Hinweise/Vorschläge für Kompetenzen und Inhalte ... · Protonenübergang erkennen und erläutern...

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Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 8 1 Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans Unterrichtsinhalte Hinweise/Vorschläge für mögliche Vertiefung und Erweiterung des Kompetenzerwerbs Die Schülerinnen und Schüler können 1. Stoffe und ihre Eigenschaften wichtige Eigenschaften und Kombinationen von Eigenschaften (Farbe, Geruch, Aggregatzustand, Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) ausgewählter Stoffe angeben (… Wasser, … Eisen …) Untersuchung von Reinstoffen mögliche Alternativen: Vergleich der Eigenschaften von Eisen, Schwefel und insbesondere Wasser „Goldherstellung“ (Eigenschaftskombination) ein sinnvolles Ordnungsschema zur Einteilung der Stoffe erstellen (Stoff, Reinstoff, Element, Verbindung, Metall, Nichtmetall, Stoffgemisch, Lösung, Emulsion, Suspension) Stoffgemisch, Lösung, Suspension, Emulsion Stoffpyramide Destillation, Rotwein als Gemisch u. U. wird die Stofftrennung im Rahmen des NwT-Unterrichts behandelt Stoffeigenschaften experimentell ermitteln (Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Farbe, Geruch, Dichte, elektrische Leitfähigkeit, Löslichkeit) Schmelz- und Erstarrungskurve mit dem Messwerterfassungssystem das Teilchenmodell zur Erklärung von Aggregatzuständen, Diffusions- und Lösungsvorgängen anwenden; Teilchenmodell Erklärung des Mischungsvolumens von Ethanol und Wasser; Hier auch Diffusion und Aggregatzustände Sublimation von Iod mit Laborgeräten sachgerecht umgehen und die Sicherheitsmaßnahmen anwenden unter Beachtung der Sicherheitsmaßnahmen einfache Experimente durchführen, beschreiben und auswerten

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Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 8

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Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans

Unterrichtsinhalte

Hinweise/Vorschläge für mögliche Vertiefung und Erweiterung des Kompetenzerwerbs

Die Schülerinnen und Schüler können 1. Stoffe und ihre Eigenschaften

wichtige Eigenschaften und Kombinationen von Eigenschaften (Farbe, Geruch, Aggregatzustand, Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) ausgewählter Stoffe angeben (… Wasser, … Eisen …)

Untersuchung von Reinstoffen mögliche Alternativen:

Vergleich der Eigenschaften von Eisen, Schwefel und insbesondere Wasser

„Goldherstellung“ (Eigenschaftskombination)

ein sinnvolles Ordnungsschema zur Einteilung der Stoffe erstellen (Stoff, Reinstoff, Element, Verbindung, Metall, Nichtmetall, Stoffgemisch, Lösung, Emulsion, Suspension)

Stoffgemisch, Lösung, Suspension, Emulsion

Stoffpyramide

Destillation, Rotwein als Gemisch

u. U. wird die Stofftrennung im Rahmen des NwT-Unterrichts behandelt

Stoffeigenschaften experimentell ermitteln (Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Farbe, Geruch, Dichte, elektrische Leitfähigkeit, Löslichkeit)

Schmelz- und Erstarrungskurve mit dem Messwerterfassungssystem

das Teilchenmodell zur Erklärung von Aggregatzuständen, Diffusions- und Lösungsvorgängen anwenden;

Teilchenmodell

Erklärung des Mischungsvolumens von Ethanol und Wasser;

Hier auch Diffusion und Aggregatzustände

Sublimation von Iod

mit Laborgeräten sachgerecht umgehen und die Sicherheitsmaßnahmen anwenden

unter Beachtung der Sicherheitsmaßnahmen einfache Experimente durchführen, beschreiben und auswerten

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Reaktionsschemata (Wortgleichungen) als qualitative Beschreibung von Stoffumsetzungen … als quantitative Beschreibung des Teilchenumsatzes formulieren;

Chemische Reaktion

Reaktion von Schwefel mit einem Metall (z. B. Eisen, Zink, Kupfer)

Praktikum: Qualitative Kupfersulfid-Synthese (alternativ: quantitative Kupfersulfid-Synthese

Analyse von Silberoxid als Umkehrreaktion der Synthese

bei chemischen Experimenten naturwissenschaftliche Arbeitsweisen anwenden (Erfassung des Problems, Hypothese, Planung von Lösungswegen, Prognose, Beobachtung, Deutung und Gesamtauswertung, Verifizierung und Falsifizierung);

chemische Reaktionen unter stofflichen und energetischen Aspekten erläutern (endotherme und exotherme Reaktionen, Aktivierungsenergie, Katalysator);

Synthese und Analyse

z.B. Bleisulfid

Element und Verbindung

Periodensystem der Elemente

Elementsymbole

Metalle und Nichtmetalle

PSEs im Klassensatz werden von DOW bzw. dem Fonds der chemischen Industrie zur Verfügung gestellt

Chemische Reaktionen und Energie

Exotherme und endotherme Reaktionen

Aktivierungsenergie, Katalysator

Energiediagramm

blaues und weißes Kupfersulfat

Herstellung des Zusammenhangs mit Silberoxid Synthese/Analyse

Katalyse auch später bei Wassersynthese am Platinkatalysator möglich

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Die Schülerinnen und Schüler können

2. Luft, Sauerstoff und Oxide

wichtige Eigenschaften und Kombinationen von Eigenschaften (Farbe, Geruch, Aggregatzustand, Schmelztemperatur,

Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) ausgewählter Stoffe angeben (Luft, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid …);

Die Luft als Gasgemisch und ihre Zusammensetzung

Eigenschaften von Sauerstoff

mit Glimmspanprobe

Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise Teilchen beschreiben (Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, …)

Verbrennung

mit Kalkwasserprobe

Maßnahmen zum Brandschutz planen, durchführen und erklären;

Brandschutz Verknüpfung mit Sicherheitsbelehrung (Umgang mit Feuerlöscher) mit Dokumentation im Klassenbuch(!)

Redoxreaktionen als Sauerstoffübertragung … erklären

Oxidation als Reaktion mit Sauerstoff

Redoxreihe der Metalle (Affinität zu Sauerstoff, z.B. Mg, Zn, Al, Fe, Cu, Ag)

Reduktion als Umkehrung der Oxidation

Redoxreaktion

Anwendungen (z. B. Hochofenprozess, Aluminothermie)

Film „Aluminothermie

„Wer reduziert wen?“

Erklärung mit Hilfe von Energiediagrammen

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Die Schülerinnen und Schüler können 3. Wasser und Wasserstoff

Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise Teilchen beschreiben (… Wasser, Wasserstoff; saure, neutrale, alkalische Lösungen …)

Nachweise für Wasser und Wasserstoff

Film „Explosion der „Hindenburg““

wichtige Eigenschaften und Kombinationen von Eigenschaften (Farbe, Geruch, Aggregatzustand, Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) ausgewählter Stoffe angeben (… Wasser, Wasserstoff …);

Eigenschaften von Wasser Bedeutung des Wassers nach Absprache mit Erdkunde, Biologie

Beispiele für alkalische und saure Lösungen angeben (Natronlauge, Ammoniaklösung, Salzsäure, Kohlensäure, Lösung einer weiteren ausgewählten Säure);

Wässrige Lösungen von Metall- und Nichtmetalloxiden

bei wässrigen Lösungen die Fachausdrücke „sauer“, „alkalisch“, „neutral“ der pH-Skala zuordnen

Saure und alkalische Lösungen, pH-Wert

Salzsäure ist die saure Lösung der Säure Chlorwasserstoff

Experimentelle Hausaufgabe mit Rotkohlsaft und Haushaltsreinigern

die Bedeutung saurer, alkalischer und neutraler Lösungen für Lebewesen erörtern

chemische Reaktionen unter stofflichen und energetischen Aspekten erläutern (… Katalysator)

Synthese von Wasser mit Platin-Katalysator

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Die Schülerinnen und Schüler können 4. Quantitative Beziehungen

Massengesetze anwenden (Gesetz von der Erhaltung der Masse, Gesetz der konstanten Massenverhältnisse

Gesetz von der Erhaltung der Masse

Gesetz der konstanten Massenverhältnisse

ein einfaches quantitatives Experiment durchführen (Ermittlung eines Massenverhältnisses)

Praktikum: Quantitative CuS-Synthese (alternativ: qualitative Kupfersulfid-Synthese (s. Kap. 1)

den Informationsgehalt einer chemischen Formel erläutern (Verhältnisformel …)

Atomhypothese von Dalton

den Aufbau ausgewählter Stoffe darstellen und Teilchenarten zuordnen (Atom, Molekül …)

Chemische Formel

wichtige Größen erläutern (Teilchenmasse, Stoffmenge, molare Masse …)

Atom und Molekül

atomare Masseneinheit

Exponentschreibweise wird in Mathematik erst in Klasse 9 behandelt

Berechnungen durchführen und dabei auf den korrekten Umgang mit Größen und deren Einheiten achten

Atom- und Molekülmasse

Avogadro-Konstante

Stoffmenge und ihre Einheit Mol

molare Masse

… Reaktionsgleichungen als quantitative Beschreibung des Teilchenumsatzes formulieren

Reaktionsgleichungen als quantitative Beschreibung einer Reaktion

Analyse von Wasser

Übungen Aufstellung und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen

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1

Kompetenzen und

Inhalte des

Bildungsplans

Unterrichtsinhalte

Hinweise/Vorschläge für

möglich Vertiefung und

Erweiterung des

Kompetenzerwerbs

Die Schülerinnen und Schüler können

wichtige Eigenschaften und Kombinationen

von Eigenschaften (Farbe, Geruch,

Aggregatzustand, Schmelztemperatur,

Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische

Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten)

ausgewählter Stoffe angeben

(Chlor, Magnesium, Natrium, Natrium-

chlorid, Natriumhydroxid, Magnesiumoxid);

Reaktionsgleichungen als quantitative

Beschreibung des Teilchenumsatzes

formulieren;

bei chemischen Experimenten natur-

wissenschaftliche Arbeitsweisen anwenden

(Erfassung des Problems, Hypothese,

Planung von Lösungswegen, Prognose,

Beobachtung, Deutung und Gesamt-

auswertung, Verifizierung und Falsifizierung)

Alkali-/Erdalkalimetalle

Abgestufte Eigenschaften der Alkalimetalle (Aufbewahrung, Anlaufen,

Schneidbarkeit, Flammenfärbung)

Reaktion mit Sauerstoff zu Oxiden

Reaktion von Lithium, Natrium mit Wasser (keine Verwendung von Kalium)

Verbrennung von Magnesium und Calcium, Löslichkeit

Abgestuftes Verhalten bei der Reaktion mit Wasser

Reaktionsgleichungen aufstellen

YouTube-Video „Braniac Alkali metals“

Analyse des Hydroxids

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Die Schülerinnen und Schüler können

wichtige Eigenschaften und Kombinationen

von Eigenschaften (Farbe, Geruch,

Aggregatzustand, Schmelztemperatur,

Siedetemperatur, Verformbarkeit, elektrische

Leitfähigkeit, Dichte, Löslichkeiten) von

Chlor angeben

Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise

Teilchen beschreiben (Chlorid-Ion)

Halogene

Halogene als Elementgruppe

Reaktionen mit Metallen und mit Wasserstoff

Chlorid-Nachweis

Eigenschaften von Chlorwasserstoff

Bildung von Salzsäure

Differenzierung zwischen Säure und saurer Lösung

insgesamt geringer Umfang an

einzelnen Stoffeigenschaften aber

deutliche Herausarbeitung der

Elementgruppe, Chlor als typischer

Vertreter

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Die Schülerinnen und Schüler können

das Kern-Hülle-Modell von Atomen

(Protonen, Elektronen, Neutronen) und ein

Erklärungsmodell für die energetisch

differenzierte Atomhülle

(Ionisierungsenergie) beschreiben;

den Zusammenhang zwischen Atombau

und Stellung der Atome im PSE erklären

(Ordnungszahl, Protonenanzahl,

Elektronenanzahl, Massenzahl, Valenz-

elektronen, Hauptgruppe, Periode);

an einem Beispiel die Leistungen einer

Forscherpersönlichkeit beschreiben (CURIE).

Atombau und PSE

Geschichte des PSE (Mendelejew, Meyer)

Hauptgruppen (Elementfamilien), Perioden

Stoffeigenschaften und Grenzen des Dalton-Modells

Elektrizität, Radioaktivität (CURIE), Rutherfordscher

Streuversuch

Kern-Hülle-Modell

OZ, Protonen-, Elektronen-, Neutronenzahl

Kugelwolkenmodell

Elektronenverteilung in der Atomhülle (Prinzip der Hundschen Regel,

Lewis-Schreibweise der Atome, Oktettregel)

Kärtchenspiel PSE

Wertigkeitsbegriff

Schalenmodell

Die Schülerinnen und Schüler können

den Aufbau ausgewählter Stoffe darstellen

und Teilchenarten zuordnen(Atom, Molekül,

Ion);

den Informationsgehalt einer chemischen

Formel erläutern (Verhältnisformel,

Molekülformel, Strukturformel);

Bindungstypen

Ionenbindung der Salze

Elektrolyse einer Salzlösung (Ionen)

Leitfähigkeit von Salzlösungen bzw. -schmelze

Ionenbildung durch Elektronenübertragung / Ionengitter

Eigenschaften von Salzen

Versuch: Aluminium + Brom

Elektrolyse einer Zinkbromidlösung

Übung zu Summenformeln von Salzen

Wertigkeit

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erläutern, wie positiv und negativ geladene

Ionen entstehen (Elektronenübergänge,

Edelgasregel);

die Ionenbindung erklären und damit

typische Eigenschaften der Salze

begründen;

Metallische Bindung

Eigenschaften von Metallen (Leitfähigkeiten, Verformbarkeit, Glanz)

Atomrümpfe / Elektronengas

Die Schülerinnen und Schüler können

das Donator-Akzeptor-Prinzip am Beispiel

von Elektronenübergängen

anwenden(Reaktion eines Metalls mit einem

Nichtmetall, Elektrolyse einer Salzlösung);

die Molekülbildung durch

Elektronenpaarbindung unter Anwendung

der Edelgasregel erläutern (bindende und

nichtbindende Elektronenpaare);

Verbindungen nach dem Bindungstyp

ordnen (Elektronenpaarbindung,

Ionenbindung); den räumlichen Bau von

Molekülen mithilfe eines geeigneten

Modells erklären;

Molekülstrukturen mit Sachmodellen

darstellen (Kugel-Stab-Modell,

Kalottenmodell);

Elektronenpaarbindung

Einführung des Molekülbegriffs am Beispiel des Wasserstoffs

Struktur-Molekülformeln in Lewis-Schreibweise

Mehrfachbindungen (O2, N2)

Kohlenstoffmodifikationen (Graphit, Diamant)

Räumlicher Bau von Molekülen, Übungen mit Molekülbaukästen

Versuch: Wasserstoff +

Kaliumpermanganatlösung (in statu

nascendi; molekularer Wasserstoff)

Doppelbindungsregel (P4,S8)

Fullerene (GFS, Bastelmodell)

Bindungswinkel

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polare und unpolare

Elektronenpaarbindungen unterscheiden

(Elektronegativität);

an einem Beispiel die Leistungen einer

Forscherpersönlichkeit beschreiben

(Pauling).

den Zusammenhang zwischen

Molekülstruktur und Dipol-Eigenschaft

herstellen;

zwischenmolekulare Wechselwirkungen

(VAN-DER-WAALS-Wechselwirkungen,

Dipol-Wechselwirkungen) nennen und

erklären.

Polare Atombindung, Elektronegativität (Pauling)

Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

v.d.Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-WW, Wasserstoffbrücken

GFS über Linus Pauling

zwischenmolekulare Wechselwirkungen

(Wasserstoffbrücken) nennen und erklären.

die besonderen Eigenschaften von Wasser

erklären (räumlicher Bau des Wasser-

Moleküls, Wasserstoffbrücken);

Besondere Eigenschaften des Wassers

Aggregatzustand, Oberflächenspannung, Dichteanomalie

Wasser als Lösungsmittel für Salze

GFS Wasser

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Die Schülerinnen und Schüler können

Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise

Teilchen beschreiben (saure, neutrale,

alkalische Lösungen);

Beispiele für alkalische und saure Lösungen

angeben

(Natronlauge, Ammoniaklösung, Salzsäure,

Kohlensäure, Lösung einer weiteren

ausgewählten Säure);das Teilchenmodell zur

Erklärung von Lösungsvorgängen

anwenden;

Säuren und Basen

Saure und alkalische Lösungen aus dem Alltag

Natronlauge, Ammoniaklösung, Salzsäure, Kohlensäure,

Lösung einer weiteren ausgewählten Säure

Nichtmetalloxid + Wasser bzw.

Metalloxid + Wasser

die typischen Teilchen in sauren und

alkalischen

Lösungen nennen (Oxonium-Ionen,

Hydroxid-Ionen);

Reaktionen von Säuren mit Wasser als

Protonenübergang erkennen und erläutern

(Reaktion von Chlorwasserstoff);

wichtige Größen erläutern (Teilchenmasse,

Stoffmenge, molare Masse,

Stoffmengenkonzentration);

Protolysenreaktion (Oxoniumion, Hydroxidion)

Ammoniak + Chlorwasserstoff

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Berechnungen durchführen und dabei auf

denkorrekten Umgang mit Größen und

deren Einheiten achten;

das Donator-Akzeptor-Prinzip am Beispiel

von Protonenübergängen anwenden

(Reaktion von Chlorwasserstoff und einer

weiteren Säure mit Wasser);

Neutralisation

Brönsted Säure-Base-Begriff

Konzentrationsberechnungen von sauren Lösungen

Ein- und mehrprotonige Säuren

(Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure)

Hydrogencarbonat/-sulfat

die Bedeutung saurer, alkalischer und

neutraler Lösungen für Lebewesen erörtern;

wichtige Mineralstoffe und ihre Bedeutung

angeben (Natrium-, Kalium-, Ammonium-

Verbindungen, Chlorid, Sulfat, Phosphat,

Nitrat);

verschiedene Informationsquellen zur

Ermittlung chemischer Daten nutzen;

Säureschutzmantel der Haut, pH-Wert-Abhängigkeit von Enzymen, saurer

Regen, Versäuerung von Boden und Wasser

Säuren und ihre Salze

Recherche

GFS:

Mineralstoffe und ihre Bedeutung im

menschlichen Stoffwechsel

Dünger, Liebig-Fass

Arbeitsblatt zur biologischen

Wertigkeit

Wasser, Halogene/Halogenide

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Kompetenzen und Inhalte

des Bildungsplans Unterrichtsinhalte

Hinweise/Vorschläge für

mögliche Vertiefung und

Erweiterung des

Kompetenzerwerbs

Die Schülerinnen und Schüler können

an einem Beispiel die Leistungen einer

Forscherpersönlichkeit beschreiben

(WÖHLER)

den Aufbau ausgewählter Stoffe darstellen

den Informationsgehalt einer chemischen

Formel erläutern (Verhältnisformel,

Molekülformel, Strukturformel)

die Rolle der Kohlenwasserstoffe als

Energieträger beurteilen

ausgewählte organische Reaktionstypen

nennen und erkennen (Dehydrierung)

die Verwendung ausgewählter organischer

Stoffe in Alltag oder Technik erläutern

(Methan, Ethen)

typische Eigenschaften ausgewählter

organischer Stoffe beschreiben (Alkane, ein

Organische Chemie

Harnstoffsynthese

Abgrenzung der organischen gegenüber den anorganischen

Verbindungen

Organische Chemie = Chemie der Kohlenstoffverbindungen

1. Kohlenwasserstoffe

1.1 Alkane

Homologe Reihe

Vorkommen / Verwendung / Eigenschaften der Alkane

Isomerie und systematische Nomenklatur (Molekülbaukästen)

Verbrennung von Alkanen (Aktivierungsenergie)

Bromierung eines Alkans (radikalische Substitution)

AB:Harnstoffsynthese / Wöhler

Haushaltszucker / Schwefelsäure

GFS: Verbrennungsmotor, Erdöl

(Entstehung, fraktionierte Destillation,

Cracken), FCKW und Ozonloch

Halogenierung im Vergleich (F2, Cl2, Br2, I2)

Computerlerneinheit der ETH Zürich

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Alken)

zwischenmolekulare Wechsel-wirkungen

(VAN-DER-WAALS-Wechselwirkungen) nennen

und erklären

Molekülstrukturen mit Sachmodellen

darstellen (Kugel-Stab-Modell,

Kalottenmodell)

chemische Reaktionen unter stofflichen und

energetischen Aspekten erläutern

(endotherme und exotherme Reaktionen,

Aktivierungsenergie)

Nachweise wichtiger Stoffe beziehungsweise

Teilchen beschreiben (Alken)

das Aufbauprinzip von Makro-molekülen an

einem Beispiel erläutern

an einem ausgewählten Stoff schädliche

Wirkungen auf Luft, Gewässer oder Boden

beurteilen und Gegenmaßnahmen

aufzeigen

den PC für Recherche, Darstellung von

Molekülmodellen und Versuchsauswertung

nutzen

1.2 Alkene

Homologe Reihe

Isomerie (cis/trans-Isomerie)

Ethen (Eigenschaften, Verwendung)

Elektrophile Addition (Nachweis der Doppelbindung mit

Bromwasser)

Polymersiation

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Die Schülerinnen und Schüler können

Änderungen von Stoffeigenschaften

innerhalb einer ausgewählten homologen

Reihe beschreiben (Alkanole)

Molekülstrukturen mit Sachmodellen

darstellen (Kugel-Stab-Modell)

typische Eigenschaften ausgewählter

organischer Stoffe beschreiben (Alkanole,

ein Alkanal, Aceton, Glucose)

den Zusammenhang zwischen

Molekülstruktur und Dipol-Eigenschaft

herstellen;

zwischenmolekulare Wechselwirkungen

(Wasserstoffbrücken) nennen und erklären

die Gefahren des Alkohols als Suchtmittel

erläutern

2. Alkanole

Eigenschaften / Gewinnung von Ethanol

Gesundheitliche Auswirkungen von Alkoholkonsum

Homologe Reihe

Nomenklatur

Struktur (Molekülbaukästen)

Eigenschaften

Mehrwertige Alkohole

Projekte: Bierbrauen, Weinherstellung

Glykol, Glycerin, Sorbit

GFS: Glykol im Wein, Bioethanol

(Superkraftstoff E10)

Alkohol-Teströhrchen

Fehling-Probe

Die Schülerinnen und Schüler können

Redoxreaktionen als Sauerstoffübertragung

oder als Wasserstoffübertragung oder als

Elektronenübergang erklären

die Verwendung ausgewählter organischer

Stoffe in Alltag oder Technik erläutern

3. Aldehyde und Ketone

Oxidation (Oxidationszahlen, Dehydrierung zum Aldehyd bzw. Keton)

Nomenklatur

Eigenschaften / Verwendung

Propanal, Aceton, Glucose

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Stoffe in Alltag oder Technik erläutern

(Ethanol, Aceton)

bei chemischen Experimenten

naturwissenschaftliche Arbeitsweisen

anwenden

(Erfassung des Problems, Hypothese,

Planung von Lösungswegen, Prognose,

Beobachtung, Deutung und

Gesamtauswertung,

Verifizierung und Falsifizierung)

ausgewählte organische Reaktionstypen

nennen und erkennen (Dehydrierung)

verschiedene Informationsquellen zur

Ermittlung chemischer Daten nutzen

Die Schülerinnen und Schüler können

die Verwendung ausgewählter organischer

Stoffe in Alltag oder Technik erläutern

(Essigsäure)

Reaktionen von Säuren mit Wasser als

Protonenübergang erkennen und erläutern

eine Titration zur Konzentrationsermittlung

einer Säure durchführen

ausgewählte organische Reaktionstypen

4. Carbonsäuren

Essigsäure (Eigenschaften, Herstellung)

Homologe Reihe (Nomenklatur, Vorkommen, Eigenschaften)

Titration von Speiseessig (Praktikum)

Exkursion zum Weinessiggut Doktorenhof

in Venningen (Pfalz) oder

Projekt Essigherstellung

GFS: Lebensmittelzusatzstoffe

Projekt: Lebensmittelkonservierung

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Curriculum – Gymnasium Achern Chemie Klasse 10

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nennen und erkennen (Esterbildung als

Kondensationsreaktion)

Kohlenstoffverbindungen mit hilfe

funktioneller Gruppen ordnen

(Zweifachbindung zwischen

Kohlenstoffatomen, Hydroxyl-, Aldehyd-,

Keto-, Carboxyl- und Estergruppe)

Reaktion mit Alkoholen zu Estern (Kondensationsreaktion, Hydrolyse)

Praktikum

GFS: Duft- und Aromastoffe, Fette

Projekt: Seife

Die Schülerinnen und Schüler können

die chemischen Grundlagen für einen

Kohlenstoffkreislauf in der belebten oder

unbelebten Natur darstellen und die Rolle

der nachwachsenden Rohstoffe erläutern

5. Kohlenstoffdioxid, Kohlensäure und ihre Salze

Kohlenstoffdioxid (Eigenschaften, z.B. Löslichkeit)

Kohlensäure und ihre Salze (Hydrogencarbonate, Carbonate)

Wasserhärte

Kohlenstoffkreislauf und nachwachsende Rohstoffe

Titration mit EDTA

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Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (2-stündig)

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Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans

Unterrichtsinhalte

Hinweise/Vorschläge für mögliche Vertiefung und

Erweiterung des Kompetenzerwerbs

Die Schülerinnen und Schüler können

an Beispielen die Bedingungen für die Einstellung eines chemischen Gleichgewichts erklären

das Massenwirkungsgesetz auf homogene Gleichgewichte anwenden

Faktoren nennen, welche die Gleichgewichtseinstellungen bei der Ammoniak-Synthese beeinflussen und mögliche technische Problemlösungen kommentieren;

die gesellschaftliche Bedeutung der Ammoniak-Synthese erläutern; die Leistungen von HABER und BOSCH präsentieren

den pH-Wert über die Autoprotolyse des Wassers erklären.

Säuren und Basen nach BRØNSTED definieren

Säure-Base-Reaktionen durchführen und Reaktionsgleichungen für verschiedene Säure-Base-Gleichgewichte in wässrigen Lösungen

1. Chemische Gleichgewichte

Unvollständige Reaktionen; umkehrbare Reaktionen

Gleichgewichtszustand: Einstellung, dynamisches Gleichgewicht

Prinzip von LE CHATELIER (Beeinflussung der Lage von Gleichgewichten)

Massenwirkungsgesetz: Allgemeine Form

HABER-BOSCH Verfahren: Ammoniaksynthese unter Berücksichtigung der Geschichte, technisch-zivilisatorische Bedeutung

Gleichgewichte in wässrigen Lösungen; Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert

Brønsted-Säure-Base-Theorie

korrespondierende Säure-Base-Paare

Säurestärken; Vergleich der pH-Werte gleich konzentrierter Lösungen von Salz- und Essigsäure

Demonstrationsversuche, z.B. weißes und blaues Kupfersulfat, Bildung und Zerlegung von Ammoniumchlorid

Modellversuch mit Standzylindern und verschieden dicken Glasrohren

Praktikum, z.B. Lernzirkel

Übungen (eventuell auch mit Berechnungen)

Film Bild(n)er der Chemie: Haber - Luft zum Essen; Lernzirkel „Chilesalpeter“

Praktikum: Bestimmung des Säuregehalts von Essig o.Ä. mit Titration

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Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (2-stündig)

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angeben

Indikatoren; Wirkungsweise und Zusammensetzung eines Universal-Indikators

Die Schülerinnen und Schüler können

das Prinzip der Polymerisation auf ein geeignetes Beispiel anwenden;

jeweils ein Experiment zur Herstellung eines Polymerisats und eines Polykondensats durchführen

Kunststoffe typisieren (zum Beispiel mechanische, thermische Eigenschaften, Molekülstruktur, Thermoplaste, Duroplaste, Elaste)

zeigen, wie das Wissen um Struktur und Eigenschaften von Monomeren und Polymeren zur Herstellung verschiedener Werkstoffe genutzt wird

Vorteile und Nachteile bei der Verwendung von Massenkunststoffen erläutern

verschiedene Möglichkeiten der Verwertung von Kunststoffabfällen beschreiben und bewerten

das Prinzip der Polykondensation und Hydrolyse aus dem Leitthema „Moleküle des Lebens“ auf die Bildung von Kunststoffen übertragen

2. Kunststoffe

Prinzipien der Entstehung von Makromolekülen: Polymerisation Polykondensation Polyaddition Eigenschaften und Struktur von Kunststoffen: Thermoplaste, Duroplaste, Elaste und mechanische, thermische Eigenschaften Verwendung von Kunststoffprodukten Vergleich und Bewertung von thermischer, rohstofflicher und werkstofflicher Verwertung Vergleich: Kunststoffe – Naturstoffe

exemplarisch, verschiedene Beispiele

Chemie im Kontext „Kunststoffe im Auto“

z.B. PVC, PE, Polyurethan-Schaum, Kautschuk und Gummi

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Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (2-stündig)

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Die Schülerinnen und Schüler können

Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften von Kohlenhydraten beschreiben; Nachweisreaktionen auf Zucker experimentell durchführen (z.B. Tollens-Probe, GOD-Test)

die Verknüpfung von Monomeren bei Kohlenhydraten darstellen

Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften beschreiben

die Funktionen in Lebewesen beschreiben (Energieträger, Bausubstanz)

ODER

3. Moleküle des Lebens

Glucose und Fructose: Vorkommen, Bedeutung, Eigenschaften, und Nachweis (Tollens, GOD)

Chiralität und asymmetrisches Kohlenstoffatom

Formeln in FISCHER-Projektion,

Ringformeln nach HAWORTH (alpha- und beta-Form)

Glykosidische Bindung

Disaccharide und Polysaccharide

Stärke und Cellulose

Seliwanoff-Nachweis

GFS: Gewinnung von Saccharose aus Zuckerrüben

GFS: Insulin

Die Schülerinnen und Schüler können

Vorkommen und Eigenschaften beschreiben

die Verknüpfung von Monomeren bei Proteinen darstellen; Proteine an ihrer Molekülstruktur erkennen; Proteine mit einfachen Labormethoden nachweisen

Proteine charakterisieren (Molekülstruktur und Eigenschaften, sowie Vorkommen und Bedeutung)

Eigenschaften und Struktur von Aminosäuren

Peptide; Peptidbindung

Aminosäuresequenz, Sekundär-, Tertiärstruktur der Proteine

Vorkommen und Bedeutung der Proteine: Enzyme

Nachweisreaktionen (Biuret- oder Ninhydrin-Reaktion)

Titration von Glycinhydrochlorid (Pufferungskurve zum Nachweis der Zwitterionenstruktur)

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Curriculum – Gymnasium Chemie Kursstufe (2-stündig)

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ODER

Die Schülerinnen und Schüler können

Nukleinsäuren an ihrer Molekülstruktur erkennen

die Funktion von Nukleinsäuren in Lebewesen beschreiben (Informationsträger)

wichtige Bausteine: Ribose, Desoxyribose, Phosphorsäureester, Nucleobasen

Nucleinsäuren, Doppelhelix

Recherche zu WATSON, CRICK, FRANKLIN

Die Schülerinnen und Schüler können

Reaktionsgleichungen für Redoxreaktionen formulieren und den Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe (Oxidation) zuordnen

Redoxreaktionen beschreiben, die der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie dienen

die Bedeutung einer Brennstoffzelle für die zukünftige Energiebereitstellung erläutern

Elektrolysen als erzwungene Redoxreaktionen erklären

4. Elektrische Energie und Chemie

Oxidation, Reduktion

Redox - Reaktionen als Elektronenübertragungsreaktionen

Galvanische Zelle: Räumliche Trennung von Oxidation und Reduktion, Redox – Reihe; Elektrochemisches Gleichgewicht, Standardpotenziale

Wasserstoff – Sauerstoff – Brennstoffzelle

Experimentelle Einführung mit anschließendem Umbau zu einer Galvanischen Zelle durch Kurzschließen (Umkehrung des Stromflusses)

z.B. Daniell – Element

z.B. Elektrolyse von Zinkchlorid – Lösung

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Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans

Unterrichtsinhalte

Hinweise/Vorschläge für mögliche Vertiefung und

Erweiterung des Kompetenzerwerbs

Die Schülerinnen und Schüler können

1. Chemische Energetik

Einführung, Problemstellung

Exotherme, endotherme Reaktionen Energieminimumprinzip

Problematisierung der Triebkraft bzw. Richtung chemischer ReaktionenBeispiele aus Natur und Technik Demonstrationsversuche, z.B. weißes und blaues Kupfersulfat

eine kalorimetrische Messung planen, durchführen und auswerten;

offene, geschlossene und isolierte Systeme definieren

und

chemische Reaktionen unter stofflichen und energetischen Aspekten (exotherm, endotherm, Brennwert, Heizwert) erläutern;

den Satz von der Erhaltung der Energie auf chemische Reaktionen anwenden und Reaktionsenthalpien aus Bildungsenthalpien berechnen;

Kalorimetrie

Messung von Reaktionswärmen (Q): Spezifische Wärmekapazität des Wassers; Wärmekapazität C des Kalorimeters (Praktikum)

Systembegriff, Enthalpie

Offene, geschlossene, abgeschlossene (isolierte) Systeme Reaktionswärme Q

Bildungs- und Reaktionsenthalpien

Reaktionswärme bei konst. Druck ∆rH Berechnungen

Satz von Hess, Berechnungen

Spontane endotherme Reaktionen, Entropie

Entropiebegriff, Reaktionsentropien ∆rS

Neutralisationsreaktion Messwerterfassung

� Kursstufe Biologie: Zellen und Stoffwechsel � Zellen als offene Systeme

Reaktion von Zink mit Salzsäure zur Erarbeitung des Zusammenhangs von Q mit ∆rH , Volumenarbeit

Verbrennungsenthalpie, Neutralisationsenthalpie

Heizwert von Kerzenwachs mit dem

„Getränkedosenkalorimeter

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die Entropie als Maß für die Wahr-

scheinlichkeit eines Zustandes beschreiben;

Änderungen der Entropie bei chemischen Reaktionen abschätzen;

die GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung auf geeignete Beispiele anwenden

(Freie Reaktiosenthalpie);

Freie Reaktionsenthalpie, Gibbs-Helmholtz-Gleichung ∆rG,: Exergonische und endergonische Reaktionen, Berechnungsbeispiele Richtung chemischer Reaktionen. Gültigkeit und Grenzen des Enthalpieminimum-Prinzips

Grenzen der energetischen Betrachtungsweise

Kinetische Hemmung / metastabile Zustände

z.B.: Reaktion von Bariumhydroxid mit Ammoniumthiocyanat, Lösen von Kaliumnitrat etc

Modellbeispiel: Verteilungswahrscheinlichkeit von Teilchen eines Gases

an Beispielen die Grenzen der energetischen Betrachtungsweise aufzeigen (metastabiler Zustand und unvollständig ablaufende Reaktionen).

� Kursstufe Biologie: Grundlegende biologische Prinzipien: Fließgleichgewichte, ATP als Energieüberträger

Knallgasreaktion, Wasserstoffperoxid-

Zersetzung

Die Schülerinnen und Schüler können

umkehrbare Reaktionen und die Einstellung eines chemischen Gleichgewichtes beschreiben

(Veresterung und Ester-Hydrolyse);

2. Chemische Gleichgewichte

Die Behandlung der Reaktionskinetik bietet sich als Einstieg an:

Geschwindigkeit chemischer Reaktionen

Problemstellung Definition, Messmethoden

Beeinflussung der RG

Konzentrationsabhängigkeit ---> Kollisionsmodell, Temperaturabhängigkeit---> RGT-Regel, (Praktikum)

Umkehrbare Reaktionen

Versuchsplanung

z. B.: Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumiodid (Volumetrie) oder Landoldt’scher Zeitversuch

z. B.: Natriumthiosulfat + Salzsäure

Bildung/Thermolyse von Ammonium-chlorid; Reaktion zwischen Silber- und

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ein Modellexperiment zur Gleichgewichtseinstellung durchführen;

die Rolle eines Katalysators für die Gleichgewichtseinstellung erläutern;

das Massenwirkungsgesetz zur quantitativen Beschreibung von homogenen Gleichgewichtsreaktionen anwenden;

das Prinzip von LE CHATELIER zur Beeinflussung von Gleichgewichten anwenden (Änderungen von Konzentrationen, Druck und Temperatur);

Gleichgewichtseinstellung Kennzeichen und Kriterien des dynamischen Gleichgewichts

Katalyse

Eigenschaften und Merkmale von Katalysatoren

Homogene, heterogene Katalyse

Massenwirkungsgesetz Berechnungen von Gleichgewichtskonzentrationen, Gleichgewichtskonstanten

Gleichgewichtsverschiebungen Einfluss von Konzentrations-, Druck- und Temperaturänderungen

Eisen(II)-Ionen und ihre Umkehrung; Bildung und Zerlegung von Zinkbromid

z. B. Messwerterfassung zur Veresterung/ Esterhydrolyse;

Stechheber-Versuch

Simulationen: *Schöpfen-Programm mit Übungen

z.B: Rhodanidgleichgewicht, Stickstoff-dioxid/Distickstofftetroxid-Gleichgewicht

Lernzirkel

die Leistungen von HABER und BOSCH präsentieren;

Faktoren nennen, welche die Gleichgewichtseinstellung bei der Ammoniak-Synthese beeinflussen und mögliche technische Problemlösungen kommentieren;

die gesellschaftliche Bedeutung der Ammoniak-Synthese erläutern.

Ammoniaksynthese nach Haber-Bosch

Historie, Probleme

Anwendung des Prinzips vom kleinsten Zwang

Kompromiss der Reaktionsbedingungen

Stickstoffkreislauf, Probleme der Welternährung, Düngemittel

GFS/ Recherche und Präsentation

Internetrecherche „Chilesalpeter“

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Die Schülerinnen und Schüler können

das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Säure-Base-Reaktionen übertragen;

Säure-Base-Reaktionen mithilfe der Theorie von BRØNSTED beschreiben;

die Gleichgewichtslehre auf Säure-Base-Reaktionen mit Wasser anwenden;

die Autoprotolyse des Wassers erläutern und den pH-Wert definieren;

pH-Werte von Lösungen einprotoniger, starker Säuren und von Hydroxid-Lösungen berechnen;

Säuren und Basen mithilfe der pKS-Werte (Säurestärke) beziehungsweise pKB-Werte (Basenstärke) klassifizieren;

im Näherungsverfahren pH-Werte für Lösungen schwacher Säuren und Basen berechnen;

3. Säure-Base-Gleichgewichte

Die Säure-Base-Theorie

nach BRØNSTED

Säure-Base-Begriff und korrespondierende Säure-Base-Paare Donator-Akzeptor-Prinzip

Autoprotolyse des Wassers und pH-Wert

Ionenprodukt des Wassers

pH-Werte wässriger Lösungen

starke Säuren und Basen (einfache Berechnungen von pH-Werten)

Die Stärke von Säuren und Basen (mit pH-Berechnung)

pKs und pKB-Werte als klassifizierende Größe für die Stärke von Säuren und Basen

pH-Wert-Berechnungen, ausgehend vom MWG (Näherungsverfahren)

vgl. Parallelen in der Elektrochemie

Übungen

Übungsaufgaben zur pH-Berechnung

Interpretieren von Tabellenwerten

Diskussion von Gleichgewichtslagen Übungsaufgaben

Puffersysteme und deren Bedeutung an Beispielen erklären;

Säure-Base-Titrationen zur Konzentrationsbestimmung planen und experimentell durchführen;

die Säure-Base-Theorie auf Indikatoren anwenden.

Pufferlösungen

Pufferwirkung bei Zusatz einer verdünnten Säure bzw. Base

Definition eines Puffersystems

Säure-Base-Titrationen und Indikatoren

Indikatoren als schwache Säuren

Vorstellung der wichtigsten schulrelevanten Indikatoren und ihre Umschlagsbereiche

Konzentrationsermittlung von Säuren und (oder) Basen unter Verwendung geeigneter Indikatoren (Praktikum)

Puffersysteme im Alltag

(z.B. Acetatpuffer Blut)

Messwerterfassung, LF - Titration

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Die Schülerinnen und Schüler können

Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften von Monosacchariden, Disacchariden und Polysacchariden beschreiben (Glucose, Fructose, Maltose, Cellobiose, Saccharose, Stärke, Amylose und Cellulose)

Nachweisreaktionen auf Zucker experimentell durchführen (Tollens-Probe, GOD-Test);

die Monomere biologisch wichtiger Makromoleküle nennen und deren Strukturformeln in Projektionsformeln nach Fischer und Haworth darstellen (D-Isomere, α- und ß -Form);

die glykosidische Bindung erläutern;

die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Aufbau ihrer Moleküle begründen

das Prinzip der Kondensationsreaktion anwenden und die Vielfalt als Ergebnis der Wiederholung einfacher Prozesse begründen;

die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Aufbau ihrer Moleküle begründen

4. Naturstoffe

Kohlenhydrate

Struktur, Eigenschaften, Bedeutung und Verwendung

Monosaccharide

Nachweis wichtiger Monosaccharide (Glucose und Fructose): [GOD-Test,Tollensreaktion]; (Praktikum)

Fischer-Projektion

Chiralität (hier: asymmetrisches Kohlenstoff-Atom) �

Spiegelbildisomerie (Enantiomere / Diastereomere),

Halbacetal: Haworth-Projektion

Übungen zur Umwandlung von Fischer in Haworth-Projektion und umgekehrt

Disaccharide

Eigenschaften, Bedeutung, Verwendung und Nachweis wichtiger Disaccharide

Glykosidische Bindung, Vollacetale, Hydrolyse

Biologie, Kursstufe � Moleküle des Lebens

Resorcin-Probe, Fehling-Probe

Molekülmodelle und Visualisierung am PC: Moleküldatenbanken im Internet,

z.B. mathmol-Datenbank

Optische Aktivität

Untersuchung von Maltose, Saccharose,

Nachweis reduzierender und nicht reduzierender Eigenschaften:

Industrielle Zuckergewinnung

Geschichte des Zuckers

Stevia eine Zuckerersatzpflanze

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Beispiele für die Nutzung nachwachsender Rohstoffe nennen

(Ökobilanzierung);

Polysaccharide

Struktur, Eigenschaften, Bedeutung, Verwendung wichtiger Polysaccharide Stärke und Cellulose Kondensationsreaktion als Aufbauprinzip

Strukturunterschiede

Nachwachsende Rohstoffe und ihre Bedeutung

Stärke und Cellulose als nachwachsende Rohstoffe

Kohlenhydrate in der Küche (evtl. GFS)

Amylose und Cellulose, Nachweis der Bausteine

Cellulose und ihre Bedeutung � Biologie: Stärke als Reservesubstanz, Cellulose als Gerüstsubstanz

Bioalkohol oder Folien aus Stärke

die Primärstruktur eines Peptids aus vorgegebenen Aminosäuren darstellen;

die Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur von Proteinen erläutern;

Denaturierungsvorgänge und deren Bedeutung erklären;

Nachweisreaktionen auf Proteine

experimentell durchführen (Biuret- oder Ninhydrin-Reaktion);

die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Aufbau ihrer Moleküle begründen (Enzyme)

Proteine

L-α -Aminosäuren (AS) als Bausteine Verknüpfung der AS-Bausteine

Peptide und Proteine

Peptidbindung, räumlicher Bau; Vergleich der Bindungsverhältnisse mit der glykosidischen Bindung

Struktur der Proteine

Eigenschaften und Nachweis der Proteine (Biuret-, Ninhydrinrkt)

(Praktikum)

Enzyme

Beispiele biologisch wichtige Funktionsproteine (Enzyme, Peptidhormone)

Biologie, Kursstufe � Struktur und Funktion

Aminosäuren im Alltag

Trennung von AS durch DC;

isoelektrischer Punkt, Messwerterfassung

�Aromaten, elektrophile Substitution

Xanthoproteinprobe, GFS:

Proteine in der Küche (z. B. Gelatine)

Proteine beim Friseur

Enzyme: Bau und Wirkungsweise Beeinflussung der Enzymaktivität Enzymwirkung von Urease

Messwerterfassung

� Biologie, Kursstufe � enzymatische Katalyse

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mithilfe von Modellen den Aufbau der DNA erklären und darstellen (Phosphorsäureester, Desoxyribose-Basenpaarung durch Wasserstoffbrücken);

Vorkommen und Bedeutung der DNA erklären; die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Aufbau ihrer Moleküle begründen

Nucleinsäuren

DNA

Vorkommen und Bedeutung

Desoxyribose, Phosphorsäureester, Nucleotide, Nucleoside, komplementäre Basenpaarung (Wasserstoffbrücken)

� Biologie, Kursstufe � Moleküle des Lebens

Modelle, Animationen und Visualisierung mit interaktiven Moleküldarstellungen, z. B.:

DNA-Tutorial (Maartz)

Watson/Crick

Genetischer Fingerabdruck

Die Schülerinnen und Schüler können

Eigenschaften, Vorkommen und Verwendung von Benzol beschreiben;

Grenzen bisher erarbeiteter Bindungsmodelle angeben und unerwartete Eigenschaften des Benzols aus der besonderen Molekülstruktur erklären

(delokalisierte Elektronen, Mesomerie, KEKULÉ);

am Beispiel des Benzols die mögliche Gesundheitsproblematik einer

5. Aromaten

Erforschung des Benzols

Historie der Aromaten, Eigenschaften, Vorkommen und Verwendung von Benzol

Kekulé und die Benzolformel

Bindungsverhältnisse im Benzolmolekül

Mesomerie und Aromatizität

Besonderheiten und Kriterien des aromatischen Zustandes--> Reaktionsverhalten, Mesomerieenergie: Molekülstruktur und Bindungsverhältnisse

DVD der BASF: „Herr Kekulé, ich kenne Sie nicht“

Formelvielfalt (Kekulés Träume)

Recherche in Gefahrstoffdatenbanken, Zeitungsarchiven Molekülvisualisierungen

Toluol als Benzol-Ersatzsubstanz (z.B. Bromierung von Toluol)

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chemischen Substanz erläutern;

bei Diskussionen um gesundheits-gefährdende Stoffe fachlich fundiert argumentieren (MAK, TRK);

die Bedeutung oder Verwendung weiterer wichtiger Aromaten in Natur, Alltag und Technik beschreiben, sowie die systematischen Namen und die Strukturformeln dieser Aromaten angeben (Phenol, Toluol, Benzaldehyd, Benzoesäure, Styrol, Phenylalanin).

Gesundheitsproblematik, Gefahrstoffverordnungen

TRGS: Gefahrstoffdaten und Gefahrstoff-Kennzeichnungen, AGW und BGW

Wichtige Benzolderivate:

Phenol, Toluol, Benzaldehyd, Benzoesäure, Styrol, Anilin, Phenylalanin ---> Bedeutung bzw. Verwendung

Strukturformeln und systematische Nomenklatur

Eigenschaften und Reaktionen von Phenol

Elektrophile Substitution

Die Schülerinnen und Schüler können

Beispiele für die Bedeutung von Kunststoffen in Alltag und Technik nennen;

den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von Kunststoffen und ihrer Molekülstruktur erläutern (Thermoplaste, Duroplaste, Elaste, STAUDINGERs Theorie der Makromoleküle);

das Prinzip von Kunststoffsynthesen erläutern

(Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition) und die Kenntnisse auf geeignete Beispiele anwenden (Monomer und Polymer, Polyethen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyurethan);

6. Kunststoffe

Kunststoffe-Werkstoffe nach Maß

Untersuchung von Kunststoffeigenschaften

Struktureller Aufbau von Kunststoffen

Thermoplaste, Duroplaste, Elaste: thermische und mechanische Eigenschaften mit Erklärung aus der Molekül- und Ordnungsstruktur; Verarbeitungsmethoden

Die Herstellung von Kunststoffen

(radikalische) Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition, Prinzipien der Monomerenverknüpfung:

Anforderungen an die Monomerstruktur, Unterschiede der Polyreaktionen

Beziehungen zwischen Monomerenauswahl und Eigenschaften der Polymeren

z. B. Babywindeln, ein Kunststoff als Superabsorber mit Saugkraft

Geschichte der Kunststoffe (evtl. GFS)

Chemie im Alltag: Kunststoffe im Auto

Untersuchung von Kunststoffproben und einfache Klassifizierung

vgl. Naturstoffe

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darstellen, wie das Wissen um Struktur und Eigenschaften von Monomeren und Polymeren zur

Herstellung verschiedener Werkstoffe genutzt wird;

Polymere selbst herstellen (Polymerisat, Polykondensat);

die Teilschritte einer Polymerisationsreaktion mit Strukturformeln und Reaktionsgleichungen

beschreiben (radikalische Polymerisation; Startreaktion, Kettenwachstum, Abbruchreaktion);

Lösungsstrategien zur Verwertung von Kunststoffabfällen darstellen (Werkstoffrecycling, Rohstoff-

recycling, energetische Verwertung; Nachhaltigkeit);

Aspekte der Nachhaltigkeit beim Einsatz von Kunststoffen zusammenstellen (PET-Flaschen, Kraftfahrzeugteile).

Reaktionsschritte der radikalischen Polymerisation;

Einfluss von Starterkonzentration, Polymerisationsdauer, Temperatur etc

Wiederverwertung von Kunststoffen

Methoden von Kunststoffrecycling

z. B.: Polymerisation von Styrol, MMA, Polykondensation von Milchsäure,

Herstellung eines Polyamids (Nylon), Polyaddition zur Herstellung eines

Polyurethans (PU-Schaum)

Vulkanisierung

Copolymerisation

Die Schülerinnen und Schüler können

das Donator-Akzeptor-Prinzip auf Reaktionen mit Elektronenübergang anwenden (Oxidation, Reduktion Angabe von Redoxpaaren);

Redox-Reaktionen mithilfe von Oxidationszahlen identifizieren;

7. Elektrochemie

Redoxreaktionen

Redoxreaktionen als Elektronenübergang , Oxidationszahlen, Redoxpaare

Versuchsreihe, Parallelen zu S/B-Reaktionen

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elektrochemische Experimente durchführen und auswerten;

den Aufbau einer galvanischen Zelle beschreiben;

die wesentlichen Prozesse bei Elektrolysen und galvanischen Zellen nennen und beschreiben;

den Zusammenhang zwischen Ionen-Konzentration und messbarer Potenzial-differenz in galvanischen Zellen erläutern;

den Aufbau und die Funktion der Standard-Wasserstoff-Halbzelle erläutern;

die Tabelle der Standardpotenziale zur Vorhersage von elektrochemischen Reaktionen anwenden;

die wesentlichen Prozesse bei Elektrolysen und galvanischen Zellen nennen und beschreiben;

Redoxreaktionen bei Metallen ---> Redoxreihe

Halbzellen – galvanische Zellen

Elektronenübergang als Stromfluss

(Praktikum)

Nernst’sche Modellvorstellung (Lösungstension, Spannung als Differenz von Elektrodengleichgewichten)

Spannungsmessungen

Anwendung der Nernst’schen Vorstellung

Konzentrationselemente

Standardpotenziale

Bezugspunkt: Standard-Wasserstoffhalbzelle

Umgang mit der Tabelle der Standardpotenziale

Elektrolyse

Elektrolyse als zwangsweise Umkehrung galvanischer Vorgänge (ZnBr2)

Zersetzungsspannung: Strom-Spannungskurve

Praktikum

Daniell-Element (Cu/Zn)

Elektrochemische Doppelschicht

Quantitativer Vergleich der Metalle (Potenzialreihe), Praktikum

Nernst’sche Gleichung

Korrosion, Korrosionsschutz

� Standardwasserstoffhalbzelle

Überspannung

Wichtige technische Elektrolysen, Überspannungseffekte: Choralkalielektrolyse,

Aluminiumgewinnung

Kupferraffination (Praktikum)

Galvanisieren (Verkupfern oder Versilbern)

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herkömmliche Stromquellen mit aktuellen und zukunftsweisenden Entwicklungen bei elektrochemischen Stromquellen (Brennstoffzelle) vergleichen;

Möglichkeiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie beschreiben.

Elektrochemische Stromquellen Primär- und Sekundärelemente:

Zink-/Kohle Element (Leclanche)

Brennstoffzelle

Bleiakkumulator

Knopfzellen

Nickel-Cadmium-Akku, NiMH- Akku

evtl. auch CHik: Elektrochemie