Die ersten Chemiestunden. Stoffe, Teilchenvorstellung

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Edith Melsbach
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1 Chemie Bildungsstandards Klasse 10- Schulcurriculum Vorbemerkungen: Der Chemieunterricht beginnt in der 8. Klasse. Da nach nur einem Jahr Unterricht am Ende der Klasse 8 keine Vergleichsarbeiten stattfinden, gibt es nur ein Schulcurriculum, das die Jahrgangsstufen 8 bis 10 umfasst. Bei den einzelnen Kapiteln ist angegeben, welche Kompetenzen und Inhalte hier in erster Linie eine Rolle spielen. Natürlich werden im Chemieunterricht immer alle Kompetenzen und Inhalte zu berücksichtigen sein. Bezug zu den vorgegebenen Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler können wichtige Eigenschaften von Stoffen angeben und experimentell ermitteln mit Laborgeräten fachmännisch umgehen ein sinnvolles Ordnungsschema zur Einteilung der Stoffe erstellen unter Beachtung der Sicherheitsmaßnahmen einfache Experimente durchführen, beschreiben und auswerten Inhalte Die ersten Chemiestunden Einstieg in ein neues Fach Die chemische Reaktion (Entstehung neuer Stoffe mit neuen Eigenschaften) Stoffe, Teilchenvorstellung Abgrenzung: Stoffgemische Reinstoffe Stoffeigenschaften (z. B. Löslichkeit, Härte, Dichte, spezifische elektrische Leitfähigkeit, spezifische Wärmeleitfähgkeit, Biegsamkeit, Farbe, Schmelzpunkt, Siedepunkt) Trennverfahren, die auf den unterschiedlichen Stoffeigenschaften beruhen Teilchenvorstellung Diffusion Aggregatzustände und ihre Übergänge Umsetzungsimpulse Alchemie Herstellung von Gold etc. Chemie ist keine Zauberei! Chemische Reaktionen mit Wortgleichungen Einführung in praktische Arbeitsweisen Kennen lernen von Laborgeräten in der Chemie Kochsalzgewinnung aus Steinsalz (Hall, Heller ) Kaffeepulver und Löskaffee Gewinnung von natürlichen Aromastoffen oder Essenzen Einführung von einfachen Modellen: Kugeln als Teilchen (kleinste Teilchen der Stoffe) Mischungsversuche mit Holzkugeln

2 das Teilchenmodell zur Erklärung von Aggregatzuständen anwenden Abgrenzung: Verbindungen - Elemente Metalle unterschiedlicher Größe und Farbe Erstellen eines Siedediagramms bzw. Auswertung von Siedediagrammen Reaktionen mit Silbersulfid, Silberoxid Herstellung von Metallsulfiden und -oxiden den Aufbau ausgewählter Stoffe darstellen und Teilchenarten zuordnen (Atome, Elemente, Bausteine) das Kern-Hülle-Modell von Atomen (Protonen, Elektronen, Neutronen) und ein Erklärungsmodell für die energetisch differenzierte Atomhülle beschreiben den Zusammenhang zwischen Atombau und Stellung im PSE erklären (Ordnungszahl, Protonenzahl, Elektronenzahl, Massenzahl, Valenzelektronen, Hauptgruppe, Periode) Metalle als Beispiele für Elemente Atome Einführung von chemischen Symbolen (z.b Fe steht für ein Atom) Das Periodensystem und die Grundlagen der chemischen Bindung Atome und ihr Aufbau Atommasse, die Einheit 1 u Edelgasregel Ionen und Ionenbindung Metallbindung Elektronenpaarbindung Moleküle Steckbriefe als Referate oder GFS Unterschiede, Gemeinsamkeiten Bedeutung in der Gesellschaft, in der Geschichte (Legierungen, Schmuck, Flugzeug, Raumfahrt ) z.b. Gruppenpuzzle, siehe Raabits-Verlag, Modelle: Kern-Hülle- Modell Energiestufenmodell der Atomhülle Edelgase Kugelwolken Bindende und nicht bindende Elektronenpaare Strukturformeln, einfache

3 die Molekülbindung durch Elektronenpaarbindung unter Anwendung der Edelgasregel erläutern, dadurch Molekülformeln erstellen Molekülformeln Moleküle (CO 2, H 2 O ) Reaktionsschemata als qualitative und als quantitative Beschreibung des Teilchenumsatzes formulieren ein einfaches quantitatives Experiment durchführen den Informationsgehalt von chemischen Formeln erläutern chemische Reaktionen unter energetischen Aspekten erläutern Nachweise wichtiger Stoffe beschreiben Maßnahmen zum Brandschutz planen, durchführen und erklären Redoxreaktionen als Sauerstoffübertragung erklären Luft Sauerstoff- Verbrennung Zusammensetzung der Luft Sauerstoff Eigenschaften,( Gewinnung von reinem Sauerstoff) Oxide Redoxbegriff Redoxreihe Reaktionsbetrachtung: exotherm, endotherm Aktivierungsenergie Katalysator Brandentstehung Brandbekämpfung Die Formelschreibweise der Chemie Reaktionsgleichungen mit chemischen Symbolen Zusammensetzung der Luft aus Internet, Lexika Stoff, der die Verbrennung unterhält Nachweis von O 2, Umgang mit Gasflaschen Nachweis von CO 2 Schülerversuche mit Metallpulver (Oberflächenproblem) Sauerstoffaufnahme-abgabe Diagramme Aktivierungsenergie Katalysatoren Verhalten im Brandfall Feuerwehr Besuch bei der Feuerwehr Gesetz von der Erhaltung der Masse Gesetz von den konstanten Massenverhältnissen

4 den Informationsgehalt einer chemischen Formel erläutern die Bedeutung des Wasserstoffs als Energieträger erläutern die Bedeutung von sauren, alkalischen und neutralen Lösungen für Lebewesen erörtern Stoffmengen Wasser - Wasserstoff Wasser eine bekannte chemische Verbindung: H 2 O Wasserstoff Der zweite Baustein von Wasser Eigenschaften (Dichte, Luftschiff) Gewinnung Saure, alkalische und neutrale Lösungen einfache stöchiometrische Rechnungen Satz von Avogadro molare Masse Bedeutung für das Leben Mineralwasser, Trinkwasser, Heilwasser (Ensinger, Fontanis) ph-skala Versuche mit Indikatoren und bekannten Lösungen (Essig, Lauge, Waschmittel, Fruchtsäfte) Natürlicher Säureschutz der Haut, ph-wert des Blutes (Hyperventilation: Blut wird leicht alkalisch, O 2 - Abgabeproblem) Wiederholung: Element- Verbindung Nachweis von Wasser Nachweis Bedeutung in der Raumfahrt: Knallgasrektion Bedeutung als alltäglicher Energieträger (Brennstoffzelle; Kraftwerk) Beispiele für Elementgruppen Alkali-Erdalkalimetalle und Halogene Wichtige Stoffe: NaCl, Salzlagerstätten NaOH, Natronlauge, HCl, Salzsäure Schülerübungen: Nachweis von Alkali- Erdalkalimetallverbindungen über die Flammenfärbung und von Halogeniden durch

5 Wiederholung und Vertiefung der chemischen Bindung Reaktion mit Silbernitrat polare und unpolare Elektronenpaarbindungen unterscheiden (EN) Unpolare Moleküle und Ionenbindung als Extremfälle EN-Wert EN-Unterschiede Polare Atombindung Molekülgeometrie polare, unpolare Moleküle Anziehungskräfte zwischen den kleinsten Teilchen: Van der Waals-Kräfte Kräfte zwischen Dipolmolekülen (Sonderfall H-Brücken) Kräfte zwischen Ionen Beschreibung der Metallbindung durch Atomrümpfe und Elektronengas Hydrathülle bei Salzen Siedepunktsunterschiede von H 2 O - H 2 S etc. Wässrige Lösungen Kristallwasser Natronlauge, Ammoniaklösung. Salzsäure, Kohlensäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure. Säure Base Reaktionen als Protonenübergang Säuren saure Lösungen Basen-alkalische Lösungen Neutralisationsreaktion Säure Base- Titration Stoffmengenkonzentration Redoxreaktionen als Elektronenübergang Oxidation als Elektronenabgabe Reduktion als Elektronenaufnahme Oxidationszahlen in einfachen Fällen Stickstoffverbindungen Die Behandlung der Stickstoffverbindungen

6 Ammoniak Stickstoffoxide und Salpetersäure Nitrate bietet die Gelegenheit, die Kenntnisse über Säure-Base- Reaktionen und Redoxreaktionen anzuwenden. Kohlenwasserstoffverbindungen Alkane Struktur und Eigenschaften van-der-waals-kräfte Strukturisomerie und Nomenklatur Einfache Beispiele Alkene Halogenierung von Alkanen als Substitution und von Alkenen als Addition (ohne Mechanismus) Je ein Beispiel Alkohole Vorkommen, Eigenschaften und Struktur Wasserstoffbrücken Oxidationsprodukte von Alkoholen Aldehyde, Ketone Eigenschaften und Struktur an geeigneten Beispielen Erdöl und Erdgas Entstehung und Bedeutung Destillation von Rohöl Kohlenwasserstoffe als Treib-, Heiz- und Schmierstoffe Crackbenzin, Octanzahl Problematik der halogenierten Kohlenwasserstoffe Gärung, "vis vitalis" Wöhler ( ) Gefahren des Alkoholmissbrauchs Verkehrserziehung Formaldehyd, Acrolein, Glucose Nachweisreaktionen Gesundheitliche Aspekte Carbonsäuren, Ester, Fette Alkansäuren als weitere Oxidationsprodukte von Alkoholen Überblick: Die Oxidationsreihe Alkan Alkanol Alkanal Carbonsäure (mit den entscheidenden Oxidationszahlen) Organische Säuren als natürliche Bestandteile von Lebensmitteln Milchsäure, Weinsäure, Oxalsäure, Zitronensäure Einfache Untersuchungsmethoden Organische Säuren als Lebensmittelzusatzstoffe Kennzeichnung E-Nummern Eigenschaften und Struktur am Beispiel der Essigsäure Praktikum: Herstellung eines Obst- oder Weinessigs Essig Projekt: Vom Apfel zum Obstessig Schülerübungen Praktikum: Fällungen, ph- Messungen, Bestimmung des Gesamtsäuregehalts in Milchprodukten und Säften durch Titration; Bestimmen des Gehalts an Vitamin C in Lebensmitteln Projekt: ASS

7 Sorbinsäure, Benzoesäure, Ascorbinsäure Ester, Veresterung Eigenschaften und Verwendung von Estern Fette Zusammensetzung und Eigenschaften flüssiger und fester Fette Aromastoffe Praktikum: Synthetisieren von Fruchtestern Physiologische Bedeutung Herstellen einer Margarine Spaltung eines Fettes zu Seife Oxide des Kohlenstoffs Vorkommen, Entstehung und Eigenschaften Natürliche (z.b. auch Vulkanismus) und anthropogene Quellen Kohlensäure und ihre Salze Kalk, Wasserhärte Geochemischer Kohlenstoffkreislauf Schülerübungen, z.b. Bestimmung der Wasserhärte Backtreibmittel Fakultativ: Silicium-Cerbindungen im Vergleich zu Kohlenstoffverbindungen

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