Feinplanung 1. HJ 16 Wochen je 3 Stunden = 48 Stunden GK Chemie Von Atomen zu Makromolekülen Chemie im Menschen

Transkript

1 Feinplanung 1. HJ 16 Wochen je 3 Stunden = 48 Stunden GK Chemie Von Atomen zu Makromolekülen Chemie im Menschen Inhalte Elektronenkonfiguration der Haupt- und Nebengruppenelemente Bindungsmodelle räumliche Struktur von Molekülen Polysaccharide: Bausteine, Struktur und Eigenschaften Proteine: Bausteine, Struktur und Eigenschaften Nachweisreaktionen Bedeutung von Biopolymeren Kompetenzerwerb im Themenfeld Die Schülerinnen und Schüler - nehmen eine Einteilung in natürliche und synthetische Polymere vor, - beschreiben die Vielfalt der makromolekularen Stoffe auf der Basis der unterschiedlichen Kombination der Teilchen und deren Wechselwirkung und wenden geeignete Modelle zur Beschreibung des Baus dieser Stoffe an, - begründen die Zuordnung der Stoffe zu Stoffklassen auf der Grundlage von Strukturmerkmalen, - führen sie unter dem Aspekt der Anwendbarkeit (Zusammensetzung von Lebensmitteln, Aminosäuresequenz, Baustoffe der Zelle) spezielle Nachweisreaktionen für die natürlichen Mono- sowie deren Polymere durch, - erkennen die Bedeutung von Biopolymeren. Stundenzahl Thema Inhalte Experimente eig. Bemerkungen 8 Atombau - Atommodelle: Dalton, Rutherford, Bohr Bau der Atomhülle Energieniveau und -schema Orbitalmodell - Elektronenkonfiguration von Hauptgruppenelementen und Nebengruppenelementen - Besetzungsregeln für die Orbitale und Elektronenverteilung in den s-, p-, d-, f-niveaus bzw. Orbitalen, Valenzelektronen - Haupt- und Nebengruppenelemente - Zusammenhang zwischen Bau der Atomhülle und Anordnung im PSE Flammenfärbungen Handspektroskop 1

2 6 Elektronenpaar bindung - die Elektronenpaarbindung LEWIS-Modell und Oktett-Regel EPA-Modell Orbitalmodell (Molekülorbitale) - polarisierte Elektronenpaarbindungen, Elektronegativität - Abschätzung der Polarität - Weitere Bindungen Ionenbildung und Ionenbindung Metallbindung LDE: Mg + O 2 Na + Cl 2 Al + Br 2 6 Bindungen in organischen Stoffen - Hybridisierungen - Anwendung auf aromatische Verbindungen - Mesomeriemodell 2 Intermolekulare Bindungen 12 Kohlenhydrate - Betrachten intermolekularer Kräfte: Van-der-Waals-, Dipol- Kräfte, Wasserstoff-Brücken - Überblick über die Kohlenhydrate - Monosaccharide Glucose, Fructose, optische Aktivität, Nachweisreaktionen - Disaccharide Saccharose, Maltose - Polysaccharide Bausteine, Struktur, Eigenschaften, Nachweis von Stärke - Herkunft und Bedeutung der Kohlenhydrate - Proteine Bedeutung 10 Proteine - Aminosäuren als Bausteine der Proteine (Bau, Einteilung, Eigenschaften, Nachweis) - Kondensation und Hydrolyse - Polypeptide und Proteine Struktur und Eigenschaften 4 - Leistungskontrollen und Klausur Löslichkeitsexp. Viskositätsprüfung Polarimeter- Exp., Fehling, Silberspiegel, Seliwanow, Stärkenachweis LDE: saure Saccharosehydrolyse im Polarimeter Ninhydrinreaktion, Biuret, Xanthoproteinreaktion 2

3 Feinplanung 2. HJ 16 Wochen je 3 Stunden = 48 Stunden GK Chemie Die Welt ist bunt Chemie am Menschen Inhalte Licht und Farbe Vielfalt der Farbmittel, Verwendung und Vorkommen Zusammenhang zwischen Struktur und Farbe Theorie der Farbigkeit Mesomeriemodell ausgewählte natürliche und synthetische Farbmittel Färben von Natur- und Kunstfaser Kunststoffe: Struktur, Eigenschaften und Herstellung Kompetenzerwerb im Themenfeld Die Schülerinnen und Schüler - gewinnen einen Einblick in die Vielfalt der Farbmittel, - unterscheiden Farbmittel und ordnen konkrete Stoffe den Farbmittelklassen zu, - erkunden experimentell die Zusammenhänge zwischen Licht und Farbigkeit, - erläutern mithilfe geeigneter Modelle (z.b. Chromophormodell, Mesomeriemodell) Beziehungen zwischen chemischer Struktur und Farbigkeit, - leiten ausgehend von den Betrachtungen zu Struktur und Eigenschaften der Farbmittel und Faserstoffe Aussagen zu Verwendungsmöglichkeiten der Farbmittel ab, - bearbeiten exemplarisch experimentell Färbeverfahren für Textilien, - Anhand des Färbens und der Herstellung von Farbstoffen arbeiten sie Zusammenhänge zu Nachhaltigkeit und Verantwortung der Chemie für die Erhaltung von Gesundheit und Umwelt heraus, - gewinnen mit einfachen Versuchen Hinweise auf die Struktur und Eigenschaften von künstlichen Polymeren, - ordnen ausgewählte Kunststoffe nach bestimmten Eigenschaften verschiedenen Kunststoffgruppen zu. Stundenzahl Thema Inhalte Experimente eig. Bemerkungen - Zusammenhang zwischen Licht und Farbe 3 Licht und Farbe - Prinzipien der Farbmischung: additiv und subtraktiv LDE: - Farbwahrnehmung durch das Auge Dispersion des Licht 1 Farbmittel - Vielfalt der Farbmittel Farbstoffe und Pigmente 3

4 4 Zusammenwirken von Licht und Materie 9 Zusammenhang zwischen Struktur und Farbe organ. Stoffe 9 Ausgewählte natürliche und synthetische Farbmittel 10 Färben von Natur- und Kunstfasern - Lichtemission und Farbe, - Lichtabsorption und Farbe, - Emissionsspektren der Sonne u.a. glühender Körper, - Fluoreszenz, Phosphoreszenz und Chemolumineszenz - Bau und Bindungsverhältnisse aliphatischer und aromatischer Verbindungen - Einfach-, Mehrfachbindungen - σ- und π- Bindungen - konjugierte Doppelbindungssysteme, - Mesomerie-Modell - Modell eines Farbstoffmoleküls (Chromophor, auxo-, antiauxochrome Gruppen) - Bathochromie - Carbonylfarbstoffe Indigo - Triphenylmethanfarbstoffe Phenolphthalein - Azofarbstoffe - Methylorange - Ausgewählte Natur- und Kunstfasern Struktur, Eigenschaften, Herstellung - Färbeverfahren - Wechselwirkung zwischen Farbstoff- und Fasermolekül Flammenfarben, Handspektroskopie, Exp. zu den Lumineszenzen Herstellung synthetischer Farbstoffe Herstellung pflanzl. Farbstoffauszüge Küpenfärben Beizenfärben Direktfärben 8 Kunststoffe - Ausgewählte Kunststoffe: Struktur, Eigenschaften und Verwendung 4 - Leistungskontrollen und Klausur 4

5 Feinplanung 3. HJ 16 Wochen je 3 Stunden = 48 Stunden GK Chemie Von chemischen Reaktionen zu Wärme und Strom Inhalte 1. Hauptsatz der Thermodynamik Ermittlung der Reaktionswärme Redoxreaktionen Reaktionen mit Elektronenübergängen elektrochemische Spannungsreihe Lokalelement, Korrosion, Korrosionsschutz Galvanisches Element: Batterie, Akkumulator technische Elektrolysen (ein Beispiel) Kompetenzerwerb im Themenfeld Die Schülerinnen und Schüler - beschreiben und erläutern Phänomene der Stoff- und Energieumwandlung bei chemischen Reaktionen und erklären diese Phänomene auf der Grundlage von Teilchen- und Bindungsmodellen, - wenden den 1. Hauptsatz der Thermodynamik auf chemische Reaktionen an und bestimmen Reaktionswärmen experimentell und mathematisch, - erarbeiten die praktische Bedeutung energetischer Betrachtungen chemischer Reaktionen anhand der Heizwerte von Energieträgern und der Brennwerte von Lebensmitteln, - erkennen Redoxreaktionen als Donator-Akzeptor-Reaktionen und entwickeln für ausgewählte Reaktionen Teil- und Gesamtgleichungen, - lernen chemische und technische Grundlagen der Umwandlung von chemischer in elektrische Energie und umgekehrt kennen, - benutzen die elektrochemische Spannungsreihe als Modell, um Redoxreaktionen vorauszusagen und Zellspannungen unter Standardbedingungen zu ermitteln, - erklären die Wirkung elektrochemischer Spannungsquellen und Korrosionsvorgänge und betrachten Vorgänge der Elektrolyse unter Nutzung der FARADAYschen Gesetze quantitativ, - betrachten elektrochemische Prozesse in Technik und Alltag unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit, - erkennen die Problematik zukünftiger Energieversorgung und diskutieren verschiedene Energiekonzepte, - erkennen, beschreiben und bewerten die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der angewandten Chemie für die Sicherung der Energieversorgung Stundenzahl Thema Inhalte Experimente Bemerkungen - innere Energie und Energieumwandlungen Exp. zur Darstellung 2 Energie- - exo- und endotherme Reaktionen von Energieumwand umwandlungen - offene, geschlossene und abgeschlossene Systeme lungen 5

6 6 Enthalpie - Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie - 1. Hauptsatz der Thermodynamik - Satz von HESS - Bestimmung der Reaktionsenthalpie die Kalorimetergleichung experimentelle Bestimmung von Enthalpien 4 Redoxreaktion - Redoxreaktionen als Reaktionen mit Elektronenübergang - Oxidationszahlen und stufen - korrespondierende Redoxpaare - Aufstellen von Redoxgleichungen auf der Grundlage der Teilgleichungen exp. Untersuchung von Redoxreaktionen 4 elektrolytische Leitfähigkeit - echte und potentielle Elektrolyte - elektrolytische und metallische Leitfähigkeit exp. Darstellung der Ionenwanderung 6 Oxolyse und Redoxreihen 6 Elektrochemische Stromerzeugung Galvanische Elemente - Lösungstension - Potentialdifferenz Elektrodenpotential - elektrochemische Doppelschicht - Löslichkeitsreihe bzw. Redoxreihe der Metalle - Standard-Wasserstoff-Elektrode als Bezugselektrode - Standardelektrodenpotentiale elektrochem. Spannungsreihe der Metalle - Zementation elektrochemische Fällung - Voraussagen des Ablaufs von Redoxreaktionen und exp. Prüfung - Aufbau einer galvanischen Zelle Zelldiagramm - Funktion der galvanischen Zelle Elektrodenreaktionen Energieumwandlung - Standardzellspannungen - Primär- und Sekundärelemente Aufbau und Funktion - Brennstoffzellen Solar-Wasserstoff-Technologie exp. Ermittlung einer Redoxreihe aus mind. 4 Metallen - Zementation - Reaktionen unedler Metalle mit Säuren exp. Bestimmung von Standardzellspannungen Bau des Daniell- und des Leclanche-Elem. exp. Darstellung des Bleiakkus 6

7 6 Elektrolyse als erzwungene Redoxreaktion - Ablauf von Redoxvorgängen in Elektrolysezellen - Abscheidungspotential und Zersetzungsspannung - Überspannung - Einfluss des Elektrodenmaterials - Faraday Gesetze und Berechnungen auf ihrer Grundlage Elektrolyse einer CuCl 2 -Lsg. elektrolytische Wasserzersetzung 4 großtechnische Elektrolysen - Kupferraffination - Schmelzflusselektrolyse zur Herstellung von Aluminium - vergleichende Betrachtung 6 Korrosion und Korrosionsschutz - Lokalelemente - Korrosion Säurekorrosion Sauerstoffkorrosion - Korrosionsschutz aktiv, passiv Experimente zur Korrosion 4 - Leistungskontrollen und Klausur 7

8 Feinplanung 4.HJ 10 Wochen je 3 Stunden = 30 Stunden GK Chemie Von der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen zum chemischen Gleichgewicht Inhalte Reaktionsgeschwindigkeit Wirkungsweise von Katalysatoren Merkmale des chemischen Gleichgewichts Prinzip von LE CHATELIER und BRAUN Massenwirkungsgesetz Säure-Base-Theorie von BRÖNSTED Ionenprodukt des Wassers ph-wert Säure-Base-Indikatoren Säure-Base-Titrationen eine ausgewählte technische Synthese Grundprinzipien der technischen Chemie (Gegenstrom-, Rückführungsprinzip) ein Stoffkreislauf Kompetenzerwerb im Themenfeld Die Schülerinnen und Schüler - erkennen, dass viele chemische Reaktionen zu Gleichgewichtszuständen führen können, - nutzen Kenntnisse über die Merkmale und die Beeinflussbarkeit chemischer Gleichgewichte zur Diskussion von Problemen der Durchführung chemischer Reaktionen in der chemischen Industrie, - formulieren mithilfe des Massenwirkungsgesetzes (MWG) quantitative Aussagen zur Lage von Gleichgewichtsreaktionen, - wenden das MWG auf Gasgleichgewichte und Gleichgewichte in wässrigen Lösungen an, - beurteilen unter Nutzung des MWG bedeutende großtechnische Synthesen, wie z. B. das HABER-BOSCH-Verfahren, hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit, - stellen den Zusammenhang von Ionenprodukt des Wassers und ph-wert dar, - berechnen ph-werte, planen selbstständig Säure-Base-Titrationen und führen diese durch, - untersuchen und diskutieren die Bedeutung des ph-wertes in Alltag und Technik. Stundenzahl Thema Inhalte Experimente Bemerkungen Reaktionsgeschwindigkeit - Definition der Reaktionsgeschwindigkeit Praktikum 6 - Einfluss von T, c, p Reaktionsge- und Katalyse - RGT Regel schwindigkeit 8

9 8 Chemisches Gleichgewicht und MWG 12 Gleichgewichte in wässrigen Lösungen - Einfluss von Katalysatoren - Geschwindigkeitsgesetz - unvollständiger und vollständiger Stoffumsatz - umkehrbare Reaktionen - das chemische Gleichgewicht und das Prinzip von Le Chatelier und Braun - das MWG und seine Anwendung auf einfache organische Gleichgewichte - kinetische Herleitung des MWG - Ammoniaksynthese oder Schwefelsäureherstellung - Löslichkeitsgleichgewichte Löslichkeitsprodukt - Säure-Base-Theorie von Brönsted Reaktion mit Protonenübergang korrespondierende Säure-Base-Paare Ampholyte - Autoprotolyse von Wasser Ionenprodukt des Wassers - ph-wert - Stärke von Säuren und Basen - Puffersysteme Bedeutung und phänomenologische Betrachtung - Neutralisation und Indikatoren - Maßanalyse, Titration einwertiger Protolyte Schrödel-LB Chemie heute Estergleichgewicht Fällungsreaktionen als Ionennachweise Essigsäure/Acetat- Puffer Titration 4 - Leistungskontrollen und Klausur 9