Unterrichtsinhalte. Umkehrbare Reaktionen und chemisches Gleichgewicht

Transkript

1 Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans Unterrichtsinhalte Hinweise/Vorschläge für möglich Vertiefung und Erweiterung des Kompetenzerwerbs an Beispielen die Bedingungen für die Einstellung eines chemischen Gleichgewichts erklären (Ester-Gleichgewicht, Ammoniak- Gleichgewicht); das Massenwirkungsgesetz auf homogene Gleichgewichte anwenden; 1. Chemische Gleichgewichte Umkehrbare Reaktionen und chemisches Gleichgewicht Gleichgewichtseinstellung Kennzeichen und Kriterien des dynamischen Gleichgewichts Massenwirkungsgesetz bei homogenen Gleichgewichten Berechnungen von Gleichgewichtskonstanten Beispiel: GG-Einstellung bei Veresterung SV: Stech-Hebe-Versuch oder Streichhölzerspiel aus RAABITS das Prinzip von LE CHATELIER auf verschiedene Gleichgewichtsreaktionen übertragen; die gesellschaftliche Bedeutung der Ammoniak-Synthese erläutern; Faktoren nennen, welche die Gleichgewichtseinstellungen bei der Ammoniak-Synthese beeinflussen und mögliche technische Problemlösungen kommentieren; die Leistungen von HABER und BOSCH präsentieren; Gleichgewichtsverschiebungen Einfluss von Konzentrations-, Druck- und Temperaturänderungen Ammoniaksynthese nach Haber-Bosch Historie, Probleme Anwendung des Prinzips vom kleinsten Zwang Kompromiss der Reaktionsbedingungen (CA STUNDEN) z. B: Rhodanidgleichgewicht, Stickstoffdioxid/Distickstofftetroxid-Gleichgewicht Haber, Clara Immerwahr Recherche und Präsentation Säuren und Basen nach BRØNSTED definieren; 2. Säure-Base-Gleichgewichte Die Säure-Base-Theorie nach BRØNSTED Säure-Base-Begriff und korrespondierende Säure-Base-Paare Donator-Akzeptor-Prinzip Historische Entwicklung des Säure- Base-Begriffs vgl. Parallelen in der Elektrochemie - 1 -

2 Säure-Base-Reaktionen durchführen und Reaktionsgleichungen für verschiedene Säure-Base- Gleichgewichte in wässrigen Lösungen angeben; Verschiedene Säure-Base-Reaktionen als DV oder Praktikum Übungen SV: Herstellung alkalischer und saurer Lösungen, Neutralisation den ph-wert über die Autoprotolyse des Wassers erklären. Autoprotolyse des Wassers und ph-wert Ionenprodukt des Wassers ph-werte wässriger Lösungen starke Säuren und Basen (einfache Berechnungen von ph-werten) Übungsaufgaben zur ph-berechnung Die Stärke von Säuren und Basen (mit ph-berechnung) pk s und pk B -Werte als klassifizierende Größe für die Stärke von Säuren und Basen Interpretieren von Tabellenwerten Übungsaufgaben Säure-Base-Titration Bestimmung der Konzentration einer Brezellauge durch Titration (SV) (CA STUNDEN) Pufferlösungen Puffersysteme im Alltag die drei Naturstoffgruppen Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren an ihrer Molekülstruktur erkennen (Polymere, Monomere); die Funktionen von Kohlenhydraten, Proteinen und Nukleinsäuren in Lebewesen beschreiben (Energieträger, Bausubstanz, Informationsträger); Kohlenhydrate und Proteine mit einfachen Labormethoden nachweisen (Brennprobe, 3. Naturstoffe Kohlenhydrate Chiralität (hier: asymmetrisches Kohlenstoff-Atom) Spiegelbildisomerie Monosaccharide Struktur, Eigenschaften, Bedeutung und Verwendung Fischerprojektion Nachweis wichtiger Monosaccharide (Glucose und Fructose) Brennprobe, GOD- Test, Resorcin-Probe (Seliwanow), Fehling- bzw. Tollensreaktion; (Praktikum) Biologie, Kursstufe Moleküle des Lebens Molekülmodelle Haworth-Projektion Endiol-Tautomerie - 2 -

3 GOD-Test, TOLLENS-Probe, Biuret- oder Ninhydrin- Reaktion); Kohlenhydrate oder Proteine charakterisieren (Molekülstruktur und Eigenschaften, sowie Vorkommen und Bedeutung); die Verknüpfung von Monomeren bei Kohlenhydraten oder Proteinen darstellen. Disaccharide Eigenschaften, Bedeutung, Verwendung und Nachweis wichtiger Disaccharide (z. B Maltose und Saccharose) Polysaccharide Struktur, Eigenschaften, Bedeutung, Verwendung wichtiger Polysaccharide Stärke und Cellulose Kondensationsreaktion als Aufbauprinzip Strukturunterschiede Untersuchung von Maltose, Saccharose, Nachweis reduzierender und nicht reduzierender Eigenschaften; Industrielle Zuckergewinnung, Geschichte des Zuckers Amylose und Cellulose Cellulose und ihre Bedeutung Biologie: Stärke als Reservesubstanz, Cellulose als Gerüstsubstanz die drei Naturstoffgruppen Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren an ihrer Molekülstruktur erkennen (Polymere, Monomere); die Verknüpfung von Monomeren bei Kohlenhydraten oder Proteinen darstellen. (CA STUNDEN) Proteine L-α-Aminosäuren (AS) als Bausteine Verknüpfung der AS-Bausteine Peptide und Proteine Peptidbindung, Struktur der Proteine Eigenschaften und Nachweis der Proteine (Biuret-, Xanthoprotein-, Ninhydrinrkt) (Praktikum) Enzyme Beispiele biologisch wichtige Funktionsproteine (Enzyme, Peptidhormone) (CA STUNDEN) Biologie, Kursstufe Struktur und Funktion Proteine in der Küche, Proteine beim Frisör Enzyme: Bau und Wirkungsweise Beeinflussung der Enzymaktivität Biologie, Kursstufe enzymatische Katalyse - 3 -

4 die drei Naturstoffgruppen Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren an ihrer Molekülstruktur erkennen (Polymere, Monomere); Nucleinsäuren DNA Vorkommen und Bedeutung, Watson/Crick Desoxyribose, Phosphorsäureester, Nucleotide, komplementäre Basenpaarung Codierung der genetischen Information (CA. 4-6 STUNDEN) Biologie, Kursstufe Moleküle des Lebens Modelle, DNA-Modell, DNA-Puzzle Genetischer Fingerabdruck 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; das Prinzip der Polykondensation und Hydrolyse aus dem Leitthema Moleküle des Lebens auf die Bildung von Kunststoffen übertragen; das Prinzip der Polymerisation auf ein geeignetes Beispiel anwenden; jeweils ein Experiment zur Herstellung eines Polymerisats und eines Polykondensats durchführen; Vorteile und Nachteile bei der Verwendung von Massenkunststoffen erläutern; 5. Kunststoffe Kunststoffe Werkstoffe nach Maß Untersuchung von Kunststoffeigenschaften Struktureller Aufbau von Kunststoffen Thermoplaste, Duroplaste, Elaste: thermische und mechanische Eigenschaften mit Erklärung aus der Molekülund Ordnungsstruktur; Herstellung von Kunststoffen Polykondensation und Prinzipien der Monomerenverknüpfung, Prinzipien der Monomerenverknüpfung: Anforderungen an die Monomerstruktur Reaktionsschritte der radikalischen Polymerisation Umweltaspekte Untersuchung von Kunststoffproben und einfache Klassifizierung Definition Kunststoffe Herstellung eines Polyamids (Nylon), z. B.: Praktikum Polymerisation von Styrol, Herstellung von Plexiglas Kautschuk und Gummi; Vulkanisierung - 4 -

5 verschiedene Möglichkeiten der Verwertung von Kunststoffabfällen beschreiben und bewerten (Werkstoffrecycling, Rohstoffrecycling, energetische Verwertung, Nachhaltigkeit) 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 (Galvanische Zellen, Brennstoffzelle); Elektrolysen als erzwungene Redoxreaktionen erklären; Wiederverwertung von Kunststoffen Methoden von Kunststoffrecycling (CA STUNDEN) 6. Elektrochemie Redoxreaktionen Redoxreaktionen als Elektronenübergang,Oxidationszahlen, Redoxpaare Redoxreaktionen bei Metallen ---> Redoxreihe ( Fällungsreihe ) (Praktikum) Halbzellen galvanische Zellen Elektronenübergang als Stromfluss (Praktikum) Elektrolyse Elektrolyse von ZnI 2 als erzwungene Redoxreaktion Film Plastic Planet Versuchsreihe, Herausarbeiten der Gemeinsamkeiten und Parallelen zu S/B-Reaktionen Konzeption einer Versuchsanordnung und experimentelle Verifizierung Spannung als Voraussetzung für Strom 2 Metalle (Cu/Zn) in Wasser Nernst sche Modellvorstellung Spannungsreihe: Quantitativer Vergleich der Metalle erfordert eine identische Anordnung und einen Bezugspunkt Halbzellen, Standardwasserstoffhalbzelle Standardpotenziale die Bedeutung einer Brennstoffzelle für die zukünftige Energiebereitstellung Elektrochemische Stromquellen Primär- und Sekundärelemente: Zink-/Kohle Element (Leclanche) Bleiakkumulator Praktikum Brennstoffzelle Kupferraffination (Praktikum) Galvanisieren (Verkupfern oder Versilbern) Knopfzellen Nickel-Cadmium-Akku, NiMH- Akku Korrosion, Korrosionsschutz (CA STUNDEN) - 5 -

6 Nach dem Abi (nicht mehr im Bildungsplan) Waschmittel und Tenside Seife als Beispiel für klassisches Tensid Eigenschaften und Waschwirkung von Seife Moderne Tenside: Anionische, Kationische Inhaltsstoffe von Waschmitteln Praktikum: Seifensieden Praktikum Inhaltsstoffe von Waschmitteln - 6 -