Curriculum Chemie Klasse 8

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1 1. Stoffe und ihre Eigenschaften Curriculum Chemie Klasse 8 Stoffeigenschaften: Farbe, Geruch, Verformbarkeit, Dichte, Löslichkeit, elektrische Leitfähigkeit Aggregatzustand, Schmelztemperatur und Siedetemperatur Teilchenmodell: Aggregatzustände, Diffusions- und Lösungsvorgänge Einführung ins Praktikum: Umgang mit Laborgeräten, Sicherheitsmaßnahmen, naturwissenschaftliche Arbeitsweisen Experimente zu Stoffeigenschaften W: Modelle Stoffgruppen: Metalle: Eisen, Kupfer, Silber, Nichtmetalle Gemische: Reinstoff, Stoffgemisch Homogene, heterogene Gemische: Lösung, Suspension, Emulsion, 2. Chemische Reaktionen Chemische Reaktionen: Synthese und Analyse von Stoffen Element und Verbindung Reaktionsschemata (Wortgleichungen) Energie bei chemischen Reaktionen: Exotherme und endotherme Reaktion Aktivierungsenergie Katalysator Energiediagramm einer chemischen Reaktion 3. Quantitative Beziehungen 1 Atommodell von Dalton: Atome und kleinste Teilchen Elementsymbole Periodensystem der Elemente Atomare Masseneinheit, Atommasse Moleküle und Formeleinheiten Molekülformeln und Verhältnisformeln Reaktionsgleichungen Massengesetze: Gesetz von der Erhaltung der Masse Gesetz von den konstanten Massenverhältnissen Berzelius Informationsquellen zur Ermittlung chemischer Daten Praktikum: quantitatives Experiment Erste Berechnungen

2 4. Reaktionen mit Sauerstoff Luft: Zusammensetzung: Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, Eigenschaften von Sauerstoff Nachweis von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid Reaktionen: Oxidation, Reduktion und Redoxreaktion Brandschutz Chemische Fachsprache und Alltagsphänomene 5. Wasser und Wasserstoff Wasser: Eigenschaften und Nachweis Analyse und Synthese Schädigende Wirkung eines Stoffes auf die Luft, Gewässer oder Boden an einem Beispiel, Gegenmaßnahmen Wässrige Lösungen: Saure, neutrale und alkalische Lösungen Indikatoren: Bromthymolblau, Lackmus, Phenolphthalein, Universalindikator ph-skala Wasserstoff: Eigenschaften und Nachweis Wasserstoff als Energieträger 6. Alkalimetalle Wichtige Eigenschaften der Alkalimetalle am Beispiel von Natrium Elementfamilie der Alkalimetalle Alkalimetallhydroxide am Beispiel von Natriumhydroxid Alkalische Lösungen am Beispiel von Natronlauge Flammenfärbung 7. Halogene Wichtige Eigenschaften der Halogene am Beispiel von Chlor Natriumchlorid Chlorwasserstoff und Salzsäure

3 Curriculum Chemie Klasse 9 1. Aufbau von Atomen Kern-Hülle-Modell: Protonen, Neutronen, Elektronen Modell des Atomkerns Modell der Atomhülle: Schalenmodell, Ionisierungsenergien Atombau und PSE Rutherford, Curie W: Orbitalmodell 2. Salze und Ionenbindung Anionen und Kationen Entstehung von Anionen und Kationen: Elektronenübergänge, Edelgasregel Ionenbindung, Ionengitter Typische Eigenschaften von Ionenverbindungen Elektrolyse Redoxreaktion als Elektronenübertragungsreaktion, Donator- Akzeptor-Prinzip am Beispiel von Elektronenübergängen Edle und unedle Metalle 3. Moleküle und Elektronenpaarbindung Entstehung von Molekülen durch Elektronenpaarbindung Lewis-Formel, Oktettregel, bindende und nichtbindende Elektronenpaare Elektronenpaarabstoßungs-Modell: räumlicher Bau von Molekülen Elektronegativität Unpolare, schwach polare, polare und stark polare Elektronenpaarbindungen Dipol-Moleküle Zwischenmolekulare Kräfte: van-der-waals- Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindungen Hydratisierung Kugel-Stab-Modell, Kalottenmodell PC für Modelle Pauling 4. Quantitative Beziehungen 2 Stoffmenge, molare Masse Satz von Avogadro, molares Volumen Stöchiometrische Berechnungen 5. Protonenübertragungsreaktionen Brönsted-Säuren, Bildung von sauren Lösungen, Oxonium-Ionen Beispiele von sauren Lösungen: Salzsäure,

4 Nachweis von Chlorid-Ionen Brönsted-Basen, Bildung von alkalischen Lösungen, Hydroxid-Ionen Beispiele von alkalischen Lösungen: Natronlauge, Ammoniak-Lösung Brönsted-Säure-Base-Reaktionen, Donator- Akzeptor-Prinzip am Beispiel von Protonenübergängen Neutralisation Titration zur Konzentrationsbestimmung einer Säure Wichtige Mineralstoffe und ihre Bedeutung: Natriumverbindungen, Kaliumverbindungen, Ammoniumverbindungen, Chloride, Sulfate, Phosphate, Nitrate Praktikum: Titration Liebig

5 1. Erdöl und einfache Kohlenwasserstoffe Curriculum Chemie Klasse 10 Alkane: Methan: Eigenschaften und Verwendung Stoffklasse der Alkane Kohlenstoff als Energieträger Alkene: Ethen als Vertreter der Stoffklasse der Alkene, funktionelle Gruppe: Zweifachbindung, Verwendung von Ethen Nachweis von Alkenen Aufbau von Makromolekülen an einem Beispiel Wiederverwertung eines Stoffes Wöhler Erdgas, Erdöl PC für Recherche Polyethen Bedeutung der Wissenschaft Chemie und der chemischen Industrie für eine nachhaltige Entwicklung 2. Alkohole, Aldehyde und Ketone Alkohole: Ethanol: Eigenschaften und Verwendung Stoffklasse der Alkanole, Hydroxylgruppe Änderung von Stoffeigenschaften innerhalb einer homologen Reihe Aldehyde und Ketone: Oxidation von Alkoholen zu Aldehyden bzw. Ketonen, Dehydrierung, Redoxreaktion als Wasserstoffübertragungsreaktion Ethanal als Vertreter der Stoffklasse der Aldehyde, Aldehydgruppe Glucose Aceton als Vertreter der Stoffklasse der Ketone, Ketogruppe, Verwendung von Aceton Gefahren von Alkohol als Suchtmittel Praktikum: Oxidation von Alkoholen W: Oxidationszahlen : Nachweisreaktionen 3. Carbonsäuren und Ester Carbonsäuren: Essigsäure: Eigenschaften und Verwendung Stoffklasse der Alkansäuren, Carboxylgruppe Ester und Fette: Stoffklasse der Ester, Estergruppe Estersynthese, Kondensationsreaktion Essig Praktikum: Titration Organische Säuren in Lebensmitteln Praktikum: Estersynthese W: Fette W: Seife 4. Anorganische Kohlenstoffverbindungen Kohlensäure und ihre Salze Kohlenstoffkreislauf Nachwachsende Rohstoffe

6 1. Chemische Energetik Curriculum Chemie Kursstufe 2010/ stündig (Profil- und Neigungskurs) Offene, geschlossene und isolierte Systeme Exotherme und endotherme Reaktionen Reaktionsenthalpie Kalorimetrische Messungen Bildungs- und Reaktionsenthalpie Satz von der Erhaltung der Energie Satz von Hess Verbrennungsenthalpie / Heizwert / Brennwert Entropie als Maß für die Wahrscheinlichkeit eines Zustands Berechnungen mit der Gibbs-Helmholtz- Gleichung und Interpretation des Ergebnisses (freie Reaktionsenthalpie) Grenzen der energetischen Betrachtungsweise Praktikum: Experimentelle Bestimmung einer Reaktionsenthalpie, z.b. Neutralisationsenthalpie, Verbrennungsenthalpie 2. Chemische Gleichgewichte Gleichgewichtseinstellung, chemisches Gleichgewicht als dynamisches Gleichgewicht Abhängigkeit des chemischen Gleichgewichts von Temperatur, Druck und Konzentration, Prinzip von Le Chatelier Einfluss des Katalysators Berechnungen mit dem Massenwirkungsgesetz für homogene Gleichgewichtsreaktionen Großtechnische Ammoniaksynthese (Haber- Bosch-Verfahren), technische Problemstellungen, gesellschaftliche Bedeutung Modellvorstellungen, Modellexperimente Praktikum: Messwerterfassung zum chemischen Gleichgewicht, z.b. Veresterung und Esterhydrolyse 3. Säure-Base-Gleichgewichte Säure-Base-Reaktionen in wässriger Lösung als Gleichgewichtsreaktionen Brönsted-Säure-Base-Theorie, Protonendonator, -akzeptor pk S -Wert und pk B -Wert als Maß für die Säure- bzw. Basenstärke Autoprotolyse von Wasser, Ionenprodukt des Wassers, quantitative Deutung des ph-

7 Werts Berechnung des ph-werts wässriger Lösungen von einprotonigen starken Säuren und Hydroxidlösungen Näherungsweises Berechnen von ph- Werten wässriger Lösungen schwacher Säuren Indikatoren Bedeutung und Wirkungweise von Puffersystemen Säure-Base-Titration Praktikum: Konzentrationsbestimmung durch Säure-Base-Titration 4. Naturstoffe Allgemein: Chiralität, asymmetrisch substituiertes Kohlenstoffatom Fischer-Projektion a) Kohlenhydrate Monosaccharide: D-Glucose, D-Fructose, α- und β-form Glykosidische Bindung Haworth-Projektion Nachweisreaktionen Disaccharide: Saccharose, Maltose, Cellobiose Polysaccharide: Stärke und Cellulose b) Aminosäuren und Proteine L-Aminosäuren als Bausteine der Proteine Nachweis von Aminosäuren Peptidbindung Struktur der Proteine: Primärstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur, Quartärstruktur Nachweis von Proteinen Chromatographie Biologische Bedeutung von Proteinen, Enzyme Fischer Praktikum: GOD-Test, Tollens-Probe : Fehling-Probe : reduzierende und nichtreduzierende Disaccharide W: Stärke-Nachweis : Polysaccharide Praktikum: Ninhydrin-Reaktion Praktikum: Biuretreaktion Praktikum: Chromatographie c) Nukleinsäuren Aufbau der DNA Vorkommen und Bedeutung der DNA 5. Aromaten Eigenschaften, Vorkommen und Verwendung von Benzol Gesundheitsgefährdung durch Chemikalien und vorbeugendes Gefahrstoffrecht Struktur und besondere Eigenschaften, Kekulé

8 delokalisierte Elektronen, Mesomeriestabilisierung Reaktionen von Aromaten Weitere wichtige Aromaten: Toluol, Styrol, Phenol, Benzaldehyd, Benzoesäure, Phenylalanin W: Orbitalmodell 6. Kunststoffe Bedeutung von Kunststoffen in Alltag und Technik Klassifizierung nach Eigenschaften: Thermoplaste, Duroplaste, Elaste Struktur und Eigenschaften Prinzip wichtiger Kunststoffsynthesen: Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition Reaktionsmechanismus der radikalischen Polymerisation Beispiele: Polyethen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyamid, Polyurethan, PET, Polycarbonat Kunststoffe als Werkstoffe nach Maß Verwertung von Kunststoffen, Nachhaltigkeit Staudinger Praktikum: Herstellung von Kunststoffen 7. Elektrochemie Redoxreaktionen: Elektronendonator, - akzeptor Beschreibung von Redoxreaktionen mit Oxidationszahlen Galvanische Zelle (Aufbau, Prozesse) Standardelektrodenpotenziale und ihre Messung, Aufbau der Standardwasserstoffhalbzelle Berechnungen mit Standardelektrodenpotenzialen, Vorhersage von Redoxreaktionen Zusammenhang zwischen Konzentration der Ionen und Elektrodenpotenzial (ohne Berechnung) Elektrolyse als erzwungene Redoxreaktion Galvanische Zelle und Elektrolysezelle im Vergleich Herkömmliche und neuere elektrochemische Energiequellen (Brennstoffzelle, Batterien und Akkumulatoren) Praktikum: Messung von Standardelektrodenpotenzialen W: Nernstsche Gleichung Praktikum

9 1. Moleküle des Lebens Curriculum Chemie Kursstufe 2010/ stündig (Profil- und Neigungskurs) Allgemein: Chiralität, asymmetrisch substituiertes Kohlenstoffatom Fischer-Projektion a) Kohlenhydrate Monosaccharide : D-Glucose, D- Fructose, Haworth-Projektion Nachweisreaktionen Disaccharide: Saccharose, Maltose, Cellobiose Polysaccharide: Stärke und Cellulose b) Aminosäuren und Proteine L-Aminosäuren als Bausteine der Proteine Nachweis von Aminosäuren Peptidbindung Struktur der Proteine: Primärstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur, Quartärstruktur Nachweis von Proteinen Biologische Bedeutung von Proteinen Fischer Praktikum: GOD-Test, Tollens-Probe : Fehling-Probe : reduzierende und nichtreduzierende Disaccharide W: Stärke-Nachweis : Polysaccharide Praktikum: Ninhydrin-Reaktion Praktikum: Biuretreaktion c) Nukleinsäuren Aufbau der DNA Vorkommen und Bedeutung der DNA 2. Kunststoffe Bedeutung von Kunststoffen in Alltag und Technik Klassifizierung nach Eigenschaften: Thermoplaste, Duroplaste, Elaste Struktur und Eigenschaften Prinzip wichtiger Kunststoffsynthesen: Polymerisation, Polykondensation Kunststoffe als Werkstoffe nach Maß Verwertung von Kunststoffen, Nachhaltigkeit Staudinger Praktikum: Herstellung von Kunststoffen 3. Chemische Gleichgewichte Gleichgewichtseinstellung, chemisches Modellvorstellungen, Modellexperimente

10 Gleichgewicht als dynamisches Gleichgewicht Abhängigkeit des chemischen Gleichgewichts von Temperatur, Druck und Konzentration, Prinzip von Le Chatelier Einfluss des Katalysators Berechnungen mit dem Massenwirkungsgesetz für homogene Gleichgewichtsreaktionen Großtechnische Ammoniaksynthese (Haber-Bosch-Verfahren), technische Problemstellungen, gesellschaftliche Bedeutung : Messwerterfassung zum chemischen Gleichgewicht, z.b. Veresterung und Esterhydrolyse Säure-Base-Reaktionen in wässriger Lösung als Gleichgewichtsreaktionen Brönsted-Säure-Base-Theorie, Protonendonator, -akzeptor Autoprotolyse von Wasser, Ionenprodukt des Wassers, quantitative Deutung des ph-werts Praktikum 4. Elektrochemie Redoxreaktionen: Elektronendonator, - akzeptor Beschreibung von Redoxreaktionen mit Oxidationszahlen Galvanische Zelle (Aufbau, Prozesse) Standardelektrodenpotenziale und ihre Messung, Aufbau der Standardwasserstoffhalbzelle Berechnungen mit Standardelektrodenpotenzialen, Vorhersage von Redoxreaktionen Elektrolyse als erzwungene Redoxreaktion Galvanische Zelle und Elektrolysezelle im Vergleich Herkömmliche und neuere elektrochemische Energiequellen (Brennstoffzelle, Batterien und Akkumulatoren) Praktikum: Messung von Standardelektrodenpotenzialen Praktikum