr von auszligendamit der bdquoLadevorgangldquo ablaumluft

2 Zn(s) rarr 2 Zn2+ (aq) + 4 endash

2 H20 + 02 +4endash rarr 4 OHndash (aq)____________________________________________________________

2 Zn(s) + 02 + 2 H2O rarr 2 Zn2+(aq) + 4 OHndash (aq)

10 15

37

2 KompetenzenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung BeobachtungBeschreibung und Auswertung chemischer Experimente

Anwendung vertieften Verstaumlndnisses auf chemischer Phaumlnomene

Sauerstoff reagiert von auszligen zugefuumlhrt an einer inerten Elektrode(z B Graphit) Zinkblech dient als Zinkelektrode Kalilauge alsElektrolyt Diaphragma Zeichnung Lit (2) S 46Versuchsaufbau und Durchfuumlhrung Messwert wird angegeben ca135 V

15 20 103 Kompetenzen

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsungexemplarischer chemischer Aufgaben an

Betrachten von Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven undsachgerechte Bewertung auf der Grundlage chemischerKenntnisse

U = UH(O2 4OHndash) minus UH(Zn2+ Zn)

UH (O2 4OHndash (c=3mol bull L-1)) =

UH0(O2 4OHndash) +

40590 V bull lg 1

1

Lmol3Lmol1

minus

minus

bullbull =

04 V ndash 0007 V = 0393 VUH(Zn2+( c= 0000001 mol bull L-1 ) Zn) =

UH0 (Zn2+ Zn) +

20590 V bull lg minus

minus

bullbull

Lmol1Lmol0000010 1

=

ndash 076 V ndash 0177V = ndash 0937 V

U = 0393 V ndash (ndash 0937 V) = 1330V

Aus der Firmenangabe ergibt sich dass jede Einzelzelle eineSpannung von 14 V abliefert Bewertung des Ergebnisses

20 10

Gesamt 25 55 20

Literatur

1 Zeitungsartikel (Westdeutsche Allgemeine Zeitung WAZ vom 05Juli 2001)2 Jansen W u a Elektrochemie Aulis Kolleg Chemie Aulis Koumlln 19823 Online-Prospekt der Firma Drahtlose Nachrichtentechnik 63128 Dietzenbach

httpwwwdntde

37

2 KompetenzenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung BeobachtungBeschreibung und Auswertung chemischer Experimente

Anwendung vertieften Verstaumlndnisses auf chemischer Phaumlnomene

Sauerstoff reagiert von auszligen zugefuumlhrt an einer inerten Elektrode(z B Graphit) Zinkblech dient als Zinkelektrode Kalilauge alsElektrolyt Diaphragma Zeichnung Lit (2) S 46Versuchsaufbau und Durchfuumlhrung Messwert wird angegeben ca135 V

15 20 103 Kompetenzen

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsungexemplarischer chemischer Aufgaben an

Betrachten von Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven undsachgerechte Bewertung auf der Grundlage chemischerKenntnisse

U = UH(O2 4OHndash) minus UH(Zn2+ Zn)

UH (O2 4OHndash (c=3mol bull L-1)) =

UH0(O2 4OHndash) +

40590 V bull lg 1

1

Lmol3Lmol1

minus

minus

bullbull =

04 V ndash 0007 V = 0393 VUH(Zn2+( c= 0000001 mol bull L-1 ) Zn) =

UH0 (Zn2+ Zn) +

20590 V bull lg minus

minus

bullbull

Lmol1Lmol0000010 1

=

ndash 076 V ndash 0177V = ndash 0937 V

U = 0393 V ndash (ndash 0937 V) = 1330V

Aus der Firmenangabe ergibt sich dass jede Einzelzelle eineSpannung von 14 V abliefert Bewertung des Ergebnisses

20 10

Gesamt 25 55 20

Literatur

1 Zeitungsartikel (Westdeutsche Allgemeine Zeitung WAZ vom 05Juli 2001)2 Jansen W u a Elektrochemie Aulis Kolleg Chemie Aulis Koumlln 19823 Online-Prospekt der Firma Drahtlose Nachrichtentechnik 63128 Dietzenbach

httpwwwdntde

38

114 Sulfasalazin ein Medikament

Leistungskurs Sulfasalazin ca 100 Minuten

Material

Sulfasalazin (M1) ist ein Medikament dass auf Grund seiner besonderen Vertraumlglichkeit beiRheumaerkrankungen (auch bei Jugendlichen und Kindern) und auf Grund seiner spezifischlokalen Wirkung bei Entzuumlndungen des Dickdarms (zB morbus crohn - eine besondersschwer zu behandelnde und tuumlckische Krankheit) zum Einsatz kommtIm ROumlMPP CHEMIE LEXIKON findet man

Sulfasalazin Internat Freiname fuumlr die 2-Hydroxy-5-[4-(2-pyridylsulfamoyl)-phenylazo]-benzoesaumlure C18H14N4O5S MG 39839 die fruumlher Salazosulfopyridin genannt wurde Sbildet braun-gelbe Kristalle Schmp 240ndash245deg (Zers) unloumlslich in Wasser Benzol Etherwenig in Alkohol Lagerung vor Licht u Luft geschuumltzt Im Verdauungstrakt wird Senzymatisch in seine Komponenten Sulfapyridin (M2) und Mesalazin (M3) gespalten Aufletzteres fuumlhrt man die entzuumlndungshemmende Wirkung von S bei schwerenDickdarmentzuumlndungen zuruumlck Uumlber Infertilitaumlt bei S-Langzeittherapien

Das Praumlparat ist ein prodrug es wird als Dragee oral verabreichtIn der Patentschrift von 1942 und in verschiedenen weiteren Quellen werden fuumlr die SyntheseSulfapyridin und Salicylsaumlure (M4) als Ausgangsstoffe angegeben

Zusatzangaben

Aufgabenstellung

1 Der Name des Medikaments setzt sich aus verschiedenen Silben zusammen die auf dieunterschiedlichen Baugruppen des Molekuumlls schlieszligen lassen Zeigen Sie die Baugruppenauf und begruumlnden Sie das auffaumlllige Loumlsungsverhalten des Wirkstoffes

2 Begruumlnden Sie die Freisetzung der Wirkstoffe im Darm und bewerten Sie diepharmakokinetische Problematik der oralen Darreichung Ziehen Sie hierbei Vergleichezu bekannten Praumlparaten

NNH SO2 N N

COOH

OH

M1 Sulfasalazin

NNH SO2 NH2

M2 Sulfapyridin

OH

COOH

H2N

M3 Mesalazin

OH

COOH

M4 Salicylsaumlure

39

3 Entwickeln Sie ein Laborexperiment das die Spaltung des Praumlparates ohne Enzymnachbildet und stellen Sie die Reaktionsfuumlhrung begruumlndet vor (Mechanismusexperimentelle Bedingungen)

4 Schlagen Sie eine Reaktionsfuumlhrung fuumlr die Synthese begruumlndet vor (Mechanismusexperimentelle Bedingungen)

3 Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Die molekularen Bausteine sind aus der Diskussion aromatischer Systeme in den ThemenParmaka und Drogen und Farbstoffe bekannt Die Sulfa-Gruppe ist unbekanntAufgabe 1 Loumlseeigenschaften wurden im Zusammenhang mit der Besprechung der ASS

und der Sulfonierung von Aromaten besprochen Hier wurden auchSubstituenten- sterische und elektrische Einfluumlsse auf die Loumlslichkeit vonRingsystemen und Farbstoffen diskutiert der im Arbeitsauftrag hergestellteGesamtzusammenhang ist neu

Aufgabe 2 Galenikprobleme und die Steuerung von Wirkstofffreisetzungen uumlber den pH-Wert wurden an ASS und Abkoumlmmlingen behandelt Argumentationsmusteruumlber das chemische Gleichgewicht wurden in Vertiefung der Aussagen zumMassenwirkungsgesetz im 2-Kompartimentmodell geuumlbt Die Konkurrenz zwischen Wirkstofffreisetzung und Ausscheidung wurde uumlberdie Diskussion der minimalen therapeutisch wirksamen Konzentration mitgrafisch unterstuumltzten Simulationsmodellen erarbeitet Die Zusammenfuumlhrungder Betrachtungen ist fuumlr die Pruumlflinge neu

Aufgabe 3 Die Stabilitaumlt der Azo-Gruppe wurde an verschiedenen Beispielen diskutiert(zB Kongorot) Die Bildung von Aminen aus Nitro-Verbindungen ist bekanntDie Spaltung der Azo-Gruppe zur Darstellung der beiden Amine ist neu DieEntwicklung eigener Versuchsvorschriften wurde in der Qualifikationsphasedurchgaumlngig eingeuumlbt

Aufgabe 4 Azokupplungen wurden an verschiedenen Beispielen (auch imSchuumllerexperiment) bearbeitet (zB Methylorange) Der Synthesemechanismusist bekannt Orientierung auf Grund von Substituenteneinfluumlssen wurdeninsbesondere bezogen auf die OH-Gruppe untersuchtMedikamente mit Azo-Gruppe wurden nicht besprochen

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Erkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo- undSalicyl- mit fachsprachlich korrekter Darstellung vonStruktur-Eigenschaft-Beziehungen

(Eine Anmerkung zur Sulfa-Gruppe im Vergleich zurSulfonyl-Gruppe ist erwuumlnscht auch ohne diese Anmerkungist die Aufgabe argumentativ loumlsbar)Sulfa- Carbonsaumlure- und OH-Bausteine-Substituenten

40

weisen auf gute Wasserloumlslichkeit hin die Ringsystemeauf Loumlslichkeit in unpolaren Loumlsemitteln Der Sulfa-Baustein ist durch die Anbindung des heterocyclischenRings in seiner polaren Wirkung gehemmt abgeschirmtCarbonsaumlure- und OH-Substituent koumlnnen auf Grund der+I-Effekte des tragenden Ringsystems nicht protolysieren

5 12 3

2 Kompetenzen

Sachgerechte Klaumlrung und Darstellung komplexerFragestellungen mit Reorganisation bekannter Gegenstaumlndebegruumlndetes Bewerten von Sachproblemen

Notwendig ist eine saumlureresistente Ummantelung desDragees Wegbeschreibung des Dragees uumlber Magen (sauer)in den Darm (basisch) Im Darm ist die Loumlslichkeit erhoumlht(Salzbildung) Argumentation uumlber Gleichgewichtslagen undKompartimentmodellEnzymatische Spaltung rarr Konkurrenz zwischenWirkstofffreisetzung und AusscheidungZeit- und Konzentrationsproblem bei der Applikation derWirkstoffe im Darm rarr LangzeittherapeutikumDosierungsproblematik (LD50)Vergleich mit zB mit ASS (Ester wird im Darm gespalten

Verseifung)

10 15 5

3 Kompetenzen

Selbststaumlndige Erarbeitung von Experimenten zurProblemloumlsung Wissen reorganisieren und argumentativgestuumltzt vernetzen Beitraumlge durch grafische Darstellungenunterstuumltzen

Stabilitaumltsbetrachtung Azo-Gruppe bdquovertraumlgtrdquo keine hohenTemperaturen N2-AbspaltungVariante 1 Oxidative Spaltung der Azo-Gruppe undanschlieszligende Hydrierung uumlber Katalysator in geringerWaumlrmeOderbull Variante 2 Direkte Hydrierung mit KatalysatorDarstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit

Ladungsverteilung Angriffslokalisierung Umlagerungender Bindungen

Lit Organikum

10 15 5

4 KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber chemischeReaktionsfuumlhrungen in neuen Problemsituationen

Herstellung des Diazoniumsalzes aus M2 durch Umsetzungmit Natriumnitrit in salzsaurer Loumlsung in der Kaumllte rarrDiazoniumionUmsetzung mit M4 rarr Produkt faumlllt aus (Loumlseverhalten)

Anwendung des bekannten Mechanismus(Ladungsverteilung) der dirigierende Einfluss der OH-Gruppe muss deutlich und begruumlndet herausgearbeitetwerden

5 9 6

gesamt 30 51 19

12 Aufgabenbeispiele fuumlr das Grundkursfach

121 Chemische Reinigung

Grundkurs Chemische Reinigung ca 60 Minuten

Material

Viele chemische Reinigungen benutzen fuumlr die sogenannte ldquoTrockenreinigungrdquo(wasserfreies Reinigungsbad) empfindlicher Kleidungsstuumlcke das unpolareorganische Loumlsungsmittel PER das aber als potenziell umweltschaumldlich angesehenwird Als Alternative entwickelte der amerikanische Chemiker J M DeSimone einReinigungsverfahren bei dem fluumlssiges Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel zumEinsatz kommt (Kohlenstoffdioxid liegt z B bei 20degC und einem Druck groumlszliger odergleich 554 x 103 hPa fluumlssig vor) Das Kohlenstoffdioxidmolekuumll ist unpolar dasLoumlsungsvermoumlgen fuumlr unpolare Schmutzpartikel ist bei fluumlssigem Kohlenstoffdioxidjedoch schlechter als das von PER Wasserloumlsliche Verunreinigungen (z B Salzeaus Schweiszligabsonderungen oder Zucker aus Getraumlnken) lassen sich naturgemaumlszlignur schlecht mit reinem fluumlssigem Kohlenstoffdioxid entfernen JM DeSimone ist esgelungen Polymere zu entwickeln die als Zusatz zu fluumlssigem Kohlenstoffdioxid dieLoumlslichkeit sowohl von hydrophilen als auch von hydrophoben Verunreinigungen influumlssigem Kohlenstoffdioxid verbessern Im Gemisch und Zusammenspiel mit diesenneuen chemischen Hilfsstoffen wurde Kohlenstoffdioxid zu einem effizientenLoumlsungsmittel fuumlr die chemische Reinigung

H CH2 CH CH2 CH H

n m

C=O

O CH2 (CF2)6 CF3

ldquoCO2 ndash phobesrdquo Segment ldquoCO2 ndash philesrdquo Segment

Grundstruktur des DeSimone-Tensids

O = C =O

Strukturformel desCO2-Molekuumlls

41

42

Die bdquoCO2 ndashphilenldquo Segmente sind fuumlr die Loumlslichkeit des Polymers im LoumlsungsmittelCO2 verantwortlich Die oben abgebildeten bdquoCO2 ndashphobenldquo Segmente koumlnnen durchchemische Veraumlnderungen staumlrker lipophil oder staumlrker hydrophil gestaltet werdenund damit die Abloumlsung von Schmutz unterschiedlicher Eigenschaften hervorrufen

Aufgabenstellung

1 Erlaumlutern Sie den bdquoCO2-phobenldquo bzw bdquoCO2-philenldquo Charakter der entsprechendenSegmente im DeSimone-Tensid und erklaumlren Sie die Beeinflussung derSchmutzabloumlsung durch chemische Veraumlnderung des Tensids

2 Erklaumlren Sie unter Mitverwendung geeigneter Skizzen wie die Polymere vonDeSimone als Reinigungsmittel sowohl fuumlr hydrophilen als auch fuumlr lipophilenSchmutz wirken wenn Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel verwendet wird GehenSie bei Ihrer Erklaumlrung auf die Aumlhnlichkeiten zum Reinigungsverfahren mit Wasserund Seife ein

3 Das oben angegebene Polymermolekuumll kann aus 2 Monomertypen hergestelltwerden Geben Sie die Strukturformeln der Monomere an und nennen Sie einendenkbaren Verknuumlpfungsmechanismus Stellen Sie dar welches augenfaumllligeProblem bei der Prozessfuumlhrung im Hinblick auf das angestrebte Produkt bewaumlltigtwerden muss

4 Bewerten Sie den Einsatz des beschriebenen Reinigungsverfahrens unteroumlkologischen Gesichtpunkten und begruumlnden Sie Ihre Einschaumltzung

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Zusammenhang zwischen Molekuumllstruktur und Eigenschaften Tenside und Seifenals waschaktive Substanzen Waschwirkung radikalische Polymerisationoumlkologische Problematik der Halogenkohlenwasserstoffe

Erwartungshorizont

Aufg Erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Auswahl der Kernaussagen aus Text und Bild Erkennen desZusammenhangs zwischen Struktur und EigenschaftenVeranschaulichung der chemischen Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache bzw unter Verwendunggeeigneter Formeln

CO2 ist ein unpolares Molekuumll in Folge der raumlumlichen

43

Anordnung die Bindung zwischen C und O ist jeweils polarAnaloges gilt fuumlr den Molekuumllteil -CH2(CF2)6CF3 die Bindungzwischen C und F ist polarWechselwirkung im Sinne von bdquoGleiches loumlst hellipldquo ist zwischenden polaren Molekuumllabschnitten moumlglichIm CO2-phoben Segment sind auch die Bindungen zwischenden einzelnen Atomen unpolar keine nennenswertebindende Wechselwirkung zum CO2-Molekuumll moumlglich

Abwandlung des CO2-feindlichen Segmentes durchEinfuumlhrung geeigneter Substituenten in den Ring hydrophile Reste verbessern die Wechselwirkung mithydrophilen Substanzen ( z B -COOH - OH NH2 )lipophile Reste verbessern die Wechselwirkung mit lipophilenSubstanzen (z B - (CH2)10 -CH3) 8 16 6

2KompetenzenBetrachtung des Sachverhaltes aus unterschiedlichenPerspektiven Erkennen der vertikalen Vernetzung der Kenntnisseinnerhalb eines Sachzusammenhangs Darstellung desSachverhaltes in geeigneter Form etwa durch Verwendung vonSkizzen

Abloumlsung von Schmutz (polar und unpolar) von der FaserHalten von Schmutz (polar und unpolar) in der bdquoWaschflotteldquo(CO2-freundliches Segment stets in Richtung CO2 2Varianten des CO2-feindlichen Segmentes mit hydrophilembzw lipophilem Anteil)

Vergleich mit der Anordnung der Seifenanionen relativ zumSchmutz in Wasser

8 24 8

3 Kompetenzen

Anwendung von Kenntnissen uumlber den Verlauf chemischer ReaktionenDarstellung in Formeln

Strukturformeln der beiden Monomere z B radikalischePolymerisationProblem Erzielung der besonderen Reihenfolge

8 8 4

gesamt 24 52 24

LiteraturGreen Chemistry GDCh Wiley-VCH ISBN 3-527-30815-6 S 112 ff insbesondere S 127f

44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels

4 Material

Fehler Unbekanntes Schalterargument

Beschreibung auf der VerpackungFUCHS Hirschhorn Salz (Ammoniumhydrogencarbonat E 503) minus ist ein Backtrieb-mittel das seine volle Aktivitaumlt bei Backtemperaturen von uumlber 60 degC entfaltetEs dient damit der Lockerung und Verfeinerung von Dauerbackwaren wie Leb-und Honigkuchen Printen Makronen Hart- und Weichkeks sowie Biskuits

5 Aufgabenstellung

1 Entwickeln Sie einen Plan zur Durchfuumlhrung eines Modellexperiments fuumlr die Wirkung von Hirschhornsalz beim Backen Entwerfen Sie eine

Skizze fuumlr eine geeignete Experimentieranordnung Planen Sie den Nachweis zweier Reaktionsprodukte

Fuumlhren Sie die entsprechenden Experimente durch und werten Sie Ihre Beobachtungen aus

2 Uumlberpruumlfen Sie die waumlssrige Loumlsung von Hirschhornsalz mit einem geeigneten Indikator Begruumlnden Sie Ihre Beobachtungen

3 Neben Hirschhornsalz enthalten einige andere Backtriebmittel auch feste Saumluren zB Citronensaumlure Beim Loumlsen dieses Gemisches in Wasser ist eine Gasentwicklung zu beobachten die zum Auftreiben des Teigs fuumlhrt

Erlaumlutern Sie diesen Sachverhalt unter Einbeziehung von Reaktions- gleichungen (verkuumlrzte Ionenschreibweise) Begruumlnden Sie die besondere Eignung dieses Stoffgemisches als Backtriebmittel

Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60 Minuten

45

6 Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Hirschhornsalz (Ammoniumhydrogencarbonat)Barytwasser oder KalkwasserKupfer(II)-sulfat entwaumlssertUniversalindikatorpapier bzw Universalindikatorloumlsungdest Wasser

Reagenzglas mit seitlichem AnsatzrohrGasableitungsrohrReagenzglaumlser Stopfen Glasstab

oder andere geeignete Geraumlte zur thermischen Zersetzung und fuumlr die Nachweisreaktionen

Reagenzglashalter bzw StativBrenner Spatel Tropfpipetten

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtepHminusWert IndikatorenAmmoniumsalzeHydrogensalzeDissoziationsgleichungenNachweis von Kohlenstoffdioxid und Ammoniak

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten undAuswerten eines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

46

Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

39

3 Entwickeln Sie ein Laborexperiment das die Spaltung des Praumlparates ohne Enzymnachbildet und stellen Sie die Reaktionsfuumlhrung begruumlndet vor (Mechanismusexperimentelle Bedingungen)

4 Schlagen Sie eine Reaktionsfuumlhrung fuumlr die Synthese begruumlndet vor (Mechanismusexperimentelle Bedingungen)

3 Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Die molekularen Bausteine sind aus der Diskussion aromatischer Systeme in den ThemenParmaka und Drogen und Farbstoffe bekannt Die Sulfa-Gruppe ist unbekanntAufgabe 1 Loumlseeigenschaften wurden im Zusammenhang mit der Besprechung der ASS

und der Sulfonierung von Aromaten besprochen Hier wurden auchSubstituenten- sterische und elektrische Einfluumlsse auf die Loumlslichkeit vonRingsystemen und Farbstoffen diskutiert der im Arbeitsauftrag hergestellteGesamtzusammenhang ist neu

Aufgabe 2 Galenikprobleme und die Steuerung von Wirkstofffreisetzungen uumlber den pH-Wert wurden an ASS und Abkoumlmmlingen behandelt Argumentationsmusteruumlber das chemische Gleichgewicht wurden in Vertiefung der Aussagen zumMassenwirkungsgesetz im 2-Kompartimentmodell geuumlbt Die Konkurrenz zwischen Wirkstofffreisetzung und Ausscheidung wurde uumlberdie Diskussion der minimalen therapeutisch wirksamen Konzentration mitgrafisch unterstuumltzten Simulationsmodellen erarbeitet Die Zusammenfuumlhrungder Betrachtungen ist fuumlr die Pruumlflinge neu

Aufgabe 3 Die Stabilitaumlt der Azo-Gruppe wurde an verschiedenen Beispielen diskutiert(zB Kongorot) Die Bildung von Aminen aus Nitro-Verbindungen ist bekanntDie Spaltung der Azo-Gruppe zur Darstellung der beiden Amine ist neu DieEntwicklung eigener Versuchsvorschriften wurde in der Qualifikationsphasedurchgaumlngig eingeuumlbt

Aufgabe 4 Azokupplungen wurden an verschiedenen Beispielen (auch imSchuumllerexperiment) bearbeitet (zB Methylorange) Der Synthesemechanismusist bekannt Orientierung auf Grund von Substituenteneinfluumlssen wurdeninsbesondere bezogen auf die OH-Gruppe untersuchtMedikamente mit Azo-Gruppe wurden nicht besprochen

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Erkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo- undSalicyl- mit fachsprachlich korrekter Darstellung vonStruktur-Eigenschaft-Beziehungen

(Eine Anmerkung zur Sulfa-Gruppe im Vergleich zurSulfonyl-Gruppe ist erwuumlnscht auch ohne diese Anmerkungist die Aufgabe argumentativ loumlsbar)Sulfa- Carbonsaumlure- und OH-Bausteine-Substituenten

40

weisen auf gute Wasserloumlslichkeit hin die Ringsystemeauf Loumlslichkeit in unpolaren Loumlsemitteln Der Sulfa-Baustein ist durch die Anbindung des heterocyclischenRings in seiner polaren Wirkung gehemmt abgeschirmtCarbonsaumlure- und OH-Substituent koumlnnen auf Grund der+I-Effekte des tragenden Ringsystems nicht protolysieren

5 12 3

2 Kompetenzen

Sachgerechte Klaumlrung und Darstellung komplexerFragestellungen mit Reorganisation bekannter Gegenstaumlndebegruumlndetes Bewerten von Sachproblemen

Notwendig ist eine saumlureresistente Ummantelung desDragees Wegbeschreibung des Dragees uumlber Magen (sauer)in den Darm (basisch) Im Darm ist die Loumlslichkeit erhoumlht(Salzbildung) Argumentation uumlber Gleichgewichtslagen undKompartimentmodellEnzymatische Spaltung rarr Konkurrenz zwischenWirkstofffreisetzung und AusscheidungZeit- und Konzentrationsproblem bei der Applikation derWirkstoffe im Darm rarr LangzeittherapeutikumDosierungsproblematik (LD50)Vergleich mit zB mit ASS (Ester wird im Darm gespalten

Verseifung)

10 15 5

3 Kompetenzen

Selbststaumlndige Erarbeitung von Experimenten zurProblemloumlsung Wissen reorganisieren und argumentativgestuumltzt vernetzen Beitraumlge durch grafische Darstellungenunterstuumltzen

Stabilitaumltsbetrachtung Azo-Gruppe bdquovertraumlgtrdquo keine hohenTemperaturen N2-AbspaltungVariante 1 Oxidative Spaltung der Azo-Gruppe undanschlieszligende Hydrierung uumlber Katalysator in geringerWaumlrmeOderbull Variante 2 Direkte Hydrierung mit KatalysatorDarstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit

Ladungsverteilung Angriffslokalisierung Umlagerungender Bindungen

Lit Organikum

10 15 5

4 KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber chemischeReaktionsfuumlhrungen in neuen Problemsituationen

Herstellung des Diazoniumsalzes aus M2 durch Umsetzungmit Natriumnitrit in salzsaurer Loumlsung in der Kaumllte rarrDiazoniumionUmsetzung mit M4 rarr Produkt faumlllt aus (Loumlseverhalten)

Anwendung des bekannten Mechanismus(Ladungsverteilung) der dirigierende Einfluss der OH-Gruppe muss deutlich und begruumlndet herausgearbeitetwerden

5 9 6

gesamt 30 51 19

12 Aufgabenbeispiele fuumlr das Grundkursfach

121 Chemische Reinigung

Grundkurs Chemische Reinigung ca 60 Minuten

Material

Viele chemische Reinigungen benutzen fuumlr die sogenannte ldquoTrockenreinigungrdquo(wasserfreies Reinigungsbad) empfindlicher Kleidungsstuumlcke das unpolareorganische Loumlsungsmittel PER das aber als potenziell umweltschaumldlich angesehenwird Als Alternative entwickelte der amerikanische Chemiker J M DeSimone einReinigungsverfahren bei dem fluumlssiges Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel zumEinsatz kommt (Kohlenstoffdioxid liegt z B bei 20degC und einem Druck groumlszliger odergleich 554 x 103 hPa fluumlssig vor) Das Kohlenstoffdioxidmolekuumll ist unpolar dasLoumlsungsvermoumlgen fuumlr unpolare Schmutzpartikel ist bei fluumlssigem Kohlenstoffdioxidjedoch schlechter als das von PER Wasserloumlsliche Verunreinigungen (z B Salzeaus Schweiszligabsonderungen oder Zucker aus Getraumlnken) lassen sich naturgemaumlszlignur schlecht mit reinem fluumlssigem Kohlenstoffdioxid entfernen JM DeSimone ist esgelungen Polymere zu entwickeln die als Zusatz zu fluumlssigem Kohlenstoffdioxid dieLoumlslichkeit sowohl von hydrophilen als auch von hydrophoben Verunreinigungen influumlssigem Kohlenstoffdioxid verbessern Im Gemisch und Zusammenspiel mit diesenneuen chemischen Hilfsstoffen wurde Kohlenstoffdioxid zu einem effizientenLoumlsungsmittel fuumlr die chemische Reinigung

H CH2 CH CH2 CH H

n m

C=O

O CH2 (CF2)6 CF3

ldquoCO2 ndash phobesrdquo Segment ldquoCO2 ndash philesrdquo Segment

Grundstruktur des DeSimone-Tensids

O = C =O

Strukturformel desCO2-Molekuumlls

41

42

Die bdquoCO2 ndashphilenldquo Segmente sind fuumlr die Loumlslichkeit des Polymers im LoumlsungsmittelCO2 verantwortlich Die oben abgebildeten bdquoCO2 ndashphobenldquo Segmente koumlnnen durchchemische Veraumlnderungen staumlrker lipophil oder staumlrker hydrophil gestaltet werdenund damit die Abloumlsung von Schmutz unterschiedlicher Eigenschaften hervorrufen

Aufgabenstellung

1 Erlaumlutern Sie den bdquoCO2-phobenldquo bzw bdquoCO2-philenldquo Charakter der entsprechendenSegmente im DeSimone-Tensid und erklaumlren Sie die Beeinflussung derSchmutzabloumlsung durch chemische Veraumlnderung des Tensids

2 Erklaumlren Sie unter Mitverwendung geeigneter Skizzen wie die Polymere vonDeSimone als Reinigungsmittel sowohl fuumlr hydrophilen als auch fuumlr lipophilenSchmutz wirken wenn Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel verwendet wird GehenSie bei Ihrer Erklaumlrung auf die Aumlhnlichkeiten zum Reinigungsverfahren mit Wasserund Seife ein

3 Das oben angegebene Polymermolekuumll kann aus 2 Monomertypen hergestelltwerden Geben Sie die Strukturformeln der Monomere an und nennen Sie einendenkbaren Verknuumlpfungsmechanismus Stellen Sie dar welches augenfaumllligeProblem bei der Prozessfuumlhrung im Hinblick auf das angestrebte Produkt bewaumlltigtwerden muss

4 Bewerten Sie den Einsatz des beschriebenen Reinigungsverfahrens unteroumlkologischen Gesichtpunkten und begruumlnden Sie Ihre Einschaumltzung

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Zusammenhang zwischen Molekuumllstruktur und Eigenschaften Tenside und Seifenals waschaktive Substanzen Waschwirkung radikalische Polymerisationoumlkologische Problematik der Halogenkohlenwasserstoffe

Erwartungshorizont

Aufg Erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Auswahl der Kernaussagen aus Text und Bild Erkennen desZusammenhangs zwischen Struktur und EigenschaftenVeranschaulichung der chemischen Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache bzw unter Verwendunggeeigneter Formeln

CO2 ist ein unpolares Molekuumll in Folge der raumlumlichen

43

Anordnung die Bindung zwischen C und O ist jeweils polarAnaloges gilt fuumlr den Molekuumllteil -CH2(CF2)6CF3 die Bindungzwischen C und F ist polarWechselwirkung im Sinne von bdquoGleiches loumlst hellipldquo ist zwischenden polaren Molekuumllabschnitten moumlglichIm CO2-phoben Segment sind auch die Bindungen zwischenden einzelnen Atomen unpolar keine nennenswertebindende Wechselwirkung zum CO2-Molekuumll moumlglich

Abwandlung des CO2-feindlichen Segmentes durchEinfuumlhrung geeigneter Substituenten in den Ring hydrophile Reste verbessern die Wechselwirkung mithydrophilen Substanzen ( z B -COOH - OH NH2 )lipophile Reste verbessern die Wechselwirkung mit lipophilenSubstanzen (z B - (CH2)10 -CH3) 8 16 6

2KompetenzenBetrachtung des Sachverhaltes aus unterschiedlichenPerspektiven Erkennen der vertikalen Vernetzung der Kenntnisseinnerhalb eines Sachzusammenhangs Darstellung desSachverhaltes in geeigneter Form etwa durch Verwendung vonSkizzen

Abloumlsung von Schmutz (polar und unpolar) von der FaserHalten von Schmutz (polar und unpolar) in der bdquoWaschflotteldquo(CO2-freundliches Segment stets in Richtung CO2 2Varianten des CO2-feindlichen Segmentes mit hydrophilembzw lipophilem Anteil)

Vergleich mit der Anordnung der Seifenanionen relativ zumSchmutz in Wasser

8 24 8

3 Kompetenzen

Anwendung von Kenntnissen uumlber den Verlauf chemischer ReaktionenDarstellung in Formeln

Strukturformeln der beiden Monomere z B radikalischePolymerisationProblem Erzielung der besonderen Reihenfolge

8 8 4

gesamt 24 52 24

LiteraturGreen Chemistry GDCh Wiley-VCH ISBN 3-527-30815-6 S 112 ff insbesondere S 127f

44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels

4 Material

Fehler Unbekanntes Schalterargument

Beschreibung auf der VerpackungFUCHS Hirschhorn Salz (Ammoniumhydrogencarbonat E 503) minus ist ein Backtrieb-mittel das seine volle Aktivitaumlt bei Backtemperaturen von uumlber 60 degC entfaltetEs dient damit der Lockerung und Verfeinerung von Dauerbackwaren wie Leb-und Honigkuchen Printen Makronen Hart- und Weichkeks sowie Biskuits

5 Aufgabenstellung

1 Entwickeln Sie einen Plan zur Durchfuumlhrung eines Modellexperiments fuumlr die Wirkung von Hirschhornsalz beim Backen Entwerfen Sie eine

Skizze fuumlr eine geeignete Experimentieranordnung Planen Sie den Nachweis zweier Reaktionsprodukte

Fuumlhren Sie die entsprechenden Experimente durch und werten Sie Ihre Beobachtungen aus

2 Uumlberpruumlfen Sie die waumlssrige Loumlsung von Hirschhornsalz mit einem geeigneten Indikator Begruumlnden Sie Ihre Beobachtungen

3 Neben Hirschhornsalz enthalten einige andere Backtriebmittel auch feste Saumluren zB Citronensaumlure Beim Loumlsen dieses Gemisches in Wasser ist eine Gasentwicklung zu beobachten die zum Auftreiben des Teigs fuumlhrt

Erlaumlutern Sie diesen Sachverhalt unter Einbeziehung von Reaktions- gleichungen (verkuumlrzte Ionenschreibweise) Begruumlnden Sie die besondere Eignung dieses Stoffgemisches als Backtriebmittel

Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60 Minuten

45

6 Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Hirschhornsalz (Ammoniumhydrogencarbonat)Barytwasser oder KalkwasserKupfer(II)-sulfat entwaumlssertUniversalindikatorpapier bzw Universalindikatorloumlsungdest Wasser

Reagenzglas mit seitlichem AnsatzrohrGasableitungsrohrReagenzglaumlser Stopfen Glasstab

oder andere geeignete Geraumlte zur thermischen Zersetzung und fuumlr die Nachweisreaktionen

Reagenzglashalter bzw StativBrenner Spatel Tropfpipetten

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtepHminusWert IndikatorenAmmoniumsalzeHydrogensalzeDissoziationsgleichungenNachweis von Kohlenstoffdioxid und Ammoniak

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten undAuswerten eines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

46

Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

40

weisen auf gute Wasserloumlslichkeit hin die Ringsystemeauf Loumlslichkeit in unpolaren Loumlsemitteln Der Sulfa-Baustein ist durch die Anbindung des heterocyclischenRings in seiner polaren Wirkung gehemmt abgeschirmtCarbonsaumlure- und OH-Substituent koumlnnen auf Grund der+I-Effekte des tragenden Ringsystems nicht protolysieren

5 12 3

2 Kompetenzen

Sachgerechte Klaumlrung und Darstellung komplexerFragestellungen mit Reorganisation bekannter Gegenstaumlndebegruumlndetes Bewerten von Sachproblemen

Notwendig ist eine saumlureresistente Ummantelung desDragees Wegbeschreibung des Dragees uumlber Magen (sauer)in den Darm (basisch) Im Darm ist die Loumlslichkeit erhoumlht(Salzbildung) Argumentation uumlber Gleichgewichtslagen undKompartimentmodellEnzymatische Spaltung rarr Konkurrenz zwischenWirkstofffreisetzung und AusscheidungZeit- und Konzentrationsproblem bei der Applikation derWirkstoffe im Darm rarr LangzeittherapeutikumDosierungsproblematik (LD50)Vergleich mit zB mit ASS (Ester wird im Darm gespalten

Verseifung)

10 15 5

3 Kompetenzen

Selbststaumlndige Erarbeitung von Experimenten zurProblemloumlsung Wissen reorganisieren und argumentativgestuumltzt vernetzen Beitraumlge durch grafische Darstellungenunterstuumltzen

Stabilitaumltsbetrachtung Azo-Gruppe bdquovertraumlgtrdquo keine hohenTemperaturen N2-AbspaltungVariante 1 Oxidative Spaltung der Azo-Gruppe undanschlieszligende Hydrierung uumlber Katalysator in geringerWaumlrmeOderbull Variante 2 Direkte Hydrierung mit KatalysatorDarstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit

Ladungsverteilung Angriffslokalisierung Umlagerungender Bindungen

Lit Organikum

10 15 5

4 KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber chemischeReaktionsfuumlhrungen in neuen Problemsituationen

Herstellung des Diazoniumsalzes aus M2 durch Umsetzungmit Natriumnitrit in salzsaurer Loumlsung in der Kaumllte rarrDiazoniumionUmsetzung mit M4 rarr Produkt faumlllt aus (Loumlseverhalten)

Anwendung des bekannten Mechanismus(Ladungsverteilung) der dirigierende Einfluss der OH-Gruppe muss deutlich und begruumlndet herausgearbeitetwerden

5 9 6

gesamt 30 51 19

12 Aufgabenbeispiele fuumlr das Grundkursfach

121 Chemische Reinigung

Grundkurs Chemische Reinigung ca 60 Minuten

Material

Viele chemische Reinigungen benutzen fuumlr die sogenannte ldquoTrockenreinigungrdquo(wasserfreies Reinigungsbad) empfindlicher Kleidungsstuumlcke das unpolareorganische Loumlsungsmittel PER das aber als potenziell umweltschaumldlich angesehenwird Als Alternative entwickelte der amerikanische Chemiker J M DeSimone einReinigungsverfahren bei dem fluumlssiges Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel zumEinsatz kommt (Kohlenstoffdioxid liegt z B bei 20degC und einem Druck groumlszliger odergleich 554 x 103 hPa fluumlssig vor) Das Kohlenstoffdioxidmolekuumll ist unpolar dasLoumlsungsvermoumlgen fuumlr unpolare Schmutzpartikel ist bei fluumlssigem Kohlenstoffdioxidjedoch schlechter als das von PER Wasserloumlsliche Verunreinigungen (z B Salzeaus Schweiszligabsonderungen oder Zucker aus Getraumlnken) lassen sich naturgemaumlszlignur schlecht mit reinem fluumlssigem Kohlenstoffdioxid entfernen JM DeSimone ist esgelungen Polymere zu entwickeln die als Zusatz zu fluumlssigem Kohlenstoffdioxid dieLoumlslichkeit sowohl von hydrophilen als auch von hydrophoben Verunreinigungen influumlssigem Kohlenstoffdioxid verbessern Im Gemisch und Zusammenspiel mit diesenneuen chemischen Hilfsstoffen wurde Kohlenstoffdioxid zu einem effizientenLoumlsungsmittel fuumlr die chemische Reinigung

H CH2 CH CH2 CH H

n m

C=O

O CH2 (CF2)6 CF3

ldquoCO2 ndash phobesrdquo Segment ldquoCO2 ndash philesrdquo Segment

Grundstruktur des DeSimone-Tensids

O = C =O

Strukturformel desCO2-Molekuumlls

41

42

Die bdquoCO2 ndashphilenldquo Segmente sind fuumlr die Loumlslichkeit des Polymers im LoumlsungsmittelCO2 verantwortlich Die oben abgebildeten bdquoCO2 ndashphobenldquo Segmente koumlnnen durchchemische Veraumlnderungen staumlrker lipophil oder staumlrker hydrophil gestaltet werdenund damit die Abloumlsung von Schmutz unterschiedlicher Eigenschaften hervorrufen

Aufgabenstellung

1 Erlaumlutern Sie den bdquoCO2-phobenldquo bzw bdquoCO2-philenldquo Charakter der entsprechendenSegmente im DeSimone-Tensid und erklaumlren Sie die Beeinflussung derSchmutzabloumlsung durch chemische Veraumlnderung des Tensids

2 Erklaumlren Sie unter Mitverwendung geeigneter Skizzen wie die Polymere vonDeSimone als Reinigungsmittel sowohl fuumlr hydrophilen als auch fuumlr lipophilenSchmutz wirken wenn Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel verwendet wird GehenSie bei Ihrer Erklaumlrung auf die Aumlhnlichkeiten zum Reinigungsverfahren mit Wasserund Seife ein

3 Das oben angegebene Polymermolekuumll kann aus 2 Monomertypen hergestelltwerden Geben Sie die Strukturformeln der Monomere an und nennen Sie einendenkbaren Verknuumlpfungsmechanismus Stellen Sie dar welches augenfaumllligeProblem bei der Prozessfuumlhrung im Hinblick auf das angestrebte Produkt bewaumlltigtwerden muss

4 Bewerten Sie den Einsatz des beschriebenen Reinigungsverfahrens unteroumlkologischen Gesichtpunkten und begruumlnden Sie Ihre Einschaumltzung

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Zusammenhang zwischen Molekuumllstruktur und Eigenschaften Tenside und Seifenals waschaktive Substanzen Waschwirkung radikalische Polymerisationoumlkologische Problematik der Halogenkohlenwasserstoffe

Erwartungshorizont

Aufg Erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Auswahl der Kernaussagen aus Text und Bild Erkennen desZusammenhangs zwischen Struktur und EigenschaftenVeranschaulichung der chemischen Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache bzw unter Verwendunggeeigneter Formeln

CO2 ist ein unpolares Molekuumll in Folge der raumlumlichen

43

Anordnung die Bindung zwischen C und O ist jeweils polarAnaloges gilt fuumlr den Molekuumllteil -CH2(CF2)6CF3 die Bindungzwischen C und F ist polarWechselwirkung im Sinne von bdquoGleiches loumlst hellipldquo ist zwischenden polaren Molekuumllabschnitten moumlglichIm CO2-phoben Segment sind auch die Bindungen zwischenden einzelnen Atomen unpolar keine nennenswertebindende Wechselwirkung zum CO2-Molekuumll moumlglich

Abwandlung des CO2-feindlichen Segmentes durchEinfuumlhrung geeigneter Substituenten in den Ring hydrophile Reste verbessern die Wechselwirkung mithydrophilen Substanzen ( z B -COOH - OH NH2 )lipophile Reste verbessern die Wechselwirkung mit lipophilenSubstanzen (z B - (CH2)10 -CH3) 8 16 6

2KompetenzenBetrachtung des Sachverhaltes aus unterschiedlichenPerspektiven Erkennen der vertikalen Vernetzung der Kenntnisseinnerhalb eines Sachzusammenhangs Darstellung desSachverhaltes in geeigneter Form etwa durch Verwendung vonSkizzen

Abloumlsung von Schmutz (polar und unpolar) von der FaserHalten von Schmutz (polar und unpolar) in der bdquoWaschflotteldquo(CO2-freundliches Segment stets in Richtung CO2 2Varianten des CO2-feindlichen Segmentes mit hydrophilembzw lipophilem Anteil)

Vergleich mit der Anordnung der Seifenanionen relativ zumSchmutz in Wasser

8 24 8

3 Kompetenzen

Anwendung von Kenntnissen uumlber den Verlauf chemischer ReaktionenDarstellung in Formeln

Strukturformeln der beiden Monomere z B radikalischePolymerisationProblem Erzielung der besonderen Reihenfolge

8 8 4

gesamt 24 52 24

LiteraturGreen Chemistry GDCh Wiley-VCH ISBN 3-527-30815-6 S 112 ff insbesondere S 127f

44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels

4 Material

Fehler Unbekanntes Schalterargument

Beschreibung auf der VerpackungFUCHS Hirschhorn Salz (Ammoniumhydrogencarbonat E 503) minus ist ein Backtrieb-mittel das seine volle Aktivitaumlt bei Backtemperaturen von uumlber 60 degC entfaltetEs dient damit der Lockerung und Verfeinerung von Dauerbackwaren wie Leb-und Honigkuchen Printen Makronen Hart- und Weichkeks sowie Biskuits

5 Aufgabenstellung

1 Entwickeln Sie einen Plan zur Durchfuumlhrung eines Modellexperiments fuumlr die Wirkung von Hirschhornsalz beim Backen Entwerfen Sie eine

Skizze fuumlr eine geeignete Experimentieranordnung Planen Sie den Nachweis zweier Reaktionsprodukte

Fuumlhren Sie die entsprechenden Experimente durch und werten Sie Ihre Beobachtungen aus

2 Uumlberpruumlfen Sie die waumlssrige Loumlsung von Hirschhornsalz mit einem geeigneten Indikator Begruumlnden Sie Ihre Beobachtungen

3 Neben Hirschhornsalz enthalten einige andere Backtriebmittel auch feste Saumluren zB Citronensaumlure Beim Loumlsen dieses Gemisches in Wasser ist eine Gasentwicklung zu beobachten die zum Auftreiben des Teigs fuumlhrt

Erlaumlutern Sie diesen Sachverhalt unter Einbeziehung von Reaktions- gleichungen (verkuumlrzte Ionenschreibweise) Begruumlnden Sie die besondere Eignung dieses Stoffgemisches als Backtriebmittel

Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60 Minuten

45

6 Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Hirschhornsalz (Ammoniumhydrogencarbonat)Barytwasser oder KalkwasserKupfer(II)-sulfat entwaumlssertUniversalindikatorpapier bzw Universalindikatorloumlsungdest Wasser

Reagenzglas mit seitlichem AnsatzrohrGasableitungsrohrReagenzglaumlser Stopfen Glasstab

oder andere geeignete Geraumlte zur thermischen Zersetzung und fuumlr die Nachweisreaktionen

Reagenzglashalter bzw StativBrenner Spatel Tropfpipetten

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtepHminusWert IndikatorenAmmoniumsalzeHydrogensalzeDissoziationsgleichungenNachweis von Kohlenstoffdioxid und Ammoniak

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten undAuswerten eines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

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Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

Anwendung des bekannten Mechanismus(Ladungsverteilung) der dirigierende Einfluss der OH-Gruppe muss deutlich und begruumlndet herausgearbeitetwerden

5 9 6

gesamt 30 51 19

12 Aufgabenbeispiele fuumlr das Grundkursfach

121 Chemische Reinigung

Grundkurs Chemische Reinigung ca 60 Minuten

Material

Viele chemische Reinigungen benutzen fuumlr die sogenannte ldquoTrockenreinigungrdquo(wasserfreies Reinigungsbad) empfindlicher Kleidungsstuumlcke das unpolareorganische Loumlsungsmittel PER das aber als potenziell umweltschaumldlich angesehenwird Als Alternative entwickelte der amerikanische Chemiker J M DeSimone einReinigungsverfahren bei dem fluumlssiges Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel zumEinsatz kommt (Kohlenstoffdioxid liegt z B bei 20degC und einem Druck groumlszliger odergleich 554 x 103 hPa fluumlssig vor) Das Kohlenstoffdioxidmolekuumll ist unpolar dasLoumlsungsvermoumlgen fuumlr unpolare Schmutzpartikel ist bei fluumlssigem Kohlenstoffdioxidjedoch schlechter als das von PER Wasserloumlsliche Verunreinigungen (z B Salzeaus Schweiszligabsonderungen oder Zucker aus Getraumlnken) lassen sich naturgemaumlszlignur schlecht mit reinem fluumlssigem Kohlenstoffdioxid entfernen JM DeSimone ist esgelungen Polymere zu entwickeln die als Zusatz zu fluumlssigem Kohlenstoffdioxid dieLoumlslichkeit sowohl von hydrophilen als auch von hydrophoben Verunreinigungen influumlssigem Kohlenstoffdioxid verbessern Im Gemisch und Zusammenspiel mit diesenneuen chemischen Hilfsstoffen wurde Kohlenstoffdioxid zu einem effizientenLoumlsungsmittel fuumlr die chemische Reinigung

H CH2 CH CH2 CH H

n m

C=O

O CH2 (CF2)6 CF3

ldquoCO2 ndash phobesrdquo Segment ldquoCO2 ndash philesrdquo Segment

Grundstruktur des DeSimone-Tensids

O = C =O

Strukturformel desCO2-Molekuumlls

41

42

Die bdquoCO2 ndashphilenldquo Segmente sind fuumlr die Loumlslichkeit des Polymers im LoumlsungsmittelCO2 verantwortlich Die oben abgebildeten bdquoCO2 ndashphobenldquo Segmente koumlnnen durchchemische Veraumlnderungen staumlrker lipophil oder staumlrker hydrophil gestaltet werdenund damit die Abloumlsung von Schmutz unterschiedlicher Eigenschaften hervorrufen

Aufgabenstellung

1 Erlaumlutern Sie den bdquoCO2-phobenldquo bzw bdquoCO2-philenldquo Charakter der entsprechendenSegmente im DeSimone-Tensid und erklaumlren Sie die Beeinflussung derSchmutzabloumlsung durch chemische Veraumlnderung des Tensids

2 Erklaumlren Sie unter Mitverwendung geeigneter Skizzen wie die Polymere vonDeSimone als Reinigungsmittel sowohl fuumlr hydrophilen als auch fuumlr lipophilenSchmutz wirken wenn Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel verwendet wird GehenSie bei Ihrer Erklaumlrung auf die Aumlhnlichkeiten zum Reinigungsverfahren mit Wasserund Seife ein

3 Das oben angegebene Polymermolekuumll kann aus 2 Monomertypen hergestelltwerden Geben Sie die Strukturformeln der Monomere an und nennen Sie einendenkbaren Verknuumlpfungsmechanismus Stellen Sie dar welches augenfaumllligeProblem bei der Prozessfuumlhrung im Hinblick auf das angestrebte Produkt bewaumlltigtwerden muss

4 Bewerten Sie den Einsatz des beschriebenen Reinigungsverfahrens unteroumlkologischen Gesichtpunkten und begruumlnden Sie Ihre Einschaumltzung

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Zusammenhang zwischen Molekuumllstruktur und Eigenschaften Tenside und Seifenals waschaktive Substanzen Waschwirkung radikalische Polymerisationoumlkologische Problematik der Halogenkohlenwasserstoffe

Erwartungshorizont

Aufg Erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Auswahl der Kernaussagen aus Text und Bild Erkennen desZusammenhangs zwischen Struktur und EigenschaftenVeranschaulichung der chemischen Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache bzw unter Verwendunggeeigneter Formeln

CO2 ist ein unpolares Molekuumll in Folge der raumlumlichen

43

Anordnung die Bindung zwischen C und O ist jeweils polarAnaloges gilt fuumlr den Molekuumllteil -CH2(CF2)6CF3 die Bindungzwischen C und F ist polarWechselwirkung im Sinne von bdquoGleiches loumlst hellipldquo ist zwischenden polaren Molekuumllabschnitten moumlglichIm CO2-phoben Segment sind auch die Bindungen zwischenden einzelnen Atomen unpolar keine nennenswertebindende Wechselwirkung zum CO2-Molekuumll moumlglich

Abwandlung des CO2-feindlichen Segmentes durchEinfuumlhrung geeigneter Substituenten in den Ring hydrophile Reste verbessern die Wechselwirkung mithydrophilen Substanzen ( z B -COOH - OH NH2 )lipophile Reste verbessern die Wechselwirkung mit lipophilenSubstanzen (z B - (CH2)10 -CH3) 8 16 6

2KompetenzenBetrachtung des Sachverhaltes aus unterschiedlichenPerspektiven Erkennen der vertikalen Vernetzung der Kenntnisseinnerhalb eines Sachzusammenhangs Darstellung desSachverhaltes in geeigneter Form etwa durch Verwendung vonSkizzen

Abloumlsung von Schmutz (polar und unpolar) von der FaserHalten von Schmutz (polar und unpolar) in der bdquoWaschflotteldquo(CO2-freundliches Segment stets in Richtung CO2 2Varianten des CO2-feindlichen Segmentes mit hydrophilembzw lipophilem Anteil)

Vergleich mit der Anordnung der Seifenanionen relativ zumSchmutz in Wasser

8 24 8

3 Kompetenzen

Anwendung von Kenntnissen uumlber den Verlauf chemischer ReaktionenDarstellung in Formeln

Strukturformeln der beiden Monomere z B radikalischePolymerisationProblem Erzielung der besonderen Reihenfolge

8 8 4

gesamt 24 52 24

LiteraturGreen Chemistry GDCh Wiley-VCH ISBN 3-527-30815-6 S 112 ff insbesondere S 127f

44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels

4 Material

Fehler Unbekanntes Schalterargument

Beschreibung auf der VerpackungFUCHS Hirschhorn Salz (Ammoniumhydrogencarbonat E 503) minus ist ein Backtrieb-mittel das seine volle Aktivitaumlt bei Backtemperaturen von uumlber 60 degC entfaltetEs dient damit der Lockerung und Verfeinerung von Dauerbackwaren wie Leb-und Honigkuchen Printen Makronen Hart- und Weichkeks sowie Biskuits

5 Aufgabenstellung

1 Entwickeln Sie einen Plan zur Durchfuumlhrung eines Modellexperiments fuumlr die Wirkung von Hirschhornsalz beim Backen Entwerfen Sie eine

Skizze fuumlr eine geeignete Experimentieranordnung Planen Sie den Nachweis zweier Reaktionsprodukte

Fuumlhren Sie die entsprechenden Experimente durch und werten Sie Ihre Beobachtungen aus

2 Uumlberpruumlfen Sie die waumlssrige Loumlsung von Hirschhornsalz mit einem geeigneten Indikator Begruumlnden Sie Ihre Beobachtungen

3 Neben Hirschhornsalz enthalten einige andere Backtriebmittel auch feste Saumluren zB Citronensaumlure Beim Loumlsen dieses Gemisches in Wasser ist eine Gasentwicklung zu beobachten die zum Auftreiben des Teigs fuumlhrt

Erlaumlutern Sie diesen Sachverhalt unter Einbeziehung von Reaktions- gleichungen (verkuumlrzte Ionenschreibweise) Begruumlnden Sie die besondere Eignung dieses Stoffgemisches als Backtriebmittel

Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60 Minuten

45

6 Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Hirschhornsalz (Ammoniumhydrogencarbonat)Barytwasser oder KalkwasserKupfer(II)-sulfat entwaumlssertUniversalindikatorpapier bzw Universalindikatorloumlsungdest Wasser

Reagenzglas mit seitlichem AnsatzrohrGasableitungsrohrReagenzglaumlser Stopfen Glasstab

oder andere geeignete Geraumlte zur thermischen Zersetzung und fuumlr die Nachweisreaktionen

Reagenzglashalter bzw StativBrenner Spatel Tropfpipetten

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtepHminusWert IndikatorenAmmoniumsalzeHydrogensalzeDissoziationsgleichungenNachweis von Kohlenstoffdioxid und Ammoniak

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten undAuswerten eines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

46

Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

42

Die bdquoCO2 ndashphilenldquo Segmente sind fuumlr die Loumlslichkeit des Polymers im LoumlsungsmittelCO2 verantwortlich Die oben abgebildeten bdquoCO2 ndashphobenldquo Segmente koumlnnen durchchemische Veraumlnderungen staumlrker lipophil oder staumlrker hydrophil gestaltet werdenund damit die Abloumlsung von Schmutz unterschiedlicher Eigenschaften hervorrufen

Aufgabenstellung

1 Erlaumlutern Sie den bdquoCO2-phobenldquo bzw bdquoCO2-philenldquo Charakter der entsprechendenSegmente im DeSimone-Tensid und erklaumlren Sie die Beeinflussung derSchmutzabloumlsung durch chemische Veraumlnderung des Tensids

2 Erklaumlren Sie unter Mitverwendung geeigneter Skizzen wie die Polymere vonDeSimone als Reinigungsmittel sowohl fuumlr hydrophilen als auch fuumlr lipophilenSchmutz wirken wenn Kohlenstoffdioxid als Loumlsungsmittel verwendet wird GehenSie bei Ihrer Erklaumlrung auf die Aumlhnlichkeiten zum Reinigungsverfahren mit Wasserund Seife ein

3 Das oben angegebene Polymermolekuumll kann aus 2 Monomertypen hergestelltwerden Geben Sie die Strukturformeln der Monomere an und nennen Sie einendenkbaren Verknuumlpfungsmechanismus Stellen Sie dar welches augenfaumllligeProblem bei der Prozessfuumlhrung im Hinblick auf das angestrebte Produkt bewaumlltigtwerden muss

4 Bewerten Sie den Einsatz des beschriebenen Reinigungsverfahrens unteroumlkologischen Gesichtpunkten und begruumlnden Sie Ihre Einschaumltzung

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Zusammenhang zwischen Molekuumllstruktur und Eigenschaften Tenside und Seifenals waschaktive Substanzen Waschwirkung radikalische Polymerisationoumlkologische Problematik der Halogenkohlenwasserstoffe

Erwartungshorizont

Aufg Erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Auswahl der Kernaussagen aus Text und Bild Erkennen desZusammenhangs zwischen Struktur und EigenschaftenVeranschaulichung der chemischen Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache bzw unter Verwendunggeeigneter Formeln

CO2 ist ein unpolares Molekuumll in Folge der raumlumlichen

43

Anordnung die Bindung zwischen C und O ist jeweils polarAnaloges gilt fuumlr den Molekuumllteil -CH2(CF2)6CF3 die Bindungzwischen C und F ist polarWechselwirkung im Sinne von bdquoGleiches loumlst hellipldquo ist zwischenden polaren Molekuumllabschnitten moumlglichIm CO2-phoben Segment sind auch die Bindungen zwischenden einzelnen Atomen unpolar keine nennenswertebindende Wechselwirkung zum CO2-Molekuumll moumlglich

Abwandlung des CO2-feindlichen Segmentes durchEinfuumlhrung geeigneter Substituenten in den Ring hydrophile Reste verbessern die Wechselwirkung mithydrophilen Substanzen ( z B -COOH - OH NH2 )lipophile Reste verbessern die Wechselwirkung mit lipophilenSubstanzen (z B - (CH2)10 -CH3) 8 16 6

2KompetenzenBetrachtung des Sachverhaltes aus unterschiedlichenPerspektiven Erkennen der vertikalen Vernetzung der Kenntnisseinnerhalb eines Sachzusammenhangs Darstellung desSachverhaltes in geeigneter Form etwa durch Verwendung vonSkizzen

Abloumlsung von Schmutz (polar und unpolar) von der FaserHalten von Schmutz (polar und unpolar) in der bdquoWaschflotteldquo(CO2-freundliches Segment stets in Richtung CO2 2Varianten des CO2-feindlichen Segmentes mit hydrophilembzw lipophilem Anteil)

Vergleich mit der Anordnung der Seifenanionen relativ zumSchmutz in Wasser

8 24 8

3 Kompetenzen

Anwendung von Kenntnissen uumlber den Verlauf chemischer ReaktionenDarstellung in Formeln

Strukturformeln der beiden Monomere z B radikalischePolymerisationProblem Erzielung der besonderen Reihenfolge

8 8 4

gesamt 24 52 24

LiteraturGreen Chemistry GDCh Wiley-VCH ISBN 3-527-30815-6 S 112 ff insbesondere S 127f

44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels

4 Material

Fehler Unbekanntes Schalterargument

Beschreibung auf der VerpackungFUCHS Hirschhorn Salz (Ammoniumhydrogencarbonat E 503) minus ist ein Backtrieb-mittel das seine volle Aktivitaumlt bei Backtemperaturen von uumlber 60 degC entfaltetEs dient damit der Lockerung und Verfeinerung von Dauerbackwaren wie Leb-und Honigkuchen Printen Makronen Hart- und Weichkeks sowie Biskuits

5 Aufgabenstellung

1 Entwickeln Sie einen Plan zur Durchfuumlhrung eines Modellexperiments fuumlr die Wirkung von Hirschhornsalz beim Backen Entwerfen Sie eine

Skizze fuumlr eine geeignete Experimentieranordnung Planen Sie den Nachweis zweier Reaktionsprodukte

Fuumlhren Sie die entsprechenden Experimente durch und werten Sie Ihre Beobachtungen aus

2 Uumlberpruumlfen Sie die waumlssrige Loumlsung von Hirschhornsalz mit einem geeigneten Indikator Begruumlnden Sie Ihre Beobachtungen

3 Neben Hirschhornsalz enthalten einige andere Backtriebmittel auch feste Saumluren zB Citronensaumlure Beim Loumlsen dieses Gemisches in Wasser ist eine Gasentwicklung zu beobachten die zum Auftreiben des Teigs fuumlhrt

Erlaumlutern Sie diesen Sachverhalt unter Einbeziehung von Reaktions- gleichungen (verkuumlrzte Ionenschreibweise) Begruumlnden Sie die besondere Eignung dieses Stoffgemisches als Backtriebmittel

Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60 Minuten

45

6 Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Hirschhornsalz (Ammoniumhydrogencarbonat)Barytwasser oder KalkwasserKupfer(II)-sulfat entwaumlssertUniversalindikatorpapier bzw Universalindikatorloumlsungdest Wasser

Reagenzglas mit seitlichem AnsatzrohrGasableitungsrohrReagenzglaumlser Stopfen Glasstab

oder andere geeignete Geraumlte zur thermischen Zersetzung und fuumlr die Nachweisreaktionen

Reagenzglashalter bzw StativBrenner Spatel Tropfpipetten

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtepHminusWert IndikatorenAmmoniumsalzeHydrogensalzeDissoziationsgleichungenNachweis von Kohlenstoffdioxid und Ammoniak

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten undAuswerten eines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

46

Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

43

Anordnung die Bindung zwischen C und O ist jeweils polarAnaloges gilt fuumlr den Molekuumllteil -CH2(CF2)6CF3 die Bindungzwischen C und F ist polarWechselwirkung im Sinne von bdquoGleiches loumlst hellipldquo ist zwischenden polaren Molekuumllabschnitten moumlglichIm CO2-phoben Segment sind auch die Bindungen zwischenden einzelnen Atomen unpolar keine nennenswertebindende Wechselwirkung zum CO2-Molekuumll moumlglich

Abwandlung des CO2-feindlichen Segmentes durchEinfuumlhrung geeigneter Substituenten in den Ring hydrophile Reste verbessern die Wechselwirkung mithydrophilen Substanzen ( z B -COOH - OH NH2 )lipophile Reste verbessern die Wechselwirkung mit lipophilenSubstanzen (z B - (CH2)10 -CH3) 8 16 6

2KompetenzenBetrachtung des Sachverhaltes aus unterschiedlichenPerspektiven Erkennen der vertikalen Vernetzung der Kenntnisseinnerhalb eines Sachzusammenhangs Darstellung desSachverhaltes in geeigneter Form etwa durch Verwendung vonSkizzen

Abloumlsung von Schmutz (polar und unpolar) von der FaserHalten von Schmutz (polar und unpolar) in der bdquoWaschflotteldquo(CO2-freundliches Segment stets in Richtung CO2 2Varianten des CO2-feindlichen Segmentes mit hydrophilembzw lipophilem Anteil)

Vergleich mit der Anordnung der Seifenanionen relativ zumSchmutz in Wasser

8 24 8

3 Kompetenzen

Anwendung von Kenntnissen uumlber den Verlauf chemischer ReaktionenDarstellung in Formeln

Strukturformeln der beiden Monomere z B radikalischePolymerisationProblem Erzielung der besonderen Reihenfolge

8 8 4

gesamt 24 52 24

LiteraturGreen Chemistry GDCh Wiley-VCH ISBN 3-527-30815-6 S 112 ff insbesondere S 127f

44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels

4 Material

Fehler Unbekanntes Schalterargument

Beschreibung auf der VerpackungFUCHS Hirschhorn Salz (Ammoniumhydrogencarbonat E 503) minus ist ein Backtrieb-mittel das seine volle Aktivitaumlt bei Backtemperaturen von uumlber 60 degC entfaltetEs dient damit der Lockerung und Verfeinerung von Dauerbackwaren wie Leb-und Honigkuchen Printen Makronen Hart- und Weichkeks sowie Biskuits

5 Aufgabenstellung

1 Entwickeln Sie einen Plan zur Durchfuumlhrung eines Modellexperiments fuumlr die Wirkung von Hirschhornsalz beim Backen Entwerfen Sie eine

Skizze fuumlr eine geeignete Experimentieranordnung Planen Sie den Nachweis zweier Reaktionsprodukte

Fuumlhren Sie die entsprechenden Experimente durch und werten Sie Ihre Beobachtungen aus

2 Uumlberpruumlfen Sie die waumlssrige Loumlsung von Hirschhornsalz mit einem geeigneten Indikator Begruumlnden Sie Ihre Beobachtungen

3 Neben Hirschhornsalz enthalten einige andere Backtriebmittel auch feste Saumluren zB Citronensaumlure Beim Loumlsen dieses Gemisches in Wasser ist eine Gasentwicklung zu beobachten die zum Auftreiben des Teigs fuumlhrt

Erlaumlutern Sie diesen Sachverhalt unter Einbeziehung von Reaktions- gleichungen (verkuumlrzte Ionenschreibweise) Begruumlnden Sie die besondere Eignung dieses Stoffgemisches als Backtriebmittel

Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60 Minuten

45

6 Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Hirschhornsalz (Ammoniumhydrogencarbonat)Barytwasser oder KalkwasserKupfer(II)-sulfat entwaumlssertUniversalindikatorpapier bzw Universalindikatorloumlsungdest Wasser

Reagenzglas mit seitlichem AnsatzrohrGasableitungsrohrReagenzglaumlser Stopfen Glasstab

oder andere geeignete Geraumlte zur thermischen Zersetzung und fuumlr die Nachweisreaktionen

Reagenzglashalter bzw StativBrenner Spatel Tropfpipetten

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtepHminusWert IndikatorenAmmoniumsalzeHydrogensalzeDissoziationsgleichungenNachweis von Kohlenstoffdioxid und Ammoniak

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten undAuswerten eines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

46

Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

44

122 Untersuchung eines Backtriebmittels

4 Material

Fehler Unbekanntes Schalterargument

Beschreibung auf der VerpackungFUCHS Hirschhorn Salz (Ammoniumhydrogencarbonat E 503) minus ist ein Backtrieb-mittel das seine volle Aktivitaumlt bei Backtemperaturen von uumlber 60 degC entfaltetEs dient damit der Lockerung und Verfeinerung von Dauerbackwaren wie Leb-und Honigkuchen Printen Makronen Hart- und Weichkeks sowie Biskuits

5 Aufgabenstellung

1 Entwickeln Sie einen Plan zur Durchfuumlhrung eines Modellexperiments fuumlr die Wirkung von Hirschhornsalz beim Backen Entwerfen Sie eine

Skizze fuumlr eine geeignete Experimentieranordnung Planen Sie den Nachweis zweier Reaktionsprodukte

Fuumlhren Sie die entsprechenden Experimente durch und werten Sie Ihre Beobachtungen aus

2 Uumlberpruumlfen Sie die waumlssrige Loumlsung von Hirschhornsalz mit einem geeigneten Indikator Begruumlnden Sie Ihre Beobachtungen

3 Neben Hirschhornsalz enthalten einige andere Backtriebmittel auch feste Saumluren zB Citronensaumlure Beim Loumlsen dieses Gemisches in Wasser ist eine Gasentwicklung zu beobachten die zum Auftreiben des Teigs fuumlhrt

Erlaumlutern Sie diesen Sachverhalt unter Einbeziehung von Reaktions- gleichungen (verkuumlrzte Ionenschreibweise) Begruumlnden Sie die besondere Eignung dieses Stoffgemisches als Backtriebmittel

Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60 Minuten

45

6 Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Hirschhornsalz (Ammoniumhydrogencarbonat)Barytwasser oder KalkwasserKupfer(II)-sulfat entwaumlssertUniversalindikatorpapier bzw Universalindikatorloumlsungdest Wasser

Reagenzglas mit seitlichem AnsatzrohrGasableitungsrohrReagenzglaumlser Stopfen Glasstab

oder andere geeignete Geraumlte zur thermischen Zersetzung und fuumlr die Nachweisreaktionen

Reagenzglashalter bzw StativBrenner Spatel Tropfpipetten

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtepHminusWert IndikatorenAmmoniumsalzeHydrogensalzeDissoziationsgleichungenNachweis von Kohlenstoffdioxid und Ammoniak

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten undAuswerten eines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

46

Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

45

6 Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Hirschhornsalz (Ammoniumhydrogencarbonat)Barytwasser oder KalkwasserKupfer(II)-sulfat entwaumlssertUniversalindikatorpapier bzw Universalindikatorloumlsungdest Wasser

Reagenzglas mit seitlichem AnsatzrohrGasableitungsrohrReagenzglaumlser Stopfen Glasstab

oder andere geeignete Geraumlte zur thermischen Zersetzung und fuumlr die Nachweisreaktionen

Reagenzglashalter bzw StativBrenner Spatel Tropfpipetten

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtepHminusWert IndikatorenAmmoniumsalzeHydrogensalzeDissoziationsgleichungenNachweis von Kohlenstoffdioxid und Ammoniak

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten undAuswerten eines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

46

Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

46

Plan mit entsprechender SkizzeThermische Zersetzung von Ammoniumhydrogen-carbonatNachweis der Reaktionsprodukte zBEntstehung von CO2 minus Nachweis mit BarytwasserEntstehung von NH3 minus Nachweis mit Universal-indikator und Geruchsprobe

Durchfuumlhrung Beobachtungen

Auswertung unter Einbeziehung einer Reaktions-gleichung(NH4)HCO3 ⎯rarr NH3 + CO2 + H2O 15 30

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung und Beobachtung

Begruumlndung zBDissoziationsgleichung fuumlr (NH4)HCO3 da KB (HCO3

minus) gt KS (NH4+)

HCO3minus + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

folglich Uumlberschuss an OHminus waumlssrige Loumlsung reagiert alkalisch 10 15 10

3 Kompetenzen

Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung derFachsprache

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Gleichgewichtskonzept)

Bei der Reaktion der festen Saumlure mit Wasserentstehen Hydronium-Ionen die mit den Hydrogen-carbonat-Ionen reagieren

RminusCOOH + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ H3O+ + RminusCOOminus

HCO3minus + H3O+ larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

47

Beeinflussung der Gleichgewichte (siehe 2) in RichtungNeutralitaumlt des Teigs beim Backen 15 5

Gesamt 25 60 15

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

48

123 Citronensaumlure

Material

Das Medikament Blemarenreg wird zur Behandlung von Harnleiden (Harnsaumlure-steinen) eingesetzt

M 1 Auszug aus der Packungsbeilage fuumlr das Medikament Blemarenreg Zusammensetzung1 Brausetablette enthaumllt Arzneilich wirksame Bestandteile

Citronensaumlure wasserfrei 11970 mgNatriumcitrat wasserfrei 8355 mgKaliumhydrogencarbonat 9675 mg

Dosierung Dazu ist dreimal am Tag nach Kontrolle des Harn-pHminusWertes die erforderlicheDosis an BlemarenregN-Brausetabletten in aufgeloumlster Form nach den Mahlzeiteneinzunehmen Nur so koumlnnen Sie den optimalen Harn-pHminusWert zwischen 62 und 68 erreichen

M 2 Citronensaumlure (2minusHydroxyminus123minuspropantricarbonsaumlure)

H2C minus COOH I HOminusC minus COOH I H2C minus COOH

ist eine farblose kristalline Festsubstanz Die Salze heiszligen Citrate

7 Aufgabenstellung

Untersuchen Sie die Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg Fuumlhren Sie dazu die Experimente 1 bis 3 durch und werten Sie diese ausBegruumlnden Sie Ihre Beobachtungsergebnisse gegebenenfalls unter Einbeziehungvon Reaktionsgleichungen und entsprechenden Berechnungen

1 Bestimmen Sie den pHminusWert einer Citronensaumlureloumlsung (c = 01 mol l ndash1) und einer Kaliumhydrogencarbonatloumlsung (c = 01 mol l ndash1)

2 Stellen Sie ein Gemisch aus Citronensaumlure (1 Spatelspitze) und Natriumcitrat (Trinatriumcitrat minus 1 Spatelspitze) her und loumlsen Sie

Grundkurs Citronensaumlure ca 60 Minuten

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

49

dieses in 10 ml Wasser

Untersuchen Sie den Einfluss von Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1) bzw Natronlauge (c = 01 mol l ndash1) auf die Loumlsung

3 Fuumlhren Sie einen Parallelversuch zu 2 durch Verwenden Sie an Stelle des Citronensaumlure-Citrat-Gemisches eine Tablette des Medikaments Blemarenreg geloumlst in 200 ml Wasser

Leiten Sie aus den Beobachtungsergebnissen aller Experimente Aussagenzur Wirkung der Inhaltsstoffe von Blemarenreg ab

Zusatzangaben

Citronensaumlure kann in Berechnungen naumlherungsweise als einprotonige Saumlure angenommen werden pKS1(Citronensaumlure 1Protolysestufe) = 294

Anmerkungen

Hilfsmittel

Tafelwerk programmierbarer Taschenrechner

Unterrichtliche Voraussetzungen

ProtolysegleichgewichtePufferloumlsungenBerechnung von pHminusWertenIndikatorenHydrogensalze

Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte

Blemarenreg N-Brausetabletten (rezeptfrei in Apotheken pro Arbeitsplatz 1 Tablette)Salzsaumlure (c = 01 mol l ndash1)Natronlauge (c = 01 mol l ndash1)CitronensaumlureNatriumcitrat (Trinatriumcitrat)KaliumhydrogencarbonatUniversalindikatorloumlsung bzw pHminusMeterdest Wasser

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

50

Becherglaumlser (250 ml) Reagenzglaumlser Reagenzglasstaumlnder Tropfpipetten Spatel

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung chemischer Aufgaben

Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unterangemessener Nutzung der Fachsprache(Reaktionsgleichungen)

Citronensaumlure minus Beobachtung

H2C minus COOH H2C minus COO minus

I I HOC minus COOH + H2O larr ⎯⎯

⎯ rarr⎯ HOC minus COOH I I H2C minus COOH H2C minus COOH

+ H3O+ (Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten)

Berechnung pH = 2

Kaliumhydrogencarbonat minus BeobachtungHCO3

minus + H2O larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + H2O + OHminus

Berechnung pH = 976

5 10

2 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Strukturieren des erworbenen Wissens auf derGrundlage der facheigenen Basiskonzepte(Donator-Akzeptor-Konzept)

Durchfuumlhrung

Beobachtungen zBgeringfuumlgige Veraumlnderung der Farbe des Indikatorsnach Zugabe von NaOH bzw HCl (Tropfenanzahl)

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

51

WirkungCitronensaumlureNatriumcitrat wirkt als PuffergemischKonstanthaltung des pHminusWerts der Loumlsung bei Zugabeeiner Saumlure bzw BaseErhoumlhung der c(H3O+) Abfangen der Hydronium-Ionendurch Bildung der CitronensaumlureErhoumlhung der c(OHminus) Abfangen der Hydroxid-Ionendurch Reaktion mit Hydronium-Ionen Bildung vonCitrat-Ionen 10 40 10

3 Kompetenzen

Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerteneines Experiments

Erkennen und Beschreiben der Bedeutung der angewandtenChemie (Wirkung des Medikaments)

Durchfuumlhrung und Beobachtungen

AuswertungCitronensaumlureNatriumcitrat in Blemarenreg wirkt alsPuffergemischKaliumhydrogencarbonat bewirkt eine Erhoumlhung despHminusWerts BrauseeffektHCO3

minus + H3O+ larr ⎯⎯⎯ rarr⎯ CO2 + 2 H2O

(Gleichung mit H+ ist auch als richtig zu werten) 10 10 5

Gesamt 25 60 15

Literatur

Packungsbeilage bdquoBlemarenregN-Brausetablettenldquo esparma GmbH Osterweddingen

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

2 Aufgabenbeispiele fuumlr die muumlndliche Pruumlfung

21 Aufgabenbeispiel fuumlr den Leistungskurs

211 Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen

Aufgabenstellung

1 Elektrochemische Vorgaumlnge koumlnnen durch folgende allgemeine Gleichungdargestellt werden

+ + + Eel

2

An

Un

AtUnAuVeElAbEnW

Be

GeStGlKu

-

Oxidations-mittel 1

Bestaumltigen SieIhnen stehen StromversorgSchwefelsaumlurU-Rohre Bec(Spannungsm

Erlaumlutern Sie unter Einbezie

merkungen

terrichtliche Vo

ombau und Redotersuchen redoxsbildung elektrocrgleich der stoffli

ementen und Eleleiten von Energergiegewinnungiederaufladbare e

reitzustellende

raumlte romversorgungsguumlhlampe pfer- Zink- Grap

Reduktionsmittel 2

experimentell diesedazu folgende Materungsgeraumlt Motor Gleloumlsung Salzsaumlure herglaumlser einfach bzessgeraumlt)

Ihre Loumlsungsstrategihung von Reaktions

raussetzungen

xreaktionen bei Nebchemischer Vorgaumlnghemischer Potenziachen und energetiscktrolysenieumwandlungen M

lektrochemische Ele

Chemikalien und G

eraumlt Motor

hit-Elektroden

+Oxidations-mittel 2

Aussageialien zur Verfuumlgunuumlhlampe Kupfer- Kupfer(II)-sulfat- unw doppelt durchbo

e und erklaumlren Siegleichungen und T

engruppenelemente als elektrochemilehen Aumlnderung bei

oumlglichkeiten der alt

mente

eraumlte

ChemikalienSchwefelsaumlureKupfer(II)-sulfa

Reduktions-mittel 1

52

g Zink- Graphit-Elektrodend Zinksulfatloumlsung hrte Stopfen Multimeter

die ablaufenden Prozesseeilgleichungen

ensche Prozesse

elektrochemischen

ernativen

loumlsung Salzsaumluret- und Zinksulfatloumlsung

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

53

U-Rohre Becherglaumlser einfach bzwdoppelt durchbohrte Stopfen Multimeter(Spannungsmessgeraumlt)

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1 Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der Teilchenebene Hypothesen bilden Voraussagen formulieren und dieseexperimentell uumlberpruumlfenSelbststaumlndige Planung Durchfuumlhrung und Auswertung vonExperimenten zur Loumlsung einer AufgabenstellungSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

Auswahl einer Redoxreaktion bei der elektrischeEnergie entsteht bzw einer Reaktion bei der durchelektrische Energie der Redoxprozess erzwungen wirdoder eines elektrochemischen Redoxgleichgewichts Durchfuumlhrung der Experimente zB Elektrolyse von Salzsaumlure und Messen der Spannungnach Abschalten des elektrischen Stromes (galvanischeZelle)Aufbau einer galvanischen Zelle und einer Elektrolyse 15 35 10

2 Kompetenzen

Interpretation chemische Reaktionen auf der Teilchenebene Strukturieren erworbenes Wissen uumlber chemische Reaktionenauf der Grundlage der facheigenen Basiskonzepte (Donator-Akzeptor-Prinzip)

Erklaumlren der LoumlsungsstrategieErlaumlutern der experimentellen Ergebnisse Darstellung der EnergieumwandlungenReaktionsgleichungen fuumlr die Elektrodenreaktionen beider Elektrolyse und in der galvanischen ZelleErlaumluterung des Redoxprozesses und derLeitungsvorgaumlnge 10 25 5

gesamt 25 60 15

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

54

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom freiwilligen Verlauf der chemischen Reaktionen beielektrochemischen Elementen kann im Pruumlfungsgespraumlch zur Thermochemieuumlbergeleitet werden (z B Reaktionsenergie Reaktionsenthalpie und freie ReaktionsenthalpieAbhaumlngigkeit des freiwilligen Verlaufs chemischer Reaktionen Diskussion des freiwilligen Verlaufs der Ammoniaksynthese Nutzung der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung)

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

55

22 Aufgabenbeispiele fuumlr den Grundkurs

221 Puffersysteme

Material

M1In einem Chemielabor werden Elektroden fuumlr pH-Meter mit Pufferloumlsungen kalibriertDazu werden von den Herstellerfirmen zum Beispiel Pufferloumlsungen mit den pH-Werten 401 687 und 918 empfohlen (M1 M3)1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten und Redoxspannungen bdquoKalibrieren- Am pH-Meter die Temperatur der Pufferloumlsung einstellen- Verschluss von der Nachfuumllloumlffnung der Elektrode abnehmen Elektrode mitdestilliertem Wasser abspuumllen- Elektrode in die Pufferloumlsung mit dem pH-Wert in Neutralpunktnaumlhe (pH 687)eintauchen und Einstellknopf Nullpunkt(∆ pH) zur Anzeige bringen- Elektrode mit destilliertem Wasser abspuumllen und in die zweite Pufferloumlsung zB401 (oder 918) eintauchen- pH-Wert des Puffers mit dem Eistellknopf Steilheit(mVpH) zur Anzeige bringen Das pH-Meter ist damit an die Elektrodenfunktionangepasstldquo

Grundkurs Puffersysteme

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

56

2) M2Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2Oxyhaumlmoglobin)

3) M 3Pufferschar

Aufgabenstellung

1 Stellen Sie zwei Pufferloumlsungen zur Kalibrierung mit den erforderlichen pH-Werten her und uumlberpruumlfen Sie die Pufferwirkung dieser Loumlsungen Ihnen stehen dazu die folgenden Chemikalien zur WahlEssigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natriumdihydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Dinatriumhydrogenphosphat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Planen Sie Ihr Vorgehen und erklaumlren Sie die Ergebnisse unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen

2 Erlaumlutern Sie die Bedeutung der Puffersysteme im Blut (M 2)

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Pufferloumlsungen Protolysegleichgewichte GleichgewichtskonstantenPufferwirkung PufferkapazitaumltHerstellen von Pufferloumlsungen und Untersuchung ihrer Pufferwirkung

57

Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

58

Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

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Bedeutung von Pufferloumlsungen in Natur und TechnikTitration von schwachen Saumluren und sehr starken Basen Interpretation derTitrationskurven

bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienReagenzglaumlserReagenzglasstaumlnderHalbmikrotropfer Becherglaumlser Messzylinder

Essigsaumlure-Loumlsung (c = 1 moll-1)Natriumacetat-Loumlsung (c = 1 moll-1) Natronlauge (c = 01 moll-1) Salzsaumlure (c = 01 moll-1) Ammoniak-Loumlsung (c = 1 moll-1) Ammoniumchlorid-Loumlsung (c = 1 moll-1) Unitestloumlsung

Hilfsmittel

Taschenrechner Tafelwerk PSE

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

Bewertung I II III

1Kompetenzen

Interpretation von Texten und grafischen Darstellungen Nutzung von Informationsquellen Erkennen vonKernaussagenStrukturieren des Wissens auf der Grundlage der facheigenenBasiskonzepteAnwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zurLoumlsung exemplarischer chemischer AufgabenSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Definition einer Pufferloumlsung unter Beruumlcksichtigung -Konzentration der Puffersaumlure und Pufferbase imVerhaumlltnis 1 1(bei der Wahl des AcetatpuffersEinbeziehung der Pufferkurven zur Ermittlung desKonzentrationsverhaumlltnisses anhand derProtolysegleichgewichte der gegebenenkorrespondierenden Saumlure-Base-Paare)Auswahl der Chemikalien zur Herstellung derbenoumltigten Pufferloumlsungen und Begruumlndung mit Bezugzu M1 und M3Herstellen der Pufferloumlsung mit Angabe derverwendeten VoluminaUumlberpruumlfen der Pufferwirkung durch Zusatz von 15 30 10

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Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

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Salzsaumlure bzw Natronlauge (je 01 M)Beschreiben der Beobachtung als annaumlherndeKonstanz des pH-WertesErklaumlren der Pufferwirkung mit Hilfe Gesetzmaumlszligigkeitenzum chemischen Gleichgewicht

2Kompetenzen

Interpretation chemischer Reaktionen auf der TeilchenebeneInterpretation von Texten erkennen von KernaussagenStrukturierung des erworbenen Wissens uumlber Stoffe undchemische Reaktionen auf der Grundlage facheigenerBasiskonzepteSelbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbareSachverhalte

zB Bildung von Saumluren bei der Atmung beiStoffwechselprozessen Konstanthalten des pH-Wertes im BlutWirkung von mindestens zwei im Blut enthaltenenPuffersystemen unter Einbeziehung vonReaktionsgleichungen und dem Material M2

10 25 5

gesamt 25 60 15

PruumlfungsgespraumlchAusgehend von den Puffersystemen im Blut kann im Pruumlfungsgespraumlch eineUumlberleitung zur Thematik Aminosaumluren und Eiweiszlige erfolgen(zB zu Strukturformeln von Aminosaumluren Zwitterionenbildung Saumlure-BaseReaktionen der Aminosaumluren Peptidbildung Polypeptide Struktur von EiweiszligenNachweis und Eigenschaften)

Literatur

1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden zur Messung von pH-Werten undRedoxspannungen pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mainz

2) Lehrbuch bdquoPhysikalische Chemie - Chemie und Umweltldquo Sekundarstufe II VerlagVolk und Wissen 1 Auflage3) Lehrbuch bdquoChemische Gleichgewichte ndash Elektrochemieldquo Verlag CC BuchnerAuflage154321

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

59

222 Tenside

Grundkurs Tenside

Material

M 1Auszug aus einer Originalverpackung eines modernen Geschirrspuumllmittels1)

ZusammensetzungComposition Inhaltsstoffangabe gemaumlszlig EG EmpfehlungSeloumln recommandation de la CElt 5 Nichtionische Tenside Phosphate Polycarboxylate tensioactifs non ioniques

phosphonates polycarboxylates5 ndash 15 Bleichmittel auf Sauerstoffbasis agents de blanchiment arsquo base d`oxygenersquogt 30 Phosphate phosphatesEnthaumllt Enzyme (Amylase Protease) Contient des enzymes (amylase protease)

M 2Auszug aus der Installationsanweisung eines Geschirrspuumllers2)WasserzulaufDas Geraumlt wird uumlber den bereits vorinstallierten Gummidruckschlauch an einen Wasserhahn derKaltwasserleitung mit Schlauchverschraubung frac34ldquo angeschlossen Die erforderliche Gummidichtung istbereits in der Schlauchverschraubung vorhandenDer Wasserhahn bzw ein Absperrventil muszlig so angeordnet sein dass der Wasserzulaufnach Programmende abgestellt werden kann Der Geschirrspuumller ist ruumlcksaugsicher(DVGW-gepruumlft) Anschlussarmaturen mit Ruumlckfluszligverhinderer sind deshalb nichterforderlich Anschluszlig an eine Warmwasserleitung bis maximal 60degC ist moumlglich nichtaber ein Anschluszlig an offene Niederdruckspeicher oder Durchlauferhitzer

Aufgabenstellung

1 Tetradecanol und Schwefelsaumlure reagieren im Verhaumlltnis 11 zueinem Ester der in waumlssriger Loumlsung stark sauer reagiert DasNatriumsalz des Esters CH3-(CH2)13-O-SO3-Na+ kann alswaschaktive Substanz zum Beispiel in Spuumllmitteln verwendetwerdenUntersuchen Sie drei strukturabhaumlngige Eigenschaften des obengenannten Tensids und begruumlnden Sie seine Eignung als Bestandteildes Spuumllmittels

2 Moderne hochwirksame Reinigungsmittel die in Geschirrspuumllma-schinen verwendet werden enthalten unter anderem Tenside undverschiedene Enzyme Die Hersteller empfehlen die Geschirrspuumll-maschinen nicht an die Heiszligwasserversorgung (70degC)anzuschlieszligen sondern das Wasser beim Spuumllgang von 15degC auf55degC zu erwaumlrmen Erklaumlren Sie die Empfehlung und gehen Siedabei auf die Reinigung des Geschirrs von Eiweiszlig- Fett- undStaumlrkeresten ein

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

60

Anmerkungen

Unterrichtliche Voraussetzungen

Struktur und Eigenschaften von TensidenHerstellung einer Seife Waschwirkung von Seifen Haumlrtebildner im Wasser Bildungund Eigenschaften von KalkseifenUntersuchung von Eigenschaften der Seifenloumlsungen Waschmittel Zusammensetzung von Waschmitteln Funktion derWaschmittelbestandteile Umweltprobleme bei Uumlberdosierung von WaschmittelnDarstellung und Hydrolyse von Fetten Kohlenhydraten EiweiszligenEiweiszlige - Enzyme bereitzustellende Geraumlte und Chemikalien

Geraumlte ChemikalienLichtquelle Buumlroklammer mitPlastuumlberzug pH-Meter zwei einfacheApparaturen zum Filtrieren BecherglaumlserSpatel HalbmikrotropferReagenzglasstaumlnder Reagenzglaumlser

Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnterKalilauge versetztKalkwasser Kohlepulver Oumll destWasser

Erwartungshorizont

Aufg erwartete SchuumllerleistungAnforderungsbereiche

BewertungI II III

1 Kompetenzen

Erkennen des Zusammenhangs zwischen StrukturEigenschaften und Verwendung der StoffeBeschreibung und Veranschaulichung chemischerSachverhalte unter angemessener Nutzung der Fachspracheund Verwendung geeigneter Symbole bzw FormelnSelbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren und Auswerten vonExperimenten

Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnungzum AnionentensidHydrophober(Alkyl) hydrophiler Teil (funktionelleGruppe-Alkylsulfat)Ableitung von Eigenschaften Loumlslichkeit in polaren und unpolaren StoffenHerabsetzen der Oberflaumlchenspannung alsTensidwirkungDispersion und Transport von Schmutzteilchenschwach alkalische Reaktion mit WasserBildung von Kalkseifen die die SchaumbildungmindernhellipSelbststaumlndige Planung und Durchfuumlhrung

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1

61

des Experiments zur DemonstrationAuswahl geeigneter EigenschaftenBezug zum Einsatz als Tensid in Spuumllmitteln

15 35 10

2 Kompetenzen

Nutzung von Informationsquellen erkennen derKernaussagen gezielte und kritische Auswahl vonInformationen und deren Verknuumlpfung mit dem erworbenenWissen Betrachtung und Bewertung von Aussagen ausunterschiedlichen PerspektivenErkennen und Beschreibung der gesellschaftlichen Relevanzund Bedeutung der angewandten Chemie fuumlr dieEnergieeinsparung

Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke undEiweiszligenDenaturierung von Eiweiszligen bei houmlheren Temperaturenund Veraumlnderung der Loumlslichkeit der Denaturierungs-produkteHemmung der EnzymwirkungBezug zu den verschiedenen Waschtemperaturen undder eintretenden enzymatischen Hydrolyse vonEiweiszligen und Staumlrke in loumlsliche Monomere beimlangsamen Aufheizen

10 25 5

gesamt 25 60 15

Literatur

M 1 1) Teil der Verpackungsaufschrift (Boden) von bdquoCalgonit Power Ballldquo

M 2Auszug aus2) Privileg Geschirrspuumller Modell 205SI Gebrauchsanweisung

PruumlfungsgespraumlchAusgehend vom Bau des Alkyls im Tensid kann im Pruumlfungsgespraumlch zurchemischen Bindung uumlbergeleitet werden (zB Beschreibung der chemischen Bindungen im AlkylWeitere Molekuumllmodelle Geometrie partieller Gebrauch des MolekuumllorbitalmodellsEroumlrtern der Ausbildung von sigma- pi-Bindungen Anwenden derValencebondmethode)

• Beispiel 1 Brennstoffzelle
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• Beispiel 2 Abhaumlngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit eine
• Themenbereich Chemische Reaktionen
• • Der Anforderungsbereich I
  • • Der Anforderungsbereich II umfasst
    • • Der Anforderungsbereich III umfasst
      • • Beispielaufgaben zur Verdeutlichung der Anforderungsbereiche
        • • Berechnung zur Energetik
          • 3 Berechnungen zur Elektrochemie
          • • Schriftliche Pruumlfung
            • • Allgemeine Hinweise
              • Hinweise zum Erstellen einer Pruumlfungsaufgabe
              • • Operator
                • Beschreibung der erwarteten Leistung
                • • Beschreibung der erwarteten Pruumlfungsleistungen (Erwartungsho
                  • Bewertung von Pruumlfungsleistungen
                  • • Muumlndliche Pruumlfung
                    • • Besonderheiten und Aufgabenstellung
                      • Kriterien fuumlr die Bewertung
                      • 43 Fuumlnfte Pruumlfungskomponente
                      • • Leistungskurs Treibstoffe fuumlr Fahrzeuge ca 100 Minuten
                        • • M1 Redetext
                          • M2 Stoffdaten
                          • M3 Diagramm zur Zusammensetzung von Abgasen des Benzinmotors
                          • • Erwartungshorizont
                            • • Leistungskurs bdquoSanitaumlr- Silikonldquo
                              • • M1
                                • M2
                                • • VernetzterRSi(OOCCH3)3
                                  • • M3
                                    • • Struktur von Glas
                                      • • Anmerkungen
                                        • • Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften
                                          • • Kompetenzen
                                            • • Erkennen von Kernaussagen und Verknuumlpfung mit erworbenem Wis
                                              • • Anwendung von Kenntnissen uumlber Merkmale Verlauf und Bedingu
                                                • Beschreibung und Veranschaulichung komplexer chemischer Sach
                                                • Kompetenzen
                                                • • Summe
                                                  • • PdN-ChiS 751 Jg2002 Silicone
                                                    • • Bei diesem Geraumlt kommt der Strom aus der Luft
                                                      • • Hinweis
                                                        • • Anmerkungen
                                                          • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                            • Erwartungshorizont
                                                            • • KompetenzenErkennen und Benennen der Gruppen Sulfa- Azo-
                                                              • • KompetenzenSachgerechte Klaumlrung und Dars
                                                                • Darstellung mechanistischer Uumlberlegungen mit Ladungsverteilu
                                                                • KompetenzenAnwenden von Kenntnissen uumlber
                                                                • gesamt
                                                                • • Grundkurs Untersuchung eines Backtriebmittels ca 60
                                                                  • • Material
                                                                    • Fehler Unbekanntes Schalterargument
                                                                    • • Aufgabenstellung
                                                                      • Anmerkungen
                                                                      • • Hilfsmittel
                                                                        • Erwartungshorizont
                                                                        • • Kompetenzen
                                                                          • • Selbststaumlndiges Planen Durchfuumlhren Beobachten und Auswerte
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                            • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                            • Kompetenzen
                                                                            • Beschreibung und Erklaumlrung konkreter chemischer Sachverhalte
                                                                            • • Strukturieren des erworbenen Wissens auf der
                                                                              • • Grundlage der facheigenen Basiskonzepte
                                                                                • • Gesamt
                                                                                  • • Grundkurs Citronensaumlure
                                                                                    • • Material
                                                                                      • • Aufgabenstellung
                                                                                        • Anmerkungen
                                                                                        • • Hilfsmittel
                                                                                          • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                          • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                            • • Erwartungshorizont
                                                                                              • • Kompetenzen
                                                                                                • • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Anwendung mathematischer Verfahren und Hilfsmittel zur Loumlsun
                                                                                                  • Veranschaulichung konkreter chemischer Sachverhalte unter an
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Kompetenzen
                                                                                                  • Selbststaumlndiges Durchfuumlhren Beobachten und Auswerten eines
                                                                                                  • Gesamt
                                                                                                  • • Literatur
                                                                                                    • • Leistungskurs Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
                                                                                                      • Aufgabenstellung
                                                                                                      • Anmerkungen
                                                                                                      • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                        • • Bereitzustellende Chemikalien und Geraumlte
                                                                                                          • • Erwartungshorizont
                                                                                                            • • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                              • • KompetenzenInterpretation chemische Reaktionen auf der Teil
                                                                                                                • • Grundkurs Puffersysteme
                                                                                                                  • • Material
                                                                                                                    • • M1
                                                                                                                      • • 1) Ausschnitt aus einer Gebrauchsanleit
                                                                                                                        • • 2) M2
                                                                                                                          • • Schema der Atmung(HbH+ Haumlmoglobin HbO2 Oxyhaumlmoglobin)
                                                                                                                            • • Aufgabenstellung
                                                                                                                              • Anmerkungen
                                                                                                                              • • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                • • Hilfsmittel
                                                                                                                                  • • Taschenrechner Tafelwerk PSE
                                                                                                                                    • • Erwartungshorizont
                                                                                                                                      • • Anforderungsbereiche Bewertung I II III
                                                                                                                                        • • Beschreiben der Beobachtung als annaumlhernde Konstanz des pH-W
                                                                                                                                          • Kompetenzen
                                                                                                                                          • Selbststaumlndiger Transfer des Gelernten auf vergleichbare Sac
                                                                                                                                          • zB
                                                                                                                                          • Bildung von Saumluren bei der Atmung bei Stoffwechselprozessen
                                                                                                                                          • Konstanthalten des pH-Wertes im Blut
                                                                                                                                          • gesamt
                                                                                                                                          • • Literatur
                                                                                                                                            • • 1) Gebrauchsanleitung fuumlr Elektroden z
                                                                                                                                              • • pH-Einstabmeszligkette Typ Nr N 6280 Fa Schott Glaswerke Mai
                                                                                                                                                • • Material
                                                                                                                                                  • Anmerkungen
                                                                                                                                                  • Unterrichtliche Voraussetzungen
                                                                                                                                                  • Spuumllmittelloumlsung mit stark verduumlnnter Kalilauge versetzt
                                                                                                                                                  • Erwartungshorizont
                                                                                                                                                  • • Kompetenzen
                                                                                                                                                    • • Erkennen des Zusammenhangs zwischen Struktur Eigenschaften
                                                                                                                                                      • Beschreibung und Veranschaulichung chemischer Sachverhalte u
                                                                                                                                                      • Beschreibung des Baus des Tensids und Zuordnung zum Anionent
                                                                                                                                                      • Kompetenzen
                                                                                                                                                      • Unterschiedliche Loumlslichkeit von Fetten Staumlrke und Eiweiszligen
                                                                                                                                                      • gesamt
                                                                                                                                                      • • Literatur
                                                                                                                                                        • • M 1